Leden login

Melkeiwit, meesterlijk en functioneel

Voorzitter Jan Bastiaans heet op 4 november 2009 een volle zaal welkom. Het Genootschap is met zijn honderd jaren kennelijk nog steeds springlevend, zo constateert hij.

Van melkeiwit komen we nog steeds meer te weten. Weliswaar heeft Nederland geen Eiwitkenniscentrum zoals Denemarken in Århus heeft, maar we hebben in ons land voldoende niveau om een interessante uitwisseling mogelijk te maken.

Prof. Kees de Kruif zal een algemeen kennisoverzicht geven. Daarna zullen de achtereenvolgende sprekers een deelaspect van de melkeiwitkennis belichten.

Melkeiwitten in perspectief?

Researchstrateeg bij het NIZO en onderzoeker aan het Van ’t Hof lab. van de Universiteit van Utrecht: Kees de Kruif maakt een vliegende start door de vergadering in stevig tempo bij te praten over melk en melkeiwitten.

Melk is een handelswaar. In een jaar wordt er in de wereld 560 miljard liter van geproduceerd. Daarvan is 85% afkomstig van koeien, 11% van buffels, terwijl schapen en geiten ieder goed zijn voor 2%. Dan zijn er nog ondergeschikte melkproducties van merries, kamelen, yaks en rendieren. De productie van moedermelk (humane melk) op de wereld schat de Kruif in op een miljard liter per jaar (er zijn zes miljard wereldbewoners, 1 op de honderd vrouwen zoogt een baby, die 100 ml per dag drinkt, dus 3.107x 0,1 l x 365 = 109). De wereldproductie van humane melk komt daarmee neer op 10% van jaarlijkse koemelkproductie in Nederland.

Van de functionele componenten van melk is melkeiwit naast natuurlijk het melkvet en de melksuikers een hele belangrijke.

Het werkelijk eiwitgehalte in humane melk is 0,9% met een caseïne/wei-eiwit verhouding van 0,4. Daartegenover heeft schapenmelk 5,6% eiwit met een ratio van 3,1. De koe zit daartussen met 3,4% eiwit en een verhouding van 4,7. Humane melk en ook kamelenmelk bevatten geen bèta-lactoglobuline.

De verschillen in samenstelling kunnen geen uitsluitsel geven over geclaimde gezondheidsvoordelen en medicinale eigenschappen van melk. Om daar wat over te kunnen zeggen, is het toch echt nodig de functionele componenten in detail te bestuderen, om geclaimde eigenschappen op waarde te schatten.

Bèta-lactoglobuline is het belangrijkste wei-eiwit. Ook daarbij zijn er verschillen in eigenschappen. In paardenmelk bevat het geen vrije thiol-groep en is daarom interessant vanwege de hogere hittestabiliteit. Bèta-lg van schapenmelk is beter verteerbaar dan dat van koemelk. Varkens bèta-lg bevat geen cysteïne (SH), heeft een oderscheiden dimerisatie, denatureert reversibel en geleert niet.

Lysozym en lactoferrine werken als antimicrobiële eiwitten in melk. Melk van herkauwers bevat relatief weinig van deze eiwitten. Lysozym zit in humane melk, maar nog meer in ezelinnen- en merriemelk. Lactoferrine dat vooral in humane melk voorkomt, zit in een tienvoudig lagere hoeveelheid ook in kamelen- en paardenmelk.

Immuunglobulinen zijn belangrijk voor ontwikkeling en onderhoud van het immuunsysteem. Zij zitten vooral in de biest. Ze kunnen interessant zijn om ’immuniteitstimulerende’ producten te maken.

De melkeiwitten zijn zelf verder in te delen naar biologische functie. En wel naar ‘biologische activiteit’ (bijv. enzymen, antilichamen, transporteiwitten), als ‘bouwmateriaal’(bijv. voor spierweefsel bij dieren (planten gebruiken in dat kader polysacchariden)) en als ‘opslageiwitten’ (bijv. voedsel voor het ontwikkelen).

