De uitdaging hierin is vooral hoe hoog-eiwittoepassingen te verkrijgen met de juiste eigenschappen, waaronder verteerbaarheid.

Met de stijging van de wereldbevolking en demografische verschuivingen neemt ook de vraag naar nutritioneel hoogwaardige producten toe, met name die voor ouderen. Voor hen is behoud van spiermassa essentieel en deze groep heeft behoefte aan voldoende en goed verteerbare eiwitten in de voeding. Aan de andere kant is er in de westerse wereld behoefte aan voedingsmiddelen die kunnen bijdragen aan gewichtsbeheersing en het risico op overgewicht kunnen verminderen. Ook in dit geval zijn hoog-eiwitproducten – basisvoedingsmiddelen – van belang vanwege hun relatief hoog verzadigend effect. Producten met een hoog eiwitgehalte kunnen echter sensorisch onaantrekkelijk zijn doordat ze te dik en moeilijk drinkbaar zijn in het geval van vloeibare producten, of te taai in het geval van vaste producten. Ook bij het verlagen van vet door het verhogen van eiwit kunnen textuurproblemen optreden.

Deze producten worden als droog en minder sappig ervaren. Verlaging van de viscositeit en verbetering van het mondgevoel – textuur – zijn van cruciaal belang om de acceptatie van hoog-eiwitproducten te verbeteren.

Goede verteerbaarheid

Om in de groeiende eiwitbehoefte te kunnen voorzien, is er vraag naar kwalitatief goede eiwitten uit andere dan dierlijke bronnen, zoals planten, algen of insecten. Erwten-eiwit krijgt om deze reden veel aandacht. Het eiwit heeft een goede aminozuursamenstelling, maar de afbreekbaarheid is eveneens van belang. Met het NIZO Simphyd-platform is het gedrag van dit eiwit in de maag in vitro gemeten, en is ook de afbreekbaarheid geanalyseerd, in vergelijking met wei- en caseïne-eiwit. Wei-eiwit geeft nauwelijks een toename van viscositeit in de maag, wordt snel af – gebroken en is dus snel beschikbaar voor absorptie. Daardoor kan het bijdragen aan snel herstel van spieropbouw. Het is een zogenoemd snel eiwit. Caseïne verhoogt de viscositeit juist sterk en wordt langzaam afgebroken, wordt later geabsorbeerd en is dus geschikt voor langetermijnherstel. Het is een zogenoemd langzaam eiwit.1 Bij vergelijking met wei en caseïne bleek erwten-eiwit daar precies tussenin te liggen: het geeft enige mate van viscositeit en breekt sneller af dan caseïne maar langzamer dan wei. Het is dus een matig snel eiwit (zie figuur 2)2. Deze informatie is bijvoorbeeld belangrijk bij de ontwikkeling van een product dat herstel na een intensieve inspanning kan bevorderen of kan bijdragen aan de instandhouding van een optimale spierfunctie3.

