Verteerbaarheidsproef: hoe weten we of nieuw eiwit echt voedzaam is?
Een verteerbaarheidsproef is een wetenschappelijke test die meet hoeveel van de voedingsstoffen in een product – meestal eiwitten – daadwerkelijk door het lichaam worden opgenomen. Niet alles wat we eten wordt namelijk volledig verwerkt: een deel verdwijnt onverteerd weer via de darmen. Bij nieuwe eiwitbronnen zoals insecteneiwit, kweekvlees of eiwit uit algen is dat percentage vaak onbekend, en juist dat wordt in zo'n proef vastgesteld.
Vergelijk het met een postpakket dat onderweg is naar een klant. Het gewicht dat de fabriek verstuurt, is niet automatisch het gewicht dat aankomt: er gaat weleens iets verloren of raakt beschadigd. Bij voedsel is het net zo. Een proteïnebron kan op papier veel bruikbare aminozuren bevatten, maar pas een verteerbaarheidsproef laat zien hoeveel daarvan werkelijk door de darmwand het lichaam in gaat. Dat verschil is precies waarom deze test zo belangrijk is voor de beoordeling van toekomstig voedsel.
Wat is het precies?
Bij een verteerbaarheidsproef wordt nagebootst, of in het echt gevolgd, wat er gebeurt als voedsel door het spijsverteringskanaal gaat: mond, maag en dunne darm. Onderzoekers meten hoeveel van bijvoorbeeld het eiwit of de aminozuren aan het begin aanwezig is, en hoeveel er aan het einde nog over is om opgenomen te worden.
Er zijn grofweg twee benaderingen. De eerste is in vivo: proeven met levende dieren of mensen. Proefpersonen of proefdieren krijgen het te testen voedsel, waarna bloed, urine of ontlasting wordt geanalyseerd. Bij dieronderzoek wordt vaak gekeken naar de zogeheten ileale verteerbaarheid: wat er nog over is vlak vóór de dikke darm, omdat bacteriën daar de meetresultaten zouden vervuilen.
De tweede benadering is in vitro: een nabootsing in het laboratorium, met reageerbuizen en enzymen in plaats van een lichaam. Hierbij wordt het voedsel achtereenvolgens blootgesteld aan speekselenzymen, maagzuur met pepsine en darmsappen met gal en enzymen uit de alvleesklier, elk in de juiste concentratie en tijdsduur. Dit is goedkoper, sneller en vereist geen proefdieren of -personen, maar de uitkomst is een schatting die niet altijd exact overeenkomt met wat er in een echt lichaam gebeurt.
De uitkomst van een verteerbaarheidsproef wordt vaak uitgedrukt in een score. Bekende voorbeelden zijn de PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score), decennialang de gangbare standaard, en de nieuwere DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score), die door voedsel- en landbouworganisatie FAO wordt aanbevolen omdat deze nauwkeuriger rekening houdt met de opname per afzonderlijk aminozuur in de dunne darm in plaats van in de hele darm.
Wat wil men ermee bereiken?
De kernvraag is simpel: levert een nieuw voedingsmiddel echt bruikbare voeding, of blijft een groot deel ervan onbenut? Voor gangbare producten als melk, vlees of soja is dat al decennia bekend. Voor nieuwe eiwitbronnen die worden ontwikkeld als alternatief voor traditioneel vlees, ligt dat anders.
Insecten, gekweekt vlees, schimmeleiwit (mycoproteïne) en eiwit uit eencellige organismen of algen hebben vaak een andere celstructuur dan dierlijk spierweefsel. Insecten hebben bijvoorbeeld een uitwendig skelet van chitine, dat de vertering van het eiwit erin kan bemoeilijken. Zonder verteerbaarheidsproef weet je dus niet of het eiwitgehalte op het etiket ook werkelijk beschikbaar is voor het lichaam.
Daarnaast is deze data vaak wettelijk verplicht. Binnen de Europese Unie moeten fabrikanten van nieuwe voedingsmiddelen, de zogeheten novel foods, een dossier indienen bij de Europese Voedselveiligheidsautoriteit (EFSA) voordat een product op de markt mag. Daarin moet niet alleen worden aangetoond dat een product veilig is, maar ook dat de voedingswaarde klopt met wat wordt beweerd. Een verteerbaarheidsproef is daarvoor onmisbaar bewijs.
