Food Valley Society
Get connected with the members of Food Valley NL

Plantaardige stoffen in het lichaam traceren met isotopen

Published: 16-02-2016, | Member: IsoLife

Waar koolhydraten, eiwitten of andere organische stoffen in het lichaam van mens of dier precies terecht komen en hoe ze daar worden getransformeerd, is lastig aan te tonen. Onderzoekers willen dit weten om het effect van een stof te kunnen bewijzen. Zo kunnen zij bijvoorbeeld voedingsclaims beter onderbouwen. Een innovatieve methode om voedingsstoffen in het lichaam te traceren, is het gebruik van isotopen. IsoLife levert voor dat doel plantaardige producten die zijn gelabeld met een isotoop. 

Dankzij moderne technologie is het mogelijk twee moleculen van hetzelfde eiwit van elkaar te onderscheiden. Een eiwitmolecuul wordt daarbij gelabeld zonder verlies van de karakteristieke eigenschappen. Dezelfde methode kan ook voor andere organische stoffen, zoals suikers en vetten, worden toegepast.

Het labelen van organische moleculen gebeurt met zogenaamde isotopen. Isotopen zijn verschillende atomen van hetzelfde chemische element met een verschillende massa. Zo zijn er bijvoorbeeld van koolstof verschillende isotopen. Meestal heeft koolstof de massa twaalf, maar deze kan ook dertien of veertien zijn met als gevolg dat de atomen iets zwaarder zijn. De verschillende koolstofisotopen kunnen in een molecuul worden ingebouwd zonder gevolgen voor de structuur.

Scheiden met massaspectrometrie
Moleculen die verschillende isotopen bevatten, kunnen op basis van hun massa worden gescheiden met massaspectrometrie. Afzonderlijke isotopen laten dan verschillende pieken zien in de analyse. Voedingsonderzoekers kunnen op deze manier traceren waar gelabelde stoffen in het lichaam terecht komen en hoe ze worden omgezet. Zij nemen daarvoor dan een bloed-, poep- of spierweefselmonster en analyseren dit met massaspectrometrie.

Planten worden gelabeld met een koolstofisotoop. Dit is de expertise van IsoLife. Het bedrijf levert planten en plantproducten waarvan 97 procent van de aanwezige koolstof bestaat uit het zwaardere koolstofisotoop. “Wij hebben speciale opkweekfaciliteiten, waarin de planten zo worden opgekweekt dat het blad, de stengels, de vruchten en de wortels worden gelabeld met een koolstofisotoop”, vertelt Ton Gorissen van IsoLife. Samen met Ries de Visser richtte hij ruim tien jaar geleden IsoLife op. Het bedrijf levert wereldwijd gelabelde planten en plantproducten aan R&D-afdelingen van bedrijven en wetenschappelijke onderzoeksinstellingen.

Nauwkeuriger informatie
Bij de leerstoelgroep Diervoeding van Wageningen UR onderzocht Wilbert Pellikaan de voederwaarde van kuilgras door isotopen te gebruiken in het onderzoek. Er werd daarvoor een vergelijking gemaakt tussen het passagegedrag van gelabeld kuilgras en dat van kuilgras voorzien van een zogenaamde externe markeerstof door het maagdarmkanaal van melkkoeien. In diervoederonderzoek wordt bijna uitsluitend gebruik gemaakt van externe markeerstoffen, waarbij bijvoorbeeld een chroommolecuul wordt gekoppeld aan de organische stof waarvoor interesse is. De vraag was of het markeren met metalen de waarnemingen verstoord.

Het onderzoek naar gelabeld kuilgras vond plaats binnen het kader van het onderzoek naar de verteringssnelheid van verschillende types kuilgras. Om de vertering van kuilvoer te optimaliseren, willen diervoederspecialisten weten hoe snel de verschillende soorten kuilvoer door het maagdarmstelsel van een koe gaan. Pellikaan vertelt: “We hebben gemeten hoe lang het duurde voordat de met chroom gemarkeerde stoffen in de feces van de koe te meten waren en hoe lang het duurde voordat de isotopen uit het gelabelde kuilgras waren aan te tonen. Het bleek dat het met chroom gemarkeerde kuilgras bijna twee keer zo snel door de koe werd uitgescheiden dan het gelabelde kuilgras.”

Op basis van die metingen concludeerden de diervoedingsspecialisten van Wageningen UR dat het werken met een externe markeerstof een vertekend beeld geeft omdat gras in werkelijkheid langer in de pens verblijft dan tot nog toe werd aangenomen. Pellikaan: “Die langere verblijfsduur in de pens heeft gevolgen voor het inschatten van de opname van voedingsstoffen uit het kuilgras. Bij het vergelijken van de voedingswaarde van verschillende types kuilgras geeft het gebruik van gelabeld gras dan ook een realistischer beeld van het verteringsproces dan het met chroom gemarkeerde gras.”

Breed toepasbaar
Ook in ander voedingsonderzoek, zowel bij mens als bij dier, zijn goede resultaten gemeld met gelabeld plantmateriaal. De Visser somt een aantal voorbeelden op: “RIKILT Wageningen UR ontwikkelt een methode om met isotopen giftige alkaloïden in voedsel te detecteren. Een plantenveredelingsbedrijf heeft met deze technologie onderzocht hoeveel luteïne van een bepaalde groente via de bloedbaan in de ogen terecht komt en wat het daar doet. En onderzoekers in Londen hebben aangetoond hoe gelabelde vezels in de dikke darm verteren en hoe deze een verzadigingsgevoel in de hersenen oproepen. Ook lopen er isotopenstudies naar de antikankerfunctie van plantenvezels.”

Voedingsonderzoek met gelabelde plantenstoffen heeft een aantal voordelen, aldus de experts van IsoLife. Doordat voedingsstoffen in het lichaam nauwkeuriger zijn te traceren en de variatie in onderzoeksresultaten kleiner is dan wanneer niet-gelabelde producten worden gebruikt, zijn bij klinisch onderzoek minder proefpersonen nodig. De kosten van de studies gaan daardoor omlaag. Dankzij de significantere resultaten kunnen gezondheidsclaims beter worden onderbouwd voor indiening bij de European Food Safety Authority (EFSA).

Hoog percentage
De Visser en Gorissen constateren dat in de voedingsindustrie een groeiende belangstelling is voor gelabeld plantmateriaal. Hun bedrijf heeft ervaring met de opkweek van veel verschillende soorten planten en werkt in opdracht van klanten over de hele wereld.

Gorissen: “We kunnen in principe alle hogere planten opkweken en labelen. Niet alleen haver, tomaten, broccoli en dergelijke, maar ook zelfs bomen hebben we in de kasten gehad. Nieuwe soorten zijn over het algemeen daarom geen probleem. We leveren hele planten, plantendelen, gevriesdroogde plantenpoeders of gezuiverde inhoudsstoffen. Alle moleculen die in de plant voorkomen; DNA, RNA, eiwitten, koolhydraten en secundaire metabolieten, worden daarbij gelabeld. Wij weten een heel hoog percentage labeling te realiseren, meer dan 97 procent van de koolstof in de plant bestaat na opkweek in onze cellen uit de zwaardere isotoop. Dat is wereldwijd uniek.”

IsoLife