De verteer­baar­heid en absorptie­kwa­li­teit van eiwitten

De eiwittransitie is in volle gang. Maar hoe zit het met de nutritionele waarde van al die innovatieve eiwitproducten? Wat nemen we er als mens eigenlijk van op? Hoe zit het met de individuele variatie in vertering en opname ervan? Meten is weten. En de methoden om de kwaliteit te bepalen op basis van proefpersonen, zijn beschikbaar.

Het beoordelen van het eiwitgehalte in producten gebeurt via gevalideerde methoden (bijv. Kjeldahl of DUMAS). Deze informatie wordt weergegeven op de voedingsetiketten van producten. Deze informatie zegt echter alléén iets over de hoeveelheid, en niets over de ideale balans van aminozuren en/of de verteerbaarheid ervan. Terwijl het juist dáár om draait.

Eiwitkwaliteit

De eiwitkwaliteit van producten hangt samen met de hoeveelheid eiwit in het product, de balans aan essentiële aminozuren én de verteerbaarheid, aminozuurabsorptie in de dunne darm. Als er essentiële aminozuren ontbreken of als de eiwitten slecht worden afgebroken in aminozuren in ons spijsverteringssysteem, heeft ons lichaam er minder aan. Eiwitten vervullen een veelheid aan cruciale functies in het menselijk lichaam, zoals spierweefselopbouw, brandstofvoorziening, enzymactiviteit, hormonale processen en nog veel meer. Ze zijn opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren, waarvan mensen een aantal niet zelf kunnen aanmaken. Die moeten we verkrijgen via ons dieet: de zogenaamde essentiële aminozuren. Een expertteam van de WHO/FAO berekende wat de ideale balans is van deze essentiële aminozuren in ons dieet, en het Voedingscentrum geeft aanbevelingen over de hoeveelheid eiwit die een persoon dagelijks moet binnenkrijgen. Onze gezondheid hangt dus mede af van de eiwitten die we consumeren.

Eiwitkwaliteitsbeoordelingen

De eiwitkwaliteit wordt nu nog voornamelijk geëvalueerd door middel van de Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) of de Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS). Beide worden berekend op basis van ongebruikte eiwitten in de ontlasting of aan het einde van de dunne darm (Mathai et al. 2017). Deze eiwitkwaliteitsbeoordelingen zijn gebaseerd op dierproeven, een praktijk die kan worden verminderd gezien de beschikbaarheid van goede alternatieven. Een tweede nadeel van de meetmethoden is dat ze geen inzicht bieden in eventuele verschillen tussen individuen of doelgroepen in opname in de populatie. In-vitro/laboratorium modellen zijn waardevol tijdens de productontwikkelingsfase. De methode op basis van een consensusdigestieprotocol (INFOGEST) en methanol-gebaseerde scheiding in absorbeerbare en niet-absorbeerbare fracties wordt breed geaccepteerd door onderzoeksgroepen (inclusief WUR), maar moet nog verder worden gevalideerd. Hopelijk krijgt de methode binnenkort een ISO-certificering.

Het evalueren van de eiwitkwaliteit van producten kan volgens ons het beste plaatsvinden met proefpersonen. Er zijn verschillende onderzoeksmethoden beschikbaar voor het onderzoeken van eiwitkwaliteit bij mensen, zoals met een neus-darmintubatie bij gezonde individuen. Deze benadering is echter vrij belastend voor proefpersonen (Guillin et al. 2022). Het rekruteren van proefpersonen met een stoma biedt een alternatief (Hodgkinson et al. 2022), maar voorzichtigheid is hierbij geboden vanwege mogelijke fysiologische afwijkingen in de spijsvertering. 

Intrinsiek gelabelde eiwitten 

Het gebruik van intrinsiek gelabelde eiwitten (met stabiele isotopen zoals 13C, 15N) is een mooie methode (Bandyopadhyay et al. 2022), maar brengt extra kosten met zich mee. De planten (of andere biomassa die de eiwitten voor het onderzoek produceert) moeten namelijk speciaal gekweekt worden in een gecontroleerde ruimte, waarbij het label aan de plant gevoed wordt via het water of de lucht. Het plantmateriaal is te gebruiken om de eiwitten uit te isoleren, om ze vervolgens te gebruiken voor verteringsonderzoek bij proefpersonen. De opgenomen gelabelde eiwitten zijn te onderscheiden van andere eiwitten die al in het lichaam aanwezig waren. Er worden echter nooit zóveel planten onder deze omstandigheden gekweekt dat je via grootschalige industriële processen eiwitten kan extraheren, om ze vervolgens toe te passen in - op industriële schaal - vervaardigde eiwitrijke producten. We zijn wel zeer geïnteresseerd in het effect van juist die grootschalige processen op de eiwitkwaliteit; dat zijn immers de producten die consumenten wérkelijk nuttigen. 

