Eiwitcompleetheid: waarom niet elk eiwit hetzelfde is
Eiwitten zijn opgebouwd uit kleinere bouwstenen: aminozuren. Er bestaan twintig soorten aminozuren die het menselijk lichaam gebruikt, maar negen daarvan kan je lichaam niet zelf aanmaken. Die moet je binnenkrijgen via voeding. Ze heten daarom "essentiële" of "indispensabele" aminozuren. Een eiwitbron heet "compleet" als hij alle negen essentiële aminozuren bevat, en wel in verhoudingen die ongeveer overeenkomen met wat een mens nodig heeft.
Vergelijk het met een recept dat negen specifieke ingrediënten vraagt. Heb je er maar acht in huis, dan kun je het gerecht niet volledig maken, hoeveel je ook neemt van de andere acht. Zo werkt het ook met eiwitten in je lichaam: als één essentieel aminozuur ontbreekt of te schaars is, kan je lichaam de eiwitten die het nodig heeft — voor spieren, enzymen, hormonen — niet optimaal opbouwen. Dat schaarse aminozuur heet het "beperkende" aminozuur. Dierlijke producten zoals vlees, vis, eieren en zuivel zijn van nature compleet. De meeste plantaardige eiwitbronnen, zoals granen of peulvruchten apart, zijn dat niet. Dat maakt eiwitcompleetheid een cruciaal thema nu de wereld op zoek is naar alternatieven voor dierlijk eiwit: van plantaardig vlees tot kweekvlees en eiwit uit fermentatie.
Wat is het precies?
Om te bepalen of een eiwitbron compleet is, kijken wetenschappers naar twee dingen: welke aminozuren erin zitten, en hoe goed het lichaam die aminozuren daadwerkelijk kan opnemen (verteren en absorberen). Beide factoren samen bepalen de uiteindelijke "eiwitkwaliteit".
Lange tijd gebruikte men hiervoor de PDCAAS-methode (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score), die eind vorige eeuw door de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) en de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) werd omarmd. Deze methode vergelijkt het aminozuurprofiel van een voedingsmiddel met een referentiepatroon en corrigeert voor de verteerbaarheid van het hele eiwit, gemeten via de ontlasting.
Later stelde de FAO een verfijnde methode voor: DIAAS, de Digestible Indispensable Amino Acid Score. Het belangrijkste verschil is dat DIAAS de vertering van elk aminozuur afzonderlijk meet, en wel op het punt waar de dunne darm overgaat in de dikke darm ("ileale verteerbaarheid") in plaats van in de ontlasting. Dat geeft een nauwkeuriger beeld, omdat aminozuren die door darmbacteriën verder worden afgebroken de PDCAAS-score kunnen vertekenen. DIAAS wordt in onderzoek steeds vaker gebruikt, maar heeft de oudere PDCAAS nog niet overal officieel vervangen op etiketten en in regelgeving.
Een score van 100 of hoger op de DIAAS-schaal betekent dat een eiwitbron als "hoogwaardig compleet" geldt. Onder de 75 spreekt men doorgaans van een lagere kwaliteit. Belangrijk is dat eiwitten ook gecombineerd kunnen worden: rijst (arm aan het aminozuur lysine) en bonen (arm aan methionine) vullen elkaar aan tot een compleet geheel. Dit heet eiwitcomplementariteit en is de reden dat traditionele combinaties als rijst-met-bonen of brood-met-pindakaas over de hele wereld voorkomen, vaak zonder dat mensen het bewuste doel kenden.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangstelling voor eiwitcompleetheid is de laatste jaren sterk gegroeid door de zoektocht naar alternatieven voor dierlijk eiwit. Veeteelt legt een zwaar beslag op land, water en het klimaat, en veel landen zoeken naar manieren om minder afhankelijk te zijn van vlees en zuivel. Maar een alternatief eiwit dat lekker smaakt of duurzaam is geproduceerd, is nutteloos als het lichaam er niet goed mee kan bouwen.
Het doel is dus tweeledig: enerzijds nieuwe eiwitbronnen ontwikkelen — uit planten, schimmels, insecten, algen of gefermenteerde micro-organismen — en anderzijds aantonen (of technisch garanderen) dat die bronnen voedingskundig gelijkwaardig zijn aan de dierlijke producten die ze moeten vervangen. Voor voedselbedrijven is een hoge DIAAS-score bovendien een marketingargument: het onderscheidt een product van concurrenten en onderbouwt gezondheidsclaims.
Er speelt ook een mondiaal aspect. In delen van de wereld waar dierlijk eiwit duur of schaars is, kan het ontwikkelen van goedkope, complete eiwitbronnen bijdragen aan voedselzekerheid en het voorkomen van ondervoeding, met name bij kinderen bij wie een tekort aan essentiële aminozuren de groei kan belemmeren.
Voorbeelden uit de praktijk
Bij Quorn, het Britse merk van producent Marlow Foods, wordt mycoproteïne gemaakt door de schimmel Fusarium venenatum te laten fermenteren. Het bedrijf en onafhankelijke onderzoekers hebben in wetenschappelijke publicaties laten zien dat mycoproteïne alle negen essentiële aminozuren bevat en relatief goed scoort op eiwitkwaliteitsmaten, wat het tot een van de meest onderzochte plantaardige (schimmelgebaseerde) complete eiwitten maakt.
