Fabrikanten spelen hier op in met light-producten, voedingsmiddelen met ingrediënten die de vetverbranding verhogen of de absorptie van calorieën verminderen, en met producten die gevoelens van verzadiging induceren. TNO ontwikkelt een innovatief concept voor producten die zo’n verzadigingsgevoel opwekken.

Koolhydraat-eiwitgelering
De gepatenteerde formule is gebaseerd op koolhydraat-eiwitgelering en grijpt aan op verzadigingsmechanismen in maag én darm. Het concept is geschikt voor uiteenlopende voedingsmiddelen, van zuivel- en sojadranken tot toetjes, frisdranken en repen.

De werking van de laatste categorie berust vaak op componenten die de viscositeit van een product verhogen – met als gevolg een langer aanhoudend vol gevoel in de maag –, een hoog gehalte aan verzadigende eiwitten of toevoeging van speciale eetlustremmende kruidenextracten.

Elke methode heeft zo zijn beperkingen, zegt Aard de Jong, senior scientist Protein Technology bij TNO in Zeist: “Alleen de viscositeit van een product verhogen is bijvoorbeeld niet voldoende. Als de voedselbrij in de maag wordt vermengd met maagsap, gaat de viscositeit alsnog snel omlaag. Het voedsel blijft dan niet lang in de maag waardoor het verzadigde gevoel minder lang aanhoudt.”

Europees patent
Ingrediënten- en procestechnologen bij TNO verdiepten zich in het onderwerp en kwamen tot een nieuwe formule voor de ontwikkeling van verzadiging inducerende producten, gebaseerd op koolhydraat-eiwitgelering. De onderzoeksorganisatie heeft er een Europees patent op verkregen.

Het idee achter de vinding is dat het geconsumeerde product in de maag dikker wordt en dan een vol gevoel geeft. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de interactie tussen positief geladen eiwitten en negatief geladen koolhydraten. Daalt de pH – in dit geval door vermenging met maagsap – tot een bepaalde waarde, dan vormen deze eiwitten en koolhydraten samen een dikke, stevige massa.

Coacervatie
Dit proces staat bekend als complexe coacervatie. Receptoren in de maagwand vertalen de maagvulling in een verzadigingssignaal dat wordt doorgegeven aan de hersenen.
De eiwitcomponenten in het mengsel grijpen daarnaast in op de darmen. De wand van de dunne darm bevat receptoren die de afgifte van hormonen stimuleren zodra ze in aanraking komen met peptiden die ontstaan bij de natuurlijke afbraak van het eiwit. Die hormonen geven een verzadigingssignaal af aan de hersenen.

Wei-eiwit
Het kennisinstituut heeft er in het patent voor gekozen wei-eiwitten als bèta-lactoglobuline, alfa-lactalbumine en bovine serum albumine (5 tot 15% van het productgewicht) te laten geleren met de koolhydraten pectine, carrageen en xanthaan (0,5 tot 5% van het productgewicht).

De relevante wei-eiwitten hebben allemaal een iso-elektrisch punt van ongeveer 5. Bij een pH lager dan 5 – de zuurgraad die ontstaat in de maag tijdens het verteringsproces – is het eiwit positief geladen en reageert het met negatief geladen koolhydraten.

Wei-eiwit is een van de meest verzadigende eiwitten die er zijn en daarom ideaal voor een proces als dit, zo blijkt uit onderzoek. Pectine, carrageen en xanthaan zijn oplosbare vezels die geen energiewaarde hebben maar als voedingsbron dienen voor bacteriën in de dikke darm. Ze worden vaak verwerkt in voedingsmiddelen en vormen met wei-eiwit een mooie stevige gel.

Andere eiwitten
In plaats van wei-eiwit kunnen voor verzadiging inducerende eindproducten ook andere eiwitten worden gebruikt met een iso-elektrisch punt van 3,5 tot 5. Voorbeelden zijn gelatine en ei-, soja- en tarwe-eiwit. Ook andere koolhydraten dan pectine, carrageen en xanthaan zijn geschikt om een gel mee te vormen, mits ze negatief geladen zijn.

Van zuiveldrank tot mueslireep
De methode biedt aanknopingspunten voor de ontwikkeling van allerlei verzadiging inducerende producten. Gedacht kan worden aan zuivel- en sojadranken, toetjes, vruchtensap, frisdrank en pap.
De eiwit-koolhydraatcombinatie kan ook in vaste vorm worden gebruikt, bijvoorbeeld in koekjes, repen en snacks. Dit betekent dan wel dat de eiwitten en koolhydraten in het vaste product goed oplosbaar moeten zijn in de maag zodat ze elkaar weer kunnen vinden om samen een stevige massa te vormen.

“Er zijn veel mogelijkheden, zolang de pH maar boven de vijf blijft. Anders vormen de koolhydraten en eiwitten al in de verpakking een gel”, benadrukt eiwitspecialist de Jong.

TNO heeft het concept uitgebreid getest. Het proces van coacervatie verloopt optimaal als het eiwit vooraf wordt verhit bij een relatief hoge pH, zo komt uit de experimenten naar voren. De verhitting van het eiwit zorgt voor allerlei effecten, zoals ontvouwing en aggregatie. Dat blijkt het proces van coacervatie enorm te bevorderen. Zonder verhitting van het eiwit lossen de complexen bij verdere pH-verlaging te snel op.

Simulatie
In de experimenten werd ook ontdekt dat carrageen alleen geschikt is voor vaste producten als toetjes en repen, omdat dit koolhydraat bij een relatief hoge pH een gel vormt. Het maakt voor het eindproduct en voor het proces dus nogal wat uit of pectine of xanthaan wordt gebruikt. Doordat pectine en xanthaan verschillende eigenschappen hebben, vergroot dit het aantal toepassingsmogelijkheden in vloeibare producten als toetjes.

In vitro experimenten, onder meer met TNO’s maagdarmsimulatie model TIM, wijzen uit dat het eiwit-koolhydraatcomplex minimaal een uur in de maag blijft zitten en dat het eiwit – zowel vooraf verhit als niet vooraf verhit – daarna netjes wordt verteerd.

Studies met darmcellen laten zien dat de peptiden waaruit wei-eiwit is opgebouwd leiden tot een afgifte van de hormonen die normaal in het lichaam een verzadigingssignaal afgeven. Humane vervolgstudies moeten uitwijzen hoe sterk de gevoelens van verzadiging zijn die in de praktijk optreden en hoe lang deze aanhouden.

Verder ontwikkelen
TNO is nu op zoek naar fabrikanten die het concept samen met de onderzoekers verder willen optimaliseren en specifieke toepassingen willen ontwikkelen.

“Gewichtsbeheersing en verzadiging zijn complexe processen waarin meerdere factoren een rol spelen. Dat vraagt om een gecombineerde aanpak. Koolhydraat-eiwitgelering grijpt alvast op twee factoren aan: verzadiging in de maag en in de darm”, besluit De Jong.

Complexe coacervatie
Bij complexe coacervatie vormen positief geladen eiwitten met negatief geladen koolhydraten een dikke, stevige massa. De mate waarin dit gebeurt, is vooral afhankelijk van de lading van het eiwit. De pH waarbij de netto lading van een eiwit nul is, heet het iso-elektrisch punt.

Bij een pH onder dit punt is het eiwit positief geladen en reageert het met negatief geladen koolhydraten. Bij een pH boven dit punt gebeurt er niets. Wei-eiwit, gebruikt in het eetlustremmende concept van TNO, heeft een iso-elektrisch punt van 5.