artikel

Foliumzuur in meloensap

Algemeen

Onderzoeker Arno Wegkamp liet zien dat een geselecteerde Lactobacillus-stam in staat is om foliumzuur en vitamine B12 te maken bij de fermentatie van meloensap. Ook bleek de productie hiervan in meloensap vijf tot acht keer zo hoog te liggen als in andere soorten sap.

Wegkamp deed onder leiding van dr. Eddy Smid bij NIZO food research onderzoek naar de genetische en omgevingsfactoren die een rol spelen bij de productie van foliumzuur in melkzuurbacteriën. Hij wilde weten hoe de productie van foliumzuur kon worden beïnvloed en bestudeerde daartoe de verschillende biosyntheseroutes voor de bouwstenen van foliumzuur.

Als daarmee de bottleneck in de productie kon worden gevonden, zo was het achterliggende idee, dan kon het tekortschietende stofje bijvoorbeeld aan het groeimedium worden toegevoegd en wordt een hogere opbrengst van foliumzuur mogelijk. Wegkamp bracht de betrokken genen en syntheseroutes in kaart Door deze genen tot overexpressie te brengen kon de productie van foliumzuur honderdvoudig worden verhoogd. Tevens identificeerde hij bacterievarianten die van nature veel foliumzuur produceren. In de slipstream van zijn onderzoek wilde hij bij een echt voedingsmiddel laten zien dat het idee van fermentatiefortificatie werkt.

Meloen
“Samen met mijn collega-promovendus Filipe Santos heb ik een paar soorten sap genomen die van nature weinig foliumzuur bevatten, zoals komkommer en meloensap”, vertelt Wegkamp, “en dat hebben we gefermenteerd met Lactobacillus reuteri. Deze bacterie is vrij uniek omdat ze zowel foliumzuur als vitamine B12 produceert in plantaardig sap. Maar het meest aparte was dat de stam in meloensap vijf tot acht keer zoveel foliumzuur aanmaakte als op een kunstmatig medium. Het is puur toeval dat we dit effect hebben gevonden en we begrijpen ook nog niet waardoor de verhoogde productie wordt veroorzaakt. Komkommer behoort tot hetzelfde geslacht van planten als meloen maar daar vinden we geen verhoogd effect ten opzichte van een kunstmatig medium.

De reden dat we gekozen hebben voor L. reuteri is dat een lage foliumzuurstatus bij mensen vaak gepaard gaat met een gebrek aan vitamine B12. Als enkel foliumzuur wordt gesupplementeerd dan wordt het homo-cysteïnegehalte in het bloed weer normaal en dan is een eventueel gebrek aan B12 moeilijk aan te tonen. Om te voorkomen dat foliumzuur een tekort aan vitamine B12 maskeert, hebben we daarom voor deze proef een stam genomen die het voedingsmiddel met beide vitaminen verrijkt. Van nature zit B12 in producten zoals zuivel en vlees. Foliumzuur zit in gefermenteerde producten en daarnaast in vlees, groente en fruit.”

Steriel
Het onderzoek was onderdeel van het programma Bioingredients & Functionality van het Top Instituut Food & Nutrition, dat precompetitief onderzoek doet ten behoeve van het bedrijfsleven, en werd uitgevoerd in samenwerking met Wageningen UR en NIZO food research. Volgens Wegkamp kan het gebruik van een wildtype stam, zoals L. reuteri, interessant zijn voor de industrie omdat het geen genetisch gemodificeerde stam is. “Een moeilijkheid is wel dat het sap voor de fermentatie steriel moet zijn. Wij hebben dat gedaan door vers sap van Galia meloenen te filtreren met filters, maar op industriële schaal is dat veel te duur. We hebben niet gekeken of het productieverhogende effect ook optreedt bij industrieel (HTST) gepasteuriseerd of gesteriliseerd sap vanwege de kosten voor een kleine hoeveelheid.”

Wegkamp selecteerde natuurlijke foliumzuur-overproducerende stammen door stoffen toe te voegen die structureel verwant zijn aan foliumzuur zodat de biosynthese hiervan wordt geremd. Foliumzuur is essentiëel voor de groei van bacteriën en de varianten die van nature het meeste foliumzuur maken, kunnen in de geremde omstandighed nog het beste groeien. Een variant van Lactobacillus plantarum, die op deze manier werd gevonden, produceerde ongeveer 70% meer foliumzuur dan het wildtype. De methode is interessant voor de industrie omdat ze hiermee stammen kan screenen op hoogproductieve mutanten zonder gebruik te hoeven maken van GMO-technieken.

Tekort
Een tekort aan foliumzuur wordt in verband gebracht met ziekten zoals bloedarmoede, kanker en hart- en vaataandoeningen. Bekend is ook dat een dieet met extra foliumzuur bij vrouwen rond de conceptie de kans op Spina Bifida (open ruggetje) bij pasgeborenen kan terugdringen. Naast effecten op de neurale buis bij de conceptie helpt foliumzuur op hogere leeftijd bij het op peil houden van de hersenfunctie. Zonder suppletie haalt slechts tien procent van de vrouwen die een kind willen de speciale norm van 400 microgram foliumzuur per dag. Voor niet-zwangeren ligt de Europese norm op 200 microgram per dag (in de VS is dit 400 microgram). Ook deze norm wordt niet door iedereen gehaald en de vraag is dan ook of foliumzuur aan voedingsmiddelen moet worden toegevoegd.

Wegkamp: “Foliumzuur kan kunstmatig worden gesynthetiseerd maar er zijn recente aanwijzingen gepubliceerd dat de gesynthetiseerde variant tot gezondheidsklachten kan leiden. Toch wegen over het algemeen de voordelen van foliumzuursuppletie wel op tegen de vermeende gezondheidsklachten. In natuurlijke bronnen vinden we vele varianten van foliumzuur, met afwijkende koolstofgroepen of een lange staart van glutamaten, en elke variant heeft zijn eigen specifieke functies. Een uitgebalanceerd dieet is daarom een uitstekend alternatief om de foliumzuurnorm te halen en gezien de hedendaagse voedingsgewoonten zou een gefermenteerd vruchtendrankje daarbij kunnen helpen.”

Onderzoek
Wegkamp, die afstudeerde aan de Hanze Hogeschool in Groningen, werkte voor hij aan zijn promotieonderzoek begon als analist bij WCFS, de voorloper van het TI Food and Nutrition aan Lactococcen. “Ik wilde eigenlijk wel een eigen onderzoek doen en promoveren. Hoogleraar Microbiologie Willem de Vos, tevens programmadirecteur bij TI Food and Nutrition, bood me toen aan om het een jaar te proberen om van beide kanten te kijken hoe het beviel. In die periode heb ik mijn eerste wetenschappelijke artikel geschreven en dat beviel me uitstekend. Nu, vier jaar later, is met mijn promotie het project afgerond en zullen onderdelen van dit project worden gebruikt in nieuwe projecten bij TI Food and Nutrition. Zelf werk ik inmiddels aan de Vrije Universiteit Amsterdam en doe onderzoek naar de afbraak van vervuilende stoffen in de bodem. Het gaat om bacteriën die ongewenste stoffen als fenolen en aromaten uit de vervuilde grond kunnen halen. Ik bekijk hoe we die afbraakroutes en -processen kunnen versnellen. Daarbij gebruik ik vaak vergelijkbare methodieken alleen voor een heel andere toepassing.”

Reageer op dit artikel