Het is spitsuur in eiwitland

Het kan niemand ontgaan zijn: eiwitten staan, zonder overdrijving, in het middelpunt van de belangstelling. Geen wonder, ook: de wereldbevolking groeit, op veel plekken neemt de welvaart toe, wat gepaard gaat met meer vleesconsumptie, en de planeet is te klein om aan die vraag naar dierlijke eiwitbronnen (vlees, zuivel) te voorzien. We moeten dus toe naar duurzamer geproduceerde eiwitten om in de eiwitbehoefte van al die mensen te voorzien. 

Uit duurzame eiwitten maken we steeds meer ‘vleesvervangers’ op basis van plantaardige eiwitten. De eiwitten daarin zijn gestructureerd middels extrusie; nodig om de ‘bite’ van vlees zo goed mogelijk na te bootsen. De vraag dient zich aan of zulke gestructureerde eiwitten wel goed verteerbaar zijn en ons van de nodige aminozuren voorzien? Is dat vergelijkbaar met de originele vleesproducten? Voldoen de voedingsadviezen die op een dieet met dierlijke producten zijn gestoeld nog wel? 

Veel vleesvervangers die nu op de markt zijn, zijn bereid uit sojaeiwit, of mengsels van soja en eiwitten uit granen of erwten, linzen en/of andere peulen. Of afkomstig van schimmels, die in een grote reactor zijn opgekweekt, zoals Quorn gemaakt van de schimmel Fusarium venenatum. Het valt te verwachten dat in de toekomst nog veel meer eiwitbronnen worden aangeboord (zoals eiwit uit bietenblad of waterlinzen, of uit granen en gist die overblijven bij bierbrouwen, of andere schimmels en bacteriën), want er wordt op veel plaatsen hard aan gewerkt om dat realiteit te maken. Dat is een prima ontwikkeling, want variatie in eiwitbronnen is een heel goede manier om er zo zeker mogelijk van te zijn dat onze aminozuurbehoefte wordt gedekt, en vooral die aan essentiële aminozuren: de 8 aminozuren die ons lichaam niet zelf aan kan maken en die we uit onze voeding op moeten nemen. Dit gezegd hebbende: die essentiële aminozuren moeten niet alleen in een goede balans aanwezig zijn in onze voedingseiwitten, maar ze moeten er ook nog, door onze spijsvertering, uit vrijgemaakt worden, opdat ze door onze darmen kunnen worden opgenomen. Eiwitkwaliteit wordt dus niet alleen bepaald door het gehalte aan essentiële aminozuren, maar ook door de verteerbaarheid van die eiwitten.

PDCAAS en DIAAS

Aan eiwitkwaliteit, de combinatie van gehalte aan essentiële aminozuurgehalte en verteerbaarheid, kan de wetenschap een getalswaarde toekennen. Dat maakt het mogelijk om diverse eiwitbronnen en producten op hun nutritionele merites met elkaar te vergelijken. En ook om, op basis van zulke vergelijkingen, eiwitmengsels te ontwikkelen en in producten toe te passen die - vanuit voedingskundig perspectief - aantrekkelijk zijn. Om zulke getalswaarden te bepalen zijn de zogenaamde PDCAAS (dat betekent: protein digestibility corrected amino acid score) en meer recentelijk (sinds 2013) de DIAAS (digestible indispensable amino acid score) ontwikkeld. De PDCAAS wordt bepaald door het gehalte van een (voor een bepaalde consumentencategorie, bijv. kinderen) essentieel aminozuur in het testeiwit te delen door het gehalte van datzelfde aminozuur in een controle-eiwit (dat levert de aminozuurscore, AAS, op). Vervolgens wordt dat eiwit aan een proefdier toegediend (vaak een rat, liefst een varken, want die lijkt meer op de mens qua spijsverteringssysteem), en wordt in de feces bepaald hoeveel van de toegediende hoeveelheid daar nog te vinden is. Het verschil wordt geacht te zijn verteerd en opgenomen. Dit levert een getal voor de verteerbaarheid op. Vermenigvuldigen van de AAS en de verteerbaarheid levert een waarde voor de PDCAAS op (1). Er zit een aantal nadelen aan die PDCAAS. Eén daarvan: de microbiota snoepen ook van de eiwitten en zullen die zelf afbreken en consumeren, waardoor de verteerbaarheid overschat kan worden. 