In vivo meten

Om de in-vitro-verteerbaarheid naar de in-vivo-situatie te kunnen vertalen, wordt soms nog gebruik gemaakt van proefdieren. Vertering vindt plaats in de dunne darm. Daarom is de dunne darm de plek waar je bij voorkeur in vivo zou willen meten of een eiwit in de mens ook goed wordt afgebroken4 . De dunne darm is essentieel voor onze gezondheid. Het is de plek waar de absorptie van ongeveer 90 procent van de voedingsstoffen plaatsvindt en waar belangrijke signalen worden gegenereerd om stofwisseling en immuunsysteem te regelen. Steeds meer wetenschappelijk bewijs laat zien dat een onbalans in de microbiota in onze darm is gekoppeld aan een aantal ziekten, waaronder metabole en immunologische stoornissen zoals obesitas, diabetes en ontstekingsziekten. Toch richten de meeste studies zich echter op het onderzoeken van de microbiële gemeenschappen in feces en wordt onvoldoende ingegaan op de mogelijke rol van de microbiota in de dunne darm. Monsters nemen uit de dunne darm vergt namelijk een zeer invasieve benadering, met het inbrengen van een slangetje door de slokdarm en maag. Onlangs heeft NIZO een belangrijke stap gezet in de mogelijkheid om met een minimaal- invasieve technologie monsters uit de dunne darm te nemen: met behulp van het zogenoemde IntelliCap-systeem. Dit meetsysteem, dat al een CE-markering had voor geneesmiddelafgifte en de realtime meting van temperatuur en pH in het maagdarmkanaal, is onlangs goedgekeurd voor de aspiratie van vloeistoffen. Hierdoor is het IntelliCap-CR-systeem ook in staat om monsters van het microbioom in de dunne darm te verkrijgen. Het samplingapparaat is ontwikkeld door Medimetrics Personalized Drug Delivery, een spin-out van Philips, en heeft een afmeting van slechts 11 x 26 mm. Deze capsule is waardevol gebleken bij het meten van de microbiële samenstelling in de dunne darm. Ze zou ook een interessante mogelijkheid kunnen bieden om eiwitafbraak in vivo in de dunne darm te meten. Hierdoor kan de verteerbaarheid van eiwit, en daarmee ook de eiwitkwaliteit, accurater worden vastgesteld.

Manier van processing

Naast de herkomst van eiwitten kan de manier van processing ook van invloed zijn op de verteerbaarheid en daarmee de kwaliteit van eiwitten. Onlangs is er een nieuw onderzoeksproject gestart – Go4Dairy – naar het effect van glycatie van dierlijk eiwit op de voedingswaarde van eiwitten. Maillard- producten worden in de literatuur gekoppeld aan negatieve gezondheidse ffecten, zoals overgevoeligheid van het immuunsysteem, afnemende verteerbaarheid, verminderde biobeschikbaarheid van met name lysine, verandering van de darmflora en zelfs carcinogene effecten (bijvoorbeeld 5, 6). Veel is echter nog onduidelijk. Doel van Go4Dairy is de versuikering van eiwitten, glycatie, te verminderen en te beheersen om zo de voedingswaarde van eiwitten te optimaliseren.

Textuur

Behalve verteerbaarheid is ook textuur een belangrijke eigenschap bij de ontwikkeling van hoog-eiwitproducten en producten met plantaardige eiwitten.

Sappige eiwitvezels
Bij de productie van vleesvervangers op basis van plantaardige eiwitten wordt veelal gebruik gemaakt van extrusie om de vezelstructuur te creëren. Extrusie gaat echter gepaard met forse kapitaalinvesteringen en beperkt zich tot het gebruik van droge grondstoffen. Onderzoekers bij het NIZO Protein Centre hebben een proces voor de bereiding van eiwitvezels ontwikkeld, waarbij vloeibare, plantaardige eiwitconcentraten als uitgangsmateriaal kunnen worden gebruikt. De structuur van de eiwitvezels die op deze manier wordt verkregen, vertoont grote overeenkomst met de vezels die in vlees zichtbaar zijn (figuur 1, links). Deze vezels hebben een sappige bite, die ontbreekt in veel vegetarische producten zonder vezelstructuur (figuur 1, midden). Verschillende plantaardige eiwitten, zoals die van soja, erwt en rubisco, zijn gebruikt voor de productie van de vezels in dit vloeistofproces. Het gebruik van vloeibare grondstoffen vermindert het energiegebruik, omdat deze grondstoffen niet gedroogd hoeven te worden.

Plantaardige hoog-eiwitdranken
Het behoud van functionele eigenschappen is een belangrijk uitgangspunt voor het ontwerpen van extractieprocessen voor plantaardige eiwitten. Onderzoek bij NIZO food research heeft aangetoond dat een milde extractie van erwteneiwit resulteert in een gesproeidroogd product – bij optimale droogcondities – dat zelfs na zes maanden opslag bij kamertemperatuur nog volledig oplosbaar is. Daarnaast heeft dit erwteneiwitisolaat goede emulgeereigenschappen en is het hittestabiel. Deze eigenschappen maken dit eiwitisolaat toepasbaar in ready-to-drink hoog-eiwitdranken.