Aminozuurprofiel: de vingerafdruk van eiwit
Een aminozuurprofiel is simpelweg een lijstje: welke bouwstenen zitten er in een eiwit, en in welke hoeveelheden? Eiwitten in ons voedsel, of dat nu een biefstuk, een bakje linzen of een reep insecteneiwit is, bestaan uit twintig verschillende aminozuren die als kralen aan een ketting zijn geregen. Negen daarvan kan het menselijk lichaam niet zelf aanmaken; die moeten uit voeding komen. Het aminozuurprofiel van een voedingsmiddel laat zien hoeveel van elk van die bouwstenen erin zit, en dat bepaalt in belangrijke mate hoe waardevol dat eiwit voor je lichaam is.
Denk aan het maken van een boekenkast met een kit waarin per plank een vast aantal schroeven, plankdragers en bouten zit. Heb je van één onderdeel te weinig, dan bepaalt dat tekort hoeveel kasten je uiteindelijk kunt bouwen, ook als er van de andere onderdelen genoeg over is. Zo werkt het ook met aminozuren: mist je lichaam één essentieel aminozuur, dan remt dat de aanmaak van nieuwe eiwitten, spieren, enzymen, afweerstoffen, ook als er van de andere negentien aminozuren ruim voldoende aanwezig is. Dat maakt het aminozuurprofiel tot een cruciale maatstaf, zeker nu de wereld op zoek is naar alternatieven voor dierlijk eiwit.
Wat is het precies?
Eiwitten zijn opgebouwd uit ketens van aminozuren, kleine moleculen die zich aan elkaar rijgen tot lange strengen die vervolgens opvouwen tot functionele eiwitten. Er bestaan twintig aminozuren die in levende cellen voorkomen. Het lichaam van een volwassene kan er elf zelf produceren; de overige negen, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, fenylalanine, threonine, tryptofaan en valine, moeten via voeding binnenkomen. Dit worden de essentiële of indispensabele aminozuren genoemd.
Een aminozuurprofiel geeft per aminozuur aan hoeveel milligram er aanwezig is per gram eiwit in een bepaald voedingsmiddel. Vergelijk je dat profiel met wat een mens nodig heeft, dan ontstaat het begrip limiterend aminozuur: het essentiële aminozuur waarvan, in verhouding tot de behoefte, het minst aanwezig is. Dat aminozuur bepaalt het plafond van wat het lichaam met dat eiwit kan doen. Granen bevatten bijvoorbeeld relatief weinig lysine, terwijl peulvruchten zoals linzen en bonen juist arm zijn aan methionine. Combineer je granen met peulvruchten, zoals rijst met bonen, dan vullen de profielen elkaar aan tot een vrijwel compleet geheel.
Om eiwitten onderling te kunnen vergelijken, zijn er rekenmethoden ontwikkeld. De oudere PDCAAS-methode (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score) combineert het aminozuurprofiel met de verteerbaarheid van het hele eiwit. Sinds een expertrapport van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) uit 2013 geldt echter DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score) als nauwkeuriger alternatief, omdat deze methode de vertering van elk afzonderlijk aminozuur meet in plaats van die van het eiwit als geheel. Beide scores drukken uit hoe compleet en goed opneembaar een eiwitbron is; hoe hoger de score, hoe beter het profiel aansluit bij de menselijke behoefte.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangstelling voor aminozuurprofielen is de afgelopen jaren sterk gegroeid, vooral door de zoektocht naar alternatieven voor dierlijk eiwit. Vlees, vis, eieren en zuivel hebben van nature een profiel dat goed aansluit bij wat mensen nodig hebben, dierlijke en menselijke eiwitten lijken immers biologisch op elkaar. Plantaardige eiwitten, insecteneiwit, algen en eiwitten uit fermentatieprocessen wijken vaker af, en juist daar wil de voedingswetenschap en -industrie iets aan doen.
Het doel is tweeledig. Ten eerste wil men wetenschappelijk kunnen onderbouwen of een nieuw eiwitproduct, zoals een plantaardige burger of een gekweekt visfilet, voedingskundig gelijkwaardig is aan het dierlijke origineel. Ten tweede probeert men, door slim te combineren of te fermenteren, eiwitbronnen te ontwikkelen die uit zichzelf al een compleet profiel hebben, zodat consumenten niet afhankelijk zijn van het combineren van meerdere voedingsmiddelen. Dat is relevant voor de wereldwijde eiwittransitie, voor voedselzekerheid in landen waar dierlijk eiwit schaars of duur is, en voor specifieke toepassingen zoals voeding voor astronauten of medische drinkvoeding voor mensen die weinig kunnen eten.
