artikel

Analyseplatform voor prebiotische koolhydraten

Algemeen

TNO introduceert een platform voor een snelle en volledige analyse van de structuur van ingrediënten en hun effecten op de dikke darmflora. Fabrikanten kunnen daarmee op efficiënte wijze nieuwe gezondheidswaarden in voedingsmiddelen identificeren. Het verkort de time-to-market van gezonde productinnovaties.

De markt voor producten die positief bijdragen aan de gezondheid is sterk in opkomst. Bekend zijn probiotica, producten met gezondheidsbevorderende micro-organismen. Om groei van specifieke groepen bacteriën zoals bifidobacteriën en melkzuurbacteriën in de dikke darm te stimuleren en daarmee een gezondheidseffect te bewerkstelligen, worden prebiotica toegepast. Prebiotica zijn voedingscomponenten voor die specifieke bacteriën.

Bifidobacteriën lijken een rol te spelen bij het voorkomen van allergie en het ontstaan van darmtumoren. Daarnaast zijn er aanwijzingen dat de samenstelling van de darmflora gerelateerd is aan overgewicht. Door een verandering van de darmflora halen mensen met overgewicht meer calorieën uit voeding dan slanke personen. Met prebiotica kan het mogelijk zijn, zo is de aanname, de darmflora van personen met overgewicht inefficiënter te maken en daarmee de gewichtstoename te doorbreken. Hoe deze verandering van de darmflora door het gebruik van nieuwe prebiotica te realiseren, is nog onduidelijk. Er bestaat behoefte aan een screeningsmethodiek die het effect van ingrediënten op de darmflora kan testen.

Tijdrovend
De zoektocht naar gezondheidsbevorderende ingrediënten is voor fabrikanten een tijdrovend proces. Men moet een groot aantal stoffen screenen, terwijl voor sommige componenten nauwelijks identificatiemethoden voorhanden zijn. Het door TNO ontwikkelde screeningplatform brengt daarin verandering. Deze methode geeft snel en volledig inzicht in zowel de chemische structuur van componenten als in hun effecten op de darmflora. Zowel bestaande producten zijn te onderzoeken op de aanwezigheid van ingrediënten die de gezondheid bevorderen, als nieuwe gezonde productconcepten te ontwikkelen.

Platform
Het screeningsplatform van TNO bestaat uit meerdere technologieën, zoals analytische, chemische, fysiologische, microbiologische en moleculair-biologische methoden. De aanpak bestaat uit het fractioneren van de voedingsmatrix (al dan niet voorafgegaan door een in vitro voorvertering), het bepalen van de functionaliteit van de fracties in een ‘microdarm’-systeem en het karakteriseren van de functionele componenten. De resultaten van de verschillende platformstappen worden via moderne data-analysemethoden aan elkaar gekoppeld, waardoor de fabrikant een totaaloverzicht krijgt.

Microdarm
De microdarm waarvan het screeningsplatform gebruik maakt, is een multikanaalsysteem waarin darmflora’s zowel worden gekweekt als gestabiliseerd. In de microdarm zijn van honderden (combinaties van) componenten tegelijk de effecten op de samenstelling en activiteit van de darmflora te bepalen. Het is ook mogelijk in één keer de effecten te onderzoeken van een component op de darmflora van verschillende groepen, zoals zuigelingen, allergiepatiënten of ouderen. Analyses met de microdarm zijn te koppelen aan TNO’s I-chip, een geavanceerde microarray-techniek voor een snelle identificatie en karakterisatie van verschuivingen in de darmflora.

Identificeren
De analytische methodiek kan tot op moleculair niveau complexe koolhydratenmengsels ontrafelen. De methodiek maakt gebruik van geavanceerde monstervoorbewerking waarbij het bijvoorbeeld mogelijk is om de eiwit- en vetfractie van moedermelk snel te scheiden van de bioactieve koolhydratenfractie. Er zijn efficiënte scheidingsmethoden ontwikkeld, onder andere gebaseerd op gelpermeatie chromatografie, waarbij scheiding in goed gedefinieerde fracties mogelijk is. Voor de detectie van onbekende koolhydraten zijn er met massaspectrometrie en NMR-spectra databases aangelegd van zeer veel koolhydraten. Onbekende koolhydraten kunnen daarmee snel worden geïdentificeerd.

Bovendien kan TNO de lastige on-line koppeling maken tussen de koolhydratenscheidingstechniek Dionex en de detectietechniek massaspectrometrie. Overigens is de ontwikkelde fractionerings- en identificatiemethode ook geschikt voor de bepaling van eiwitten en vetten.

Voorvertering
De voorverteringsstap die is uit te voeren, laat zien of de verbindingen in maag en/of dunne darm worden afgebroken. Is dat het geval, dan zullen de verbindingen niet de dikke darm bereiken en daarmee dus geen gezondheidsbevorderende werking op de dikke darm uitoefenen. Voorvertering geeft dus informatie over biobeschikbaarheid van componenten en inzicht in de wijze waarop deze is te verbeteren. Voorvertering is vooral interessant bij onderzoek naar componenten in ruw plantenextract of complexe monsters, zoals moedermelk.

Breed toepasbaar
Het screeningsplatform van TNO is breed toepasbaar. In een kort tijdsbestek wordt een (zeer) groot aantal fracties in voedingsmatrices gescreend op hun potentieel gezondheidsbevorderende eigenschappen. Ook zijn nieuwe gezondheidsbevorderende ingrediënten te selecteren en ingrediënten voor klinische voeding en babyvoeding.

Tevens is het te gebruiken voor de opwaardering van reststromen uit de groente-, fruit- en graanverwerkende industrie. Het screeningsplatform maakt verder snel inzichtelijk maken of door het aanpassen van het productieproces gezondheidsbevorderende componenten behouden blijven.
Behalve de analyse van effecten op de dikke darmflora is op korte termijn ook onderzoek mogelijk naar effecten op de dunne darm, mond- en huidflora.

Multidisciplinair
Het analyseplatform illustreert de kracht van de multidisciplinaire aanpak. Bij het initiatief zijn niet alleen microbiologen, analytisch chemici en koolhydraattechnologen betrokken, maar ook specialisten op het gebied van microarraytechnologie en datawarehousing en -analyse. Op dit moment werkt TNO samen met voedingsmiddelenfabrikanten aan het opzetten van een vergelijkbaar screeningsplatform voor het identificeren van stoffen die de microbiële flora van de mond positief kunnen beïnvloeden.

Reageer op dit artikel