In voedselsystemen hebben eiwitten typerende functionele eigenschappen. Vanwege het oplossend vermogen (voor dranken), vanwege de invloed op de dikvloeibaarheid (voor soepen en sauzen) en vanwege de structuurvorming, die gelering geeft voor vlees/vis en zuivel. Verder vanwege de emulgerende eigenschappen (voor kindervoeding) en vanwege de vrije vetbinding (voor worstjes) en vanwege de schuimmogelijkheden (voor bakkerij- en dessertproducten).

De Kruif noemt het opvallend, dat hoewel caseïne tienmaal meer waard is en de functionaliteit wel tien maal hoger is dan het wei-eiwit, de onderzoekinspanning bij beide soorten eiwitten gelijkwaardig is.

Ter illustratie noemt hij enkele voorbeelden van melkeiwitonderzoek. Het meest in het oog springend bij caseïne is wel het onderzoek naar vleesimitaties op basis van caseïne. De synthese van gemagnetiseerde caseïnemicellen

is een ander onderzoek met bemoedigend resultaat.

In zijn presentatie maakte De Kruif ook melding van een zes weken durende intervalproef met 12 koeien, waarbij de grootte van de caseïne-micellen (‘hydrodynamic radii’) in de geproduceerde melk werd gemeten. Een conclusie was, dat er verschillen tussen koeien zijn. Waarom is niet bekend. Naar aanleiding daarvan merkte dhr. van de Berg op dat ook binnen caseïnes grootteverschillen van micellen voorkomen.

Wei-eiwitten voor een gezonde darm

Het NIZO doet al wel veertien jaar onderzoek naar de relatie wei-eiwitten en het maag-darmkanaal. Corinne Sprong, onderzoeker bij NIZO the food researchers, praatte ons bij.

Wei-eiwit heeft een gunstig uitgangspunt vanwege zijn antimicrobiële werking. Als voorbeeld noemt ze een onderzoek met muizen, waar de infectie van rotavirus werd geremd door vier verschillende fracties van wei-eiwitten. Bij hoge virusdoses bleken alleen immuunglobulinen nog effectief.

Wei-eiwitten en hun goede werking d.m.v. immuunmodulatie en reductie van ontsteking in het maag-darmkanaal zijn diepgaand onderzocht. Colitis en de Ziekte van Crohn vormen een toenemend probleem. Zowel in de EU als in de VS van Amerika worden jaarlijks vijftien op de 100.000 inwoners met één van beide ziekten geconfronteerd. De oorzaken liggen bij genetische gevoeligheid (zelfs predispositie zou voorkomen), niet goed immunologisch functioneren, darmbacteriën, onjuiste darmbarriëre-functie of omgevingsfactoren (voeding).

Lactoferrine is een wei-eiwit dat beschermd tegen colitis. Een onderzoeksverslag van 2002 in het Am.J. Physiol. vermeldt een ruime halvering van de visuele schade bij met colitis besmette ratten na toevoegen van 200 mg lactoferrine/kg.d.

Eenzelfde voorbeeld is glycomacropeptide. In 2005 werd gepubliceerd, dat een dosering van 500 mg/kg.d bij ratten de schadescore van colitis tot een derde deed verminderen.

Een nuttige bijdrage leveren weicomponenten, die de slijmproductie stimuleren. Mucine is er zo een. Het is een glycoproteine, dat beschermd tegen schadelijke en irriterende componenten en pathogenen. Mucines zijn rijk aan de aminozuren threonine, serine, proline en cysteïne. Ze werken onder bepaalde voorwaarden positief uit bij darmontstekingen. Het toevoegen van specifieke aminozuren doet de synthese van mucine toenemen.

Methionine + cysteïne en threonine komen in wei ongeveer tweemaal zoveel voor als in soja en in caseïne. Dus daar zit perspectief in.

Mevr. Corinne Sprong doet vervolgens mededeling van een eigen interventie-experiment bij ratten om te bezien in hoeverre wei-eiwit de ontsteking van het darmkanaal kan voorkomen en de beschermende slijmlaag kan verbeteren. Er waren drie groepen met zestien dieren per groep. Een groep kreeg een dieet met 20% caseïne, een groep kreeg kaaswei-eiwit (16%) en caseïne (4%) en de laatste groep ontving een aminozurenmengsel (1,5% thr. + 0,7% cys.) en caseïne (17.8%). De derde groep fungeerde als richtgroep met het meest optimale resultaat.