Daarom gebruiken we tegenwoordig liever de DIAAS (2): hiervoor wordt een eiwit alweer aan een proefdier toegediend. De verteerbaarheid wordt bepaald door een monster te nemen op de overgang van dunne- naar dikke darm (dus voordat de bacteriën in de dikke darm ermee aan de haal gaan). Een voordelen van de DIAAS is dat een eiwit een score van >100% kan krijgen als het, voor een limiterend essentieel aminozuur, het beter doet dan het controle-eiwit. De maximaal verkrijgbare PDCAAS wordt gesteld op 1.0, omdat men dacht dat een hoger-gehalte-dan-nodig aan essentiële aminozuren toch niet opgenomen zou worden en dus genegeerd kon worden.  Een ander voordeel van DIAAS is dat er een ‘zuiverder’ beeld wordt verkregen van het eigen vermogen van de darmen (van het proefdier dus ) om eiwitten te verteren en op te nemen. Er wordt immers gesampled vóórdat de microbiota er aan te pas kunnen komen.
Alles goed en wel; ook de DIAAS is niet ideaal: een proefdier is nu eenmaal geen mens en kan andere aminozuurbehoefte hebben; er wordt meestal geen rekening gehouden met dat voedsel verhit is geweest vóór consumptie (wat zeer gebruikelijk is, en de verteerbaarheid kan beïnvloeden) en er wordt geen of weinig rekening gehouden met de voedselmatrix. Vooral voor een dieet dat grotendeels op planten gebaseerd is, zou de DIAAS juist weer te kort schieten t.o.v. de PDCAAS (3).

Dierproeven

Wat ook een belangrijk en groeiend bezwaar is tegen zowel PDCAAS als DIAAS, is dat deze meetmethoden gebaseerd zijn op dierproeven. Er is steeds grotere maatschappelijke weerstand tegen het inzetten van dieren, zeker als het gaat om het bevredigen en/of optimaliseren van wat, vaak, wordt gezien als een ‘welvaartsdingetje’. Helemaal in de Westerse wereld, waar mensen meestal (veel) te veel eten, er gemiddeld 1.71,7 x het de aanbevolen hoeveelheid eiwit wordt ingenomen en aminozuurtekorten bijna alleen voorkomen bij ouderen en zieken. 

Er is ook een belangrijk technisch bezwaar: de eiwitkwaliteit wordt bepaald in een (vaak snel - sneller dan een mens - groeiend) proefdier. Dat is per definitie geen mens, dus zijn slagen om de arm vereist als de metingen naar de mens vertaald worden. 

Experimenteren in het ideale ‘proefdier’, de mens zelf, is mogelijk, maar kostbaar. Zeker als er meerdere producten geanalyseerd moeten worden, bijvoorbeeld om de optimale matrixsamenstelling vast te stellen. Verteerbaarheidsonderzoek bij mensen heeft het voordeel dat ook naar persoonlijke variatie in verteerbaarheid gekeken kan worden. Het is mogelijk dat sommige personen meer moeite hebben met het verteren van bepaalde eiwitbronnen, of bij gebruik van een bepaalde voedingsmatrix. Op grond van zulke data zouden de aanbevelingen van eiwitinname mogelijk iets aangepast en gespecificeerd moeten worden. 