Het Schotse bedrijf ENOUGH (voorheen 3F Bio) produceert eveneens mycoproteïne, onder de merknaam Abunda, via fermentatietanks. Het bedrijf bouwde een grootschalige productiefaciliteit in Sas van Gent, Nederland, om de Europese markt te beleveren — een voorbeeld van hoe fermentatietechnologie wordt opgeschaald om complete eiwitten in grote volumes te produceren.
Solar Foods, een Fins bedrijf opgericht in 2017, ontwikkelde Solein: een eiwitpoeder gemaakt door waterstofoxiderende bacteriën te voeden met kooldioxide, waterstof en mineralen, zonder land- of gewasgebruik. Het bedrijf claimt dat Solein een aminozuurprofiel heeft dat vergelijkbaar is met dat van soja-eiwit. Solar Foods begon met kleinschalige productie en werkt aan opschaling van zijn fabriekscapaciteit in Finland.
Bij plantaardige vleesvervangers zoals die van Beyond Meat en Impossible Foods wordt eiwitcompleetheid vaak opgelost door verschillende plantaardige eiwitbronnen te mengen — bijvoorbeeld erwteneiwit aangevuld met rijst- of mungboneneiwit — zodat de aminozuurtekorten van de ene bron worden gecompenseerd door de andere.
Kweekvlees, zoals de burger die onderzoeker Mark Post in 2013 in Maastricht presenteerde (een basis voor het latere bedrijf Mosa Meat), bestaat uit daadwerkelijke dierlijke spiercellen die in een bioreactor zijn gekweekt. Omdat het om echt dierlijk weefsel gaat, is het aminozuurprofiel in principe vergelijkbaar met dat van conventioneel vlees, al kan de precieze samenstelling verschillen afhankelijk van het kweekproces en het gebruikte celtype.
Hoe ver is de techniek?
De wetenschap achter het meten van eiwitkwaliteit is relatief volwassen: DIAAS wordt breed geaccepteerd in de vakliteratuur, al ontbreekt nog altijd een uniforme, wereldwijd verplichte etiketteringsstandaard. Veel landen en fabrikanten gebruiken nog de oudere PDCAAS-methode of geven helemaal geen aminozuurscore op verpakkingen.
Voor mycoproteïne en gefermenteerde eiwitten zoals die van Solar Foods is de technologie om ze te produceren commercieel operationeel, maar de productieschaal is nog beperkt vergeleken met de wereldwijde vleesindustrie. Opschaling blijft een belangrijk obstakel: fermentatietanks en bioreactoren zijn kapitaalintensief, en het kost tijd om productiekosten te laten dalen tot een niveau dat kan concurreren met goedkoop dierlijk eiwit.
Bij plantaardige mengsels is de technische uitdaging vooral receptuur: welke combinatie van erwt, soja, rijst of andere bronnen levert niet alleen een compleet aminozuurprofiel op, maar ook de juiste smaak, textuur en verteerbaarheid. Dat is inmiddels grotendeels opgelost voor de bekendste producten, al blijft de verteerbaarheid van bewerkte plantaardige eiwitten een punt van voortdurend onderzoek — verwerking en verhitting kunnen namelijk invloed hebben op hoe goed aminozuren daadwerkelijk worden opgenomen.
Kweekvlees bevindt zich nog in een vroege commerciële fase. Slechts een handvol landen, waaronder Singapore en de Verenigde Staten, heeft kweekvlees goedgekeurd voor verkoop, en de productiekosten liggen nog ruim boven die van conventioneel vlees. De verwachting dat het aminozuurprofiel gelijk is aan dierlijk vlees is aannemelijk gezien de biologische oorsprong, maar grootschalig vergelijkend voedingsonderzoek bij mensen is nog schaars.
Wie werken eraan?
Op het gebied van meetmethoden speelt de FAO een centrale rol, met ondersteuning van voedingswetenschappers wereldwijd die DIAAS verder valideren en verfijnen. Ook de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) is historisch betrokken geweest bij eerdere richtlijnen zoals PDCAAS.
In Nederland doet Wageningen University & Research (WUR) onderzoek naar de voedingskundige kwaliteit van nieuwe eiwitbronnen en naar hoe plantaardige eiwitten het beste gecombineerd kunnen worden binnen een gezond voedingspatroon. Het Voedingscentrum vertaalt dit soort kennis naar praktisch voedingsadvies voor consumenten.
Op bedrijfsniveau lopen Quorn/Marlow Foods (Verenigd Koninkrijk) en ENOUGH (Verenigd Koninkrijk, met productie in Nederland) voorop in mycoproteïne. Solar Foods (Finland) is een belangrijke speler in fermentatie-gebaseerd eiwit uit micro-organismen. In de vleesvervangersmarkt zijn Beyond Meat en Impossible Foods (beide Verenigde Staten) toonaangevend, terwijl Mosa Meat (Nederland) en Upside Foods (Verenigde Staten) tot de voorlopers in kweekvlees behoren. Universiteiten en publieke onderzoeksinstellingen in de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Nederland en Singapore dragen bij aan zowel de meetmethodologie als de productontwikkeling.