Geconstateerd werd, dat de afscheiding van fecale mucine toeneemt onder invloed van wei-eiwitten. Verder verminderde onder invloed van de wei-eiwitten een kunstmatig opgewekte diarree en ook een geïnduceerde darmontsteking verminderde. In alle gevallen kwam de wei-eiwitgroep op het niveau van groep drie uit.

De wei-eiwitten waren ook een stimulans voor beschermende melkzuurbacteriën als bifidobacteria en lactobacilli. Alhoewel bij de laatste het niveau van groep drie niet kon worden gehaald.

Geconcludeerd kan worden, dat er een beschermende werking uitgaat van wei-eiwitten. Ze kunnen dus een ingrediënt zijn van voedingssupplementen, die bereid worden om maagdarmontstekingen te bestrijden.

Op de vraag van Meeuwis Hettinga wat nu de benodigde dosis voor de mens is, antwoordt de inleidster dat studies naar ‘How low can you go?’ nog gedaan moeten worden. Jan Bastiaans vraagt naar de verwachtingen bij het opschalen van het experiment van dier naar mens. Corinne Sprong zegt dat weieiwitten gemakkelijk verteerbaar zijn, dus het kan zomaar zijn dat de mechanismen bij rat en mens ook vergelijkbaar zijn.

Melk eiwitten in actie

Mevr. Marjoleine Bartels-Arntz van FrieslandCampina Ingredients Innovation meldt, dat haar melkeiwitinbreng er één zal zijn met een industriële bril op en een functionele insteek. Ze behandelt caseïnerijke en wei-eiwitrijke producten. In dat ene glas melk komt ze zonder mankeren uit op een twaalftal eiwitproductgroepen (bijv. caseïnaten, melkeiwitconcentraten (WPC), melkpoeders, hydrolysaten, bioactieve derivaten, totaal melk eiwit (TMP), weipermeaat, gemodificeerd WPC, weieiwitisolaat (WPI) etc.).

Natief caseïne onderscheidt zich van weieiwit door de micellaire structuur, relatief grote deeltjes met 1000-1500 caseïne moleculen (caseïne-micellen zijn 20 -300 nm), hitte stabiel en zuur labiel. Wei-eiwitten hebben juist een globulaire structuur, zijn in melk aanwezig als monomeer, hittelabiel en zuurstabiel.

Caseïnerijke producten zijn natuurlijk de caseïnaten, zuurcaseïne en stremselcaseïne, maar ook de melkeiwit concentraten (MPC) en –isolaten (MPI) en het micellair caseïne isolaat (MCI).

Tijdens de bereiding van caseïnaten treden er wezenlijke veranderingen op in de eiwitconformatie, wat ze geschikt maakt voor de ene of de andere toepassingsmogelijkheid. Te denken valt aan emulgeerkracht, textuurverbetering, stabilisatie en eiwitverrijking.

Zo hebben Na- en K-caseïnaat bij neutrale pH een willekeurige kronkeling, een matige dispergeerbaarheid, een hogere viscositeit, zeer goede emulgeerbaarheid en hoge zouttolerantie en zijn ze zeer hittestabiel. Ca- en Mg-caseïnaat daartegenover vormen aggregaten/micellen, hebben een goede dispergeerbaarheid, een lage viscositeit, een goede zouttolerantie en een matige hittestabiliteit en zijn een goede emulgator.

Vet geëmulgeerd met calciumcaseïnaat vergt per vetbolletje meer caseïnaat dan vet geëmulgeerd met natriumcaseïnaat. In het laatste geval is er vanwege de flexibele keten minder nodig.