Voorbeelden uit de praktijk
Het FAO-rapport Dietary Protein Quality Evaluation in Human Nutrition uit 2013 vormt nog altijd de wetenschappelijke basis voor de huidige DIAAS-methodiek en wordt wereldwijd als referentie gebruikt bij het beoordelen van nieuwe eiwitbronnen.
Solar Foods, een Fins bedrijf, produceert het eiwit Solein met behulp van waterstofoxiderende bacteriën die worden gevoed met kooldioxide, water en mineralen, zonder landbouwgrond. Het bedrijf presenteert het aminozuurprofiel van Solein als vergelijkbaar met dat van dierlijk eiwit; in 2024 opende het zijn eerste commerciële fabriek in Vantaa, Finland.
Wageningen University & Research doet al jaren onderzoek naar de voedingswaarde van insecteneiwit, onder meer naar aanleiding van het invloedrijke FAO-rapport Edible Insects: Future Prospects for Food and Feed Security uit 2013, waaraan Wageningse onderzoekers meewerkten. Meelwormen en krekels blijken een redelijk compleet aminozuurprofiel te hebben, al verschilt de verteerbaarheid door het chitineskelet van het dier.
Mosa Meat, opgericht in Maastricht en bekend van 's werelds eerste gekweekte hamburger in 2013, onderzoekt of gekweekt spierweefsel hetzelfde aminozuurprofiel oplevert als conventioneel rundvlees, een belangrijk aandachtspunt nu het bedrijf toewerkt naar grootschalige productie.
Fabrikanten van plantaardige vleesvervangers zoals Beyond Meat en Impossible Foods mengen bewust erwten-, soja- en rijsteiwit, juist om de zwakke plekken in elk afzonderlijk profiel op te vullen en zo dichter bij het profiel van rundvlees te komen.
Hoe ver is de techniek?
De meetmethoden zelf zijn wetenschappelijk redelijk uitgekristalliseerd: DIAAS geldt sinds 2013 als de aanbevolen standaard, al gebruiken veel voedingslabels en onderzoeken uit gewoonte nog de oudere PDCAAS-score, en is er nog geen wereldwijd verplichte etikettering op basis van DIAAS. Dat maakt onderlinge vergelijking van producten soms lastig voor consumenten.
Op het gebied van productontwikkeling gaat het proces sneller. Fabrikanten van plantaardige, gefermenteerde en gekweekte eiwitten kunnen inmiddels vrij precies sturen op aminozuursamenstelling, door eiwitbronnen te mengen, bacteriestammen te selecteren of kweekmedia aan te passen. Toch blijft een compleet aminozuurprofiel op papier niet automatisch gelijk aan een gelijkwaardig product: verteerbaarheid, de aanwezigheid van stoffen die opname remmen zoals fytaten in granen en peulvruchten, en verschillen in textuur en smaak spelen minstens zo'n grote rol. Ook is nog niet volledig uitgekristalliseerd hoe representatief profielen gemeten in laboratoria zijn voor de praktijk bij grootschalige productie, zeker bij relatief jonge technologieën als precisiefermentatie en gekweekt vlees.
Wie werken eraan?
Internationale standaarden en richtlijnen komen van de FAO en de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), die periodiek expertgroepen samenstellen om meetmethoden te herzien. In Nederland is Wageningen University & Research een belangrijk kenniscentrum voor onderzoek naar aminozuurprofielen van alternatieve eiwitbronnen, van insecten tot algen en peulvruchten. Op het gebied van gekweekt vlees is Mosa Meat in Maastricht een van de voorlopers. Solar Foods in Finland en Perfect Day in de Verenigde Staten, dat via precisiefermentatie zuiveleiwitten namaakt, behoren tot de bekendere bedrijven die inzetten op eiwitten met een compleet profiel zonder landbouwdieren. Beyond Meat en Impossible Foods, beide Amerikaans, zijn de grootste spelers in plantaardige vleesvervangers waar profieloptimalisatie een centraal onderdeel van productontwikkeling vormt. Daarnaast houden non-profitorganisaties als het Good Food Institute zich bezig met het bundelen en verspreiden van onderzoek naar alternatieve eiwitten, inclusief hun voedingswaarde.