Een nieuw model

Er bestaan al geruime tijd ‘artificiële’, in vitro, nabootsingen van het spijsverteringskanaal. Deze zijn ook al eerder ter sprake gekomen in Voedingsindustrie (september 2020, ‘Wat zijn ze waard, die nieuwe eiwitten’). Dat varieert van relatief eenvoudige meetsystemen zoals het zgn. INFOGEST-consensusmodel (4), tot meer fancy systemen als het TIM- of het SHIME-model. Sinds enige tijd proberen we bij WFBR zulke in vitro systemen aan te passen, zodat er voorspellingen voor bijvoorbeeld de DIAAS-score van eiwitten mee gedaan kunnen worden. Daarmee komen dus goedkopere, en vooral ook diervriendelijkere, meetmethoden voor eiwitkwaliteit beschikbaar. Belangrijk daarbij is natuurlijk dat zo’n in vitro bepaalde DIAAS (IVDIAAS) zo dicht mogelijk bij de echte voedingswaarde van een eiwit in de buurt komt. Dat is niet per se de DIAAS. Het dier is immers eveneens geen ideaal model. 

Inmiddels is voor acht eiwitpreparaten uit plantaardige of dierlijke bron zo’n IVDIAAS-waarde bepaald. Die vertoonden een redelijk consistente verhouding tot DIAAS-waarden die in diermodellen waren bepaald; althans voor zover bekend uit de literatuur. Daarbij aangetekend: er is nogal variatie in die literatuurwaarden. Desalniettemin hebben we nog stappen te maken: zo is het IVDIAAS-model gebaseerd op het INFOGEST-model. Dat bevat bijvoorbeeld geen vertaalslag voor maaglediging (wat belangrijk is voor de kinetiek van eiwitvertering). We werken momenteel aan de inpassing van zogenaamde ‘brush border-enzymen’ in het model. Dit zijn eiwitsplitsende enzymen die zich in ons darmepitheel bevinden.  Ook die leveren een bijdrage aan eiwitvertering, nadat maag- en darmenzymen hun werk hebben gedaan. 

Conclusies

De voedingswaarde van eiwitten uitdrukken in een getalswaarde is een op het oog voor de hand liggende, maar in de praktijk omslachtige -en tot nu toe kostbare- zaak. 

Het gaat altijd om het gebruik van modellen; hetzij dier- hetzij in vitro-. Dit omdat het ideale model, de mens zelf, vaak te duur is en het onderzoek soms onethisch is. Modellen zijn per definitie vertekeningen van de werkelijkheid, waar we bij de interpretatie van meetgegevens terdege rekening moeten houden. Met in vivo-modellen kun je, vanwege de eerder genoemde ethische en financiële beperkingen, niet heel veel monsters doormeten, en daarom is het moeilijker om een reëel beeld te krijgen van het effect van de praktijk (zoals thermische bewerking, interactie met andere voedingscomponenten want we eten nu eenmaal geen losse voedingsbestanddelen maar hele voedingsproducten, enz.) op hoe eiwitten in onze nutritionele behoeften kunnen voorzien. Toegankelijker bepalingsmethoden, zoals IVDIAAS, zullen daarin een belangrijke stap vooruit zijn.

Het is te hopen dat voedselautoriteiten de in vitro en humaan-in vivo methoden snel zullen accepteren als (soms verplichte) onderbouwing van de eiwitkwaliteit van een (nieuwe) eiwitbron of product en dat we af kunnen van de dierstudies. Ook hiermee leveren we een bijdrage aan het verder verduurzamen van ons voedselsysteem.

[email protected]

Referenties
1. https://en.wikipedia.org/wiki/Protein_Digestibility_Corrected_Amino_Acid_Score
2. http://www.fao.org/ag/humannutrition/35978-02317b979a686a57aa4593304ffc17f06.pdf 
3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33409931/ 
4. https://www.nature.com/articles/s41596-018-0119-1

Beeld darmen: ©Marko Aliaksandr/Shutterstock.com, beeld stofwisseling: ©BRO.vector/Shutterstock.com