Postprandiale aminozuurtest

Een eenvoudigere aanpak om eiwitkwaliteit bij mensen te bepalen, is de postprandiale aminozuuropnametest in bloed. Hierbij eet of drinkt een persoon 20 g eiwit (in welke vorm of voedselcategorie dan ook), waarna de aminozuurconcentraties in het bloed worden gemeten op verschillende tijden na inname. Mensen komen naar de faciliteit na een standaard avondmaaltijd en een nacht vasten, waarna de aminozuurconcentraties in het bloed laag zijn. We starten met het meten van deze nuchtere concentraties. Daarna krijgen ze het product te eten en nemen we in de daaropvolgende 5 uur 14 keer een bloedmonster. Een week later testen we een ander product bij dezelfde mensen. Zo kunnen we tot 6 producten in 6 weken tijd onderzoeken. Dit noemen we een cross-over studie, waarbij vaak 1 of 2 producten als referentie worden gebruikt. Via gestandaardiseerde software, ontwikkeld bij WUR (Wehrens et al. 2024), vergelijken we vervolgens de hoeveelheid aminozuren in het bloed en kunnen we de verschillende producten goed met elkaar vergelijken in verteerbaarheid en absorptiekwaliteit. Op deze manier hebben we bij WUR al vele producten, vaak in samenwerking met de voedingsindustrie, gevalideerd (oa. Mes et al., Ummels et al., Esser et al., 2023) en hopen in de toekomst nog veel meer producten te testen.

Wereldwijd zijn er meer groepen die deze methode gebruiken. Deze studies hebben geleid tot meer dan 75 publicaties. Daarvan hebben we een database aangelegd met de resultaten. Deze database kan helpen bij het verder standaardiseren van de methode, maar ook bij onderlinge vergelijkingen tussen studies en producten. Aan een overzichtspublicatie wordt momenteel gewerkt.

De postprandiale aminozuurtest biedt ook diepere inzichten in de individuele variaties in eiwitvertering en opname (Mensink et al., ingediend voor publicatie). Zelfs binnen een groep van jonge gezonde mensen zien we een twee- tot drievoudig verschil in de hoeveelheid aminozuren die ze uit hetzelfde product opnamen. Vooral mensen die altijd een relatief slechte vertering en opname van eiwitten hebben, zouden weleens een eiwittekort kunnen krijgen; zelfs als ze de adviezen van het Voedingscentrum over de hoeveelheid te consumeren eiwit opvolgen. Het effect van productontwikkeling en de individuele variatie in vertering en opname gaan we verder onderzoeken binnen een nieuw gestart TKI-onderzoeksproject PROUD (LVVN 23.106).

Vaker de kwaliteit evalueren

Bij eiwitrijke producten zou het niet alleen om de hoeveelheid eiwit die ze bevatten moeten gaan, maar ook om de balans in aminozuren én om de verteerbaarheid en opname van deze aminozuren. We hopen dat de voedingsindustrie de kwaliteit van hun voedingsproducten nog vaker gaat evalueren. De onderzoeksmodellen daarvoor zijn beschikbaar; zowel laboratoriumtesten als eerste indicatie, maar ook de mogelijkheid om dit met mensen te onderzoeken. 

Referenties

Bandyopadhyay S, Kashyap S, Calvez J, Devi S, Azzout-Marniche D, Tomé D, Kurpad AV, Gaudichon C. Evaluation of Protein Quality in Humans and Insights on Stable Isotope Approaches to Measure Digestibility - A Review. Adv Nutr. 2022 Aug 1;13(4):1131-1143.

Esser D, Wehrens R, Lenaerts K, Engel J, van den Dool RTM, Bastiaan-Net S, Mes JJ, Wichers HJ. Evaluating and comparing tolerance, nutritional quality and bio-functional activity of bovine-plasma, corn and whey proteins, outcomes of a randomized double blind controlled trial. Curr Res Food Sci. 2023 Sep 12;7:100588.

Guillin FM, Gaudichon C, Guérin-Deremaux L, Lefranc-Millot C, Airinei G, Khodorova N, Benamouzig R, Pomport PH, Martin J, Calvez J. Real ileal amino acid digestibility of pea protein compared to casein in healthy humans: a randomized trial. Am J Clin Nutr. 2022 Feb 9;115(2):353-363.

Hodgkinson SM, Stroebinger N, van der Wielen N, Mensink M, Montoya C, Hendriks WH, de Vries S, Stein HH, Moughan PJ. Comparison of True Ileal Amino Acid Digestibility between Adult Humans and Growing Pigs. J Nutr. 2022 Jul 6;152(7):1635-1646.

Mathai JK, Liu Y, Stein HH. Values for digestible indispensable amino acid scores (DIAAS) for some dairy and plant proteins may better describe protein quality than values calculated using the concept for protein digestibility-corrected amino acid scores (PDCAAS). Br J Nutr. 2017 Feb;117(4):490-499.

Mes JJ, Esser D, Oosterink E, van den Dool RTM, Engel J, de Jong GAH, Wehrens R, van der Meer IM. A controlled human intervention trial to study protein quality by amino acid uptake kinetics with the novel Lemna protein concentrate as case study. Int J Food Sci Nutr. 2022 Mar;73(2):251-262.

Ummels M, JanssenDuijghuijsen L, Mes JJ, van der Aa C, Wehrens R, Esser D. Evaluating Brewers' Spent Grain Protein Isolate Postprandial Amino Acid Uptake Kinetics: A Randomized, Cross-Over, Double-Blind Controlled Study. Nutrients. 2023 Jul 19;15(14):3196.

Wehrens R, Engel J, Mes J, de Jong A, Esser D. Analysing postprandial amino acid responses in crossover studies with the aaresponse package for R. Amino Acids. 2024 Mar 21;56(1):25.