Voorbeelden uit de praktijk
Onderzoekers van Wageningen University & Research hebben herhaaldelijk de verteerbaarheid van insecteneiwit onderzocht, onder meer van de meelworm (Tenebrio molitor), als voorbereiding op toelating van insectenproducten op de Europese markt.
Het Britse University of Exeter heeft onderzoek gedaan naar mycoproteïne, het schimmelgebaseerde eiwit achter het merk Quorn. Studies daar keken onder meer naar hoe goed mycoproteïne bijdraagt aan spiereiwitopbouw in vergelijking met melkeiwit, en vonden gunstige resultaten voor deze alternatieve bron.
Het Finse bedrijf Solar Foods ontwikkelde Solein, een eiwitpoeder gemaakt door bacteriën te voeden met waterstof en kooldioxide in plaats van landbouwgewassen. Voordat zo'n volledig nieuw type eiwit op de markt mag, moet ook hiervoor de verteerbaarheid worden aangetoond bij toezichthouders.
Het internationale onderzoeksnetwerk INFOGEST, ontstaan uit een Europees COST-samenwerkingsverband, bracht in 2014 een gestandaardiseerd in-vitroprotocol voor spijsverteringsonderzoek uit, dat in 2019 werd bijgewerkt. Tientallen laboratoria wereldwijd gebruiken dit protocol inmiddels om resultaten van verschillende studies onderling vergelijkbaar te maken, ook bij onderzoek naar nieuwe eiwitbronnen.
Ook het Nederlandse insecteneiwitbedrijf Protix, opgericht in 2009 in Dongen, heeft te maken gehad met dit type onderzoek als onderdeel van het aantonen van de voedingswaarde van zijn producten aan afnemers en toezichthouders.
Hoe ver is de techniek?
De methodiek van verteerbaarheidsproeven zelf is niet nieuw; nitrogen balance-studies en dierproeven bestaan al tientallen jaren. Wat wel in ontwikkeling is, is de toepassing ervan op een groeiende groep nieuwe voedingsmiddelen én de verschuiving richting in-vitromethoden die minder dieren en proefpersonen vereisen.
Een belangrijk obstakel is dat in-vitromodellen, hoe geavanceerd ook, een vereenvoudiging blijven van een levend lichaam. Factoren als de samenstelling van iemands darmflora, de mate van kauwen of de combinatie met andere voedingsmiddelen zijn lastig volledig na te bootsen. Onderzoekers proberen in-vitro-uitkomsten daarom te valideren tegen in-vivo-resultaten, maar die correlatie is niet voor elk voedingsmiddel even sterk.
Voor sommige nieuwe producten, zoals kweekvlees, is er tot dusver relatief weinig gepubliceerd onderzoek naar verteerbaarheid beschikbaar, simpelweg omdat deze producten nog nauwelijks in commerciële hoeveelheden bestaan. Naarmate meer bedrijven richting marktintroductie gaan, zal ook de hoeveelheid verteerbaarheidsdata naar verwachting toenemen, mede gedreven door de regelgeving die deze gegevens verplicht stelt.
Wie werken eraan?
In Nederland is Wageningen University & Research een van de belangrijkste kennisinstellingen op dit gebied, met onderzoeksgroepen die zich specifiek richten op eiwitkwaliteit van alternatieve bronnen. Bedrijven als Protix (insecteneiwit) en Mosa Meat uit Maastricht (kweekvlees, opgericht door onderzoeker Mark Post, bekend van de eerste in het laboratorium gekweekte hamburger in 2013) werken samen met dit soort onderzoek aan onderbouwing van hun producten.
Internationaal spelen de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) en de Europese Voedselveiligheidsautoriteit (EFSA) een sturende rol: de FAO door methodologische standaarden zoals DIAAS vast te stellen, EFSA door verteerbaarheidsdata te beoordelen in het kader van de Europese regelgeving voor nieuwe voedingsmiddelen. Daarnaast dragen universiteiten als het Britse University of Exeter en het internationale INFOGEST-netwerk bij aan de wetenschappelijke basis en standaardisatie van de testmethoden zelf.