Caseïnaten in zuiveltoepassingen zijn bijv. gefermenteerde zuivel (bv. yoghurt) waarin de viscositeit en textuur worden bevorderd en het mondgevoel wordt verbeterd (steviger, meer ‘body’). In dessert geven caseïnaten een smaakverbetering door eiwitverrijking. Voor ‘processed cheese’ zijn emulgeerkracht, structuuropbouw en mondgevoel van de toegevoegde caseïnaten van belang.

Ook in andere voedingsproducten komen caseïnaten voor, bijvoorbeeld in sportvoeding, kindervoeding, medische voedingen, imitatiezuivel, worstjes, gekookte ham, pluimveeproducten. Verder in dranken (roomlikeur) en bakkerijproducten.

Dan is er ook nog micellair caseïne. Dit product van een milde scheidingstechniek is bedoeld voor toepassingen met focus op functionaliteit en kwaliteit. Micellair caseïne heeft een hoge nutritionele waarde, goede emulgeereigenschappen, een lage viscositeit (ideaal voor vloeibare applicaties), neutrale smaak en is hittestabiel. M.b.t. zuivelapplicaties spelen textuuropbouw, mondgevoel en ‘smoothness’.

Functionele wei-eiwitten laten zich kennen door de betere geleereigenschappen en ze zijn modificeerbaar voor vetvervanging. Ze worden bereid door demineralisatie, ultrafiltratie, chromatografie, selectieve precipitatie, lactose kristallisatie, modificatie, evaporatie en wals-/sproeidrogen.

Van de wei-eiwitconcentraten zijn er drie het meest in beeld: WPC-80, WPC-60 en WPC-35, waarbij de getallen op het gehalte aan totaal eiwit slaan. WPC-35 wordt vaak i.p.v. mager melkpoeder (MMP) gebruikt in yoghurt en ijsapplicaties.

Wei-eiwitten voegen de volgende functionele eigenschappen toe: oplosbaarheid, viscositeit, geleren, emulsie eigenschappen, schuimeigenschappen, mineralen binding en barrière voor vocht.

Wei-eiwitten zijn in zuivel als grondstof ook interessant. Het is een relatief goedkope grondstof ( ‘value engineering’), de functionele eigenschappen (bijv. synerese reductie, viscositeitverhoging) zijn aantrekkelijk, er kan een sensorische verbetering optreden en vetvervanging kan een optie zijn.

Een voorbeeld van ‘value engineering’ is de vervanging van MMP in yoghurtdranken door WPC 30-35 of WPC 15 (gedeeltelijk ontzout weipoeder). Naast het prijsvoordeel is er het ‘cleane’ smaakprofiel (drinkt prettig weg en geeft niet teveel ‘body’). WPC 30-35 is ook zeer geschikt om MMP te vervangen in ijs. Zonder probleem kan dat tot 50% gaan. Bij hoger wordt het opletten! Voordelen zijn: ‘clean eating’, goede smeltweerstand, goede hitteschok stabiliteit en geen risico op lactosekristallisatie.

Om yoghurt met een meer optimale textuur te bereiden is het benutten van hoog gelerend WPC interessant. Bèta-lactoglobuline speelt een belangrijke rol in de structuuropbouw. Vandaar dat die door verdere fractionering en zuivering in dit functionele eiwit is aan te treffen. Naast de textuurverbetering en gelering is ook de water/serum binding een functie.

Om de vetstructuur te vervangen en de vetsmaak te versterken kunnen gemicroparticuleerde wei-eiwitten (MP-WPC) worden gebruikt. Vet heeft in het voedsel de rol van energiebron, textuurgever, mondgevoel versterker, smaakgever (veel smaakstoffen zijn vetoplosbaar) en nutriëntendrager (bijv. Vitamine E). Omdat deze onderdelen niet altijd in alle producten gewenst zijn, kan MP-WPC als vetvervanger gelden. Hierbij valt te denken aan mayonaises en spreads, maar ook magere yoghurts en laagvette kaas.

Bij een proef met het toevoegen van een commercieel MP-WPC aan roeryoghurt bleek de vetvervanger de romige – en de yoghurtsmaak van naturelyoghurt met 3% vet niet te kunnen halen, maar op de punten van viscositeit, romig mondgevoel, taaivloeibaarheid en film wel en zelfs ruimschoots.

Jan Willem Rouweler denkt dat wanneer caseïne wordt vervangen door wei-eiwitten het Ca-gehalte wordt gereduceerd. Marjoleine Bartels is het daarmee eens. Ruud de Boer wil weten hoeveel van de samengestelde levensmiddelen een zuivelingrediënt bevat. Antwoord: heel veel. Pieter Walstra merkt op dat emulsie-eigenschappen wat anders is dan emulgeerkracht. Is het niet beter te spreken van bolletjesgrootteverdeling, want stabilisatie is een ander verhaal.

Melkeiwitten ontrafeld

Bij de Leerstoel Zuivelkunde van Wageningen universiteit doet Kasper Hettinga promotieonderzoek naar de elektronische neus voor o.a. mastitisherkenning.

Het project rondom het ontrafelen van de melkeiwitsamenstelling, waar Hettinga zijn inleiding over verzorgt past in de voorbereiding van PhD-projecten.

Bij het ontrafelen gaat de interesse vooral uit naar de immuunglobuline, de overige serumeiwitten en het melkvetbolmembraaneiwit. Bij elkaar 0,25% van de melk.

De analysemethode (proteomics) beslaat twee stappen: monsteropwerking en LC/MSMS-analyse (vloeistofchromatografie plus eiwitidentificatie).

Bij de monsteropwerking wordt de melk gescheiden in verschillende eiwitfracties. Waarbij uiteindelijk de ultracentrifuge eraan te pas komt. Vervolgens worden de eiwitfracties verder gescheiden met gelelectroforese.

In de fase van LC/MSMS-analyse wordt de gel-laan in acht stukjes gesneden. Met trypsine worden de eiwitten in peptiden geknipt. De peptiden worden vervolgens geëxtraheerd om daarna met LC/MSMS te worden geanalyseerd. Door de software worden de peptiden dan automatisch geïdentificeerd. De identificatie gebeurt op basis van een database met aminozuurvolgordes (>100.000 eiwitten). De puzzelstukjes (peptiden) worden in de puzzel (eiwit) gepast. Er vindt controle plaats op vals-positieve identificatie. Uitgaande van de informatie van het koegenoom worden bekende en ‘theoretische’ eiwitten benoemd.

De eiwitidentificatie van het melkserum heeft ca. 200 verschillende eiwitten opgeleverd. Het gaat om twee belangrijke groepen. Ca. 70 zijn betrokken bij de melkvorming (bijv. als onderdeel van syntheseroutes) en ca. 50 bij de afweer. Van ongeveer 25% is de functie nog niet bekend, d.w.z. nog niet aangetoond, maar zou op grond van de kennis van het koegenoom wel gevormd moeten worden.

In de vetbolmembraan kunnen ca. 250 verschillende eiwitten worden geïdentificeerd. Daarvan vertoont 25% een overlap met het melkserum. Verder zijn er vier belangrijke groepen: Melkvorming (ca. 40), Afweer (ca. 40), Celmetabolisme (ca. 40) en Membraaneiwitten (ca. 80). Er blijft nog ongeveer 30% over zonder bekende functie.

Aansluitend geeft Hettinga een uitgebreid overzicht van de melkvorming in de uier. De vetvorming is de meest complexe route vanuit synthese oogpunt gezien.

Via de proteomics aanpak is veel kennis vergaard over melkvorming en de regulatie daarvan. Het meeste onderzoek vindt plaats op basis van genafschrijving.

Opmerkelijk punt is dat eiwitten en enzymen, die betrokken zijn bij de melkvorming ook in de melk terecht komen.

De onderzoeksvraag op het gebied van de melkvorming luidt: is het mogelijk de melksamenstelling te verklaren door (kwantitatief) onderzoek naar eiwitten die betrokken zijn bij de melkvorming? Hier wordt inmiddels door een AIO aan gewerkt.

Het geheel is onderdeel van het “Milk Genomics” project. In de Biobank worden voorbeelden met variatie in samenstelling opgenomen. En de Proteomics-resultaten kunnen aanwijzingen opleveren voor interessante genen.

In de toekomst zal het dan wellicht niet meer nodig zijn uierbiopten te nemen, maar kan in de melk zelf gezocht worden.

Veel eiwitten in de melk zijn betrokken bij de afweer. Gezien de oorspronkelijke bedoeling van de melkproductie is dat geen gekke constatering. De nakomeling moet het voor de afweer van de gezoogde melk hebben.

Moedermelk verschilt qua samenstelling van flesvoeding. Bekende verschillen zijn: vetzuursamenstelling, oligosacchariden, caseïne- weieiwit ratio, afwezigheid bèta-lactoglobuline. Doel kan zijn: flesvoeding humaniseren.

Is het van nut melkvetbolmembranen aan flesvoeding toe te voegen? Een onbekend terrein is de kennis van het verschil in eiwitten betrokken bij afweer. Bekende verschillen zijn: de verhouding tussen verschillende immuunglobulines en meer lysozym & lactoferrine in moedermelk. Niet alleen aminozuurvolgorde/eiwitstructuur van belang, ook post-translationele modificaties zoals glycosylering en fosforylering. Dat betreft dus het vastmaken van zetmeel/suiker of fosfor aan de suikerketen.

Antoon Menting vraagt zich af of humanisering van flesvoeding nodig is. Het antwoord luidt: ja, zie bijvoorbeeld het toevoegen van oligosacchariden, wat leidt tot minder darmproblemen.

Pieter Walstra vindt het een leuk verhaal. Hij wil eraan toevoegen, dat het vetbolmembraan inderdaad veel eiwitten bevat, maar er vindt veel heen en weer transport op. Aminozuren zijn ook van belang vanwege hun voedingswaarde, hoewel de functie niet bekend is. Een belangrijk eiwit is alpha-lactalbumine. Dat is namelijk betrokken bij de vorming van lactose.

Dr. S. Mosler van de Universiteit van Kassel (Dtsl) vraagt naar kwantitatieve gegevens. Deze zijn nog niet beschikbaar, aldus Hettinga.

Op de vraag of er geen onderscheid gemaakt moet worden tussen eiwitten uit membranen en eiwitten uit uiercellen volgt het antwoord: de uiercellen raak je bij het ultracentrifugeren kwijt.

Kan bèta-lactoglobuline ook toegevoegd worden aan kindervoeding (‘infant formula’) vraagt Piet Verhagen.  Hettinga antwoordt, dat de onderzoeksvraag zich richtte op de identificatie van melkcomponenten.

Lucien Harthoorn merkt nog op, dat de biologische werking/functionaliteit nuttig is en niet de exacte samenstelling.

Nutritionele melkeiwitten

Eiwitten zijn waardevolle macronutriënten in voedsel, zo steekt Christel Timmer van ‘DOMO closer to you’ van wal. Eiwitten zijn bouwstenen voor groei en onderhoud, leveren biologische activiteit en zijn een bron van energie. Er zijn diverse grootheden om de nutritionele waarde van eiwitten weer te geven. Zo zijn er de ‘protein efficiency ratio’ (PER), de biologische waarde (BV), de ‘net protein utilisation’ (NPU) en de mate waarin het geabsorbeerd kan worden plus de mate van aanwezigheid van essentiële vetzuren (PDCAAS). Daarin scoort het ei-eiwit het hoogst en tarwe-eiwit het laagst. Wei-eiwit kan nagenoeg wedijveren met het ei-eiwit.

Voor de bereiders van flesvoeding (‘infant formula’) is de humane melk “de gouden standaard”. De samenstelling van koemelk is nogal afwijkend van humane melk, nl. veel minder lactose, meer vet, veel meer caseïne en geen oligosacchariden. Een vergelijking van de serumeiwit-samenstelling levert op, dat bèta-lactoglobuline in koemelk 43% uitmaakt, terwijl het in humane melk niet voorkomt. Alpha-lactalbumine zit in koemelk op de helft, terwijl in humane melk ruim zes keer zoveel lactoferrine voorkomt dan in koemelk.

Om koemelk aan te passen tot kindervoeding moet er nogal wat gebeuren: totaal eiwitgehalte verlagen, mineralengehalte verlagen, melksuiker en wei-eiwit/caseïne ratio verhogen. Dat laatste betreft dan vooral het aminozuurpatroon en de behoefte aan essentiële aminozuren. Tenslotte behoeft ook de eiwitsamenstelling aanpassing.

In een EG-richtlijn van december 2007 zijn de samenstellingseisen voor kindervoeding vastgelegd.

Gedemineraliseerd wei-eiwit en WPC 35-80 zijn ideale componenten voor verwerking in kindervoeding. Met uitzondering van phenylalanine en cysteïne kan met deze grondstoffen aardig in de aminozuurbehoefte worden voorzien. Het biedt ook voldoende keuzeruimte voor koolhydraat- en mineralen-toevoeging, maar ook prijstechnisch en qua kwaliteit (microbiologisch en contaminanten). Er zit de mogelijkheid in om koosjer en/of halal te werken. Het proces is gemakkelijk en stabiel. Uitgangspunt kan zowel een poeder als een vloeibaar product zijn.

In borstvoeding zit een verscheidenheid van afweerstoffen, omdat de jonggeborene nog niet in staat is vanuit een eigen volgroeid immuunsysteem te reageren op pathogenen. Het gaat om immuunglobulinen (IgA), lactoferrine, oligosacchariden, enzymen zoals lysozym en lactoperoxidase en vetzuren.

Alhoewel koemelk ook antimicrobiële componenten bevat en kindervoeding hieruit gemaakt wordt, zijn die toch in onvoldoende mate aanwezig en heeft de hittebehandeling ze bovendien geen goed gedaan.

Het is dus nodig het een en ander toe te voegen. Te beginnen met immuunglobulinen (m.n. IgA). Ig. zijn glycoproteïne-moleculen, die door plasmacellen worden geproduceerd als reactie op een antigen. Ig zorgen ervoor dat de bacteriën zich niet hechten aan de darmwand. Om effectief te zijn in het darmstelsel moeten ze de maag en de dunne darm kunnen overleven.

Een andere toevoeging zal lactoferrine moeten zijn. Lactoferrine is een glycoproteine met een sterke affiniteit voor ijzer. Het kan bacteriën en virussen inactiveren en het immuunsysteem stimuleren. Verder helpt het de ijzerabsorptie (Anaemia) en werkt het als antioxidant. De fabrikant is zich daar zeer van bewust getuige de claims die op de etiketten worden geplaatst. Dat is m.n. in het Verre Oosten (Japan) het geval.

Lactoferrine ontstaat door het enzymatische proces van glycosylering. Dat is op zich niet zo uniek, want ongeveer 50% van alle humane (en koemelk-) eiwitten zijn geglycosyleerd. Zonder glycosylatie zou het eiwit niet goed vouwen, verliest het aan activiteit en valt het uit elkaar. Er zijn twee typen koolhydraatketens nl. het N-glycoside type en het O-Glycoside. Om ze te karakteriseren wordt eerst het eiwit geïsoleerd, daarna worden de O- en N-glycanen gezuiverd en vervolgens geïdentificeerd.

Hydrolysaten worden toegevoegd als min of meer voorverteerde eiwitten. Door enzymatische omzetting zijn eiwitten uiteengevallen in kleinere segmenten (peptiden) en/of enkelvoudige bouwstenen. Hoe verder je knipt des te hoger is de hydrolysegraad. Dat is met name interessant voor Hypo-allergenen kindervoeding. Om te toetsen in hoeverre een gehydrolyseerd product gemakkelijker verteerd kan worden, kan de wrongeltest worden gedaan. Ontstaat er minder of een zachtere wrongel dan is het product gemakkelijker verteerbaar.

Wanneer wei-eiwitten worden gehydrolyseerd wordt meer dan 90% van de intacte bèta-lactoglobuline gereduceerd, en ontstaat een betere verteringsmogelijkheid en minder allergene werking. Er ontstaat bovendien een goede smaak en oplosbaarheid.

Melkeiwitten vinden ook hun toepassing in medische of klinische voedingen. Medische voedingen bestaan er in een oplopende reeks. Aansluitend aan het reguliere voedsel vind je de verrijkte producten. Daarna ‘Sip feed’ (voor mensen die niet goed kunnen slikken) en dan Sonde-voeding en ten slotte ‘Parenteral’ (directe voeding in de bloedbaan).

Medische voeding wordt toegepast, wanneer het gevaar van ondervoeding bestaat. Dat kan doordat er onvoldoende voedsel/nutriënten worden opgenomen of omdat bepaalde nutriënten niet worden verteerd of geabsorbeerd (bijv. ziekte van Crohn) of omdat er meer de toegevoegde nutriënten wordt gevraagd (bijv. bij diarree, genezing van wonden, kanker, brandwonden, koorts). Het kan de verblijftijd in het ziekenhuis doen verminderen, leiden tot minder medicijngebruik en de kwaliteit van leven verbeteren.

De commerciële producten zijn er in alle soorten maten. Nutritioneel compleet of juist incompleet. Met lage, normale en hoog-energieformuleringen. En met polymere, oligomere en essentiële formuleringen.

In een totaalvoeding kan 4% eiwit zijn toegevoegd, in een bijvoeding kan dat oplopen tot 10%. Nadeel van het laatste is wel dat het een zeer viskeus product wordt. Hier kan nog wel iets aan gedaan worden door te kiezen voor MPC-80 i.p.v. een caseïnaat.

Ruud de Boer vraagt zich af of er in Nederland wei wordt geproduceerd, dat de halal-goedkeuring heeft. De spreekster antwoordt, dat zij wat betreft koosjer produceren weet, dat de weibron zonder lebstremsel bereid moet zijn. Henk Kerkhof: was de kindervoeding 25 jaar geleden niet goed? Christel Timmer zegt dat het met ontzoute wei toen ook prima kon. Inmiddels zijn er echter veel meer specifieke toepassingen ontstaan.

Affiniteitzuivering met liganden

Frank Detmers doet verslag van de mogelijkheden om eiwitten te isoleren uit moeilijke matrices (zoals melk). Hij vertegenwoordigt BAC bv een spin off bedrijf van Unilever. BAC bv is opgericht om ondermeer deze technologie in de markt te zetten.

Het is de bedoeling om het doeleiwit op een milde manier in handen te krijgen. Het nieuwe is de zgn. Capture Select- stap. Voor de rest kan het proces gelijk blijven aan de oorspronkelijke zuivering. Voordeel is met name dat het te isoleren eiwit prima in een neutrale pH gelaten kan worden, waarbij toch een alleszins acceptabele opbrengst wordt bereikt.

Er wordt gewerkt met liganden. [Een ligand is een neutraal molecuul of een ion, dat een vrij elektronenpaar heeft, dat gebruikt kan worden om een binding te vormen met een atoom of een ion – red.]

Immuunglobulinen uit melk van camelids (kamelen, lama’s, dromedarissen etc.) bleken heel eenvoudige bindingsmogelijkheden te hebben. Uitgaande daarvan zijn de ‘CaptureSelect affinity ligands’ ontwikkeld.

Daardoor kan met grote selectiviteit, onder milde condities en in minder processtappen een efficiënte zuivering van antilichamen worden bereikt.

De ontwikkelde liganden zijn geïmmobiliseerd in een sepharose-hars en worden als Antibody Toolbox op de markt gebracht.

Fons Michielsen wil weten wat de kosten zijn en in hoeverre er mogelijkheden zijn om ook alpha-lactalbumine te zuiveren. Frank Detmers antwoordt diplomatiek, dat een klant nooit in een keer opteert voor het geheel. Een project wordt altijd opgedeeld in trajecten. Een partij kan telkens na een trajectdeel afhaken. Wat de alpha-lactalbumine betreft denkt spreker dat er zeker mogelijkheden zijn.

Christel Timmer vraagt hoe robuust de harsen zijn. Antwoord: met humaan plasma zijn wel 150 ‘runs’ over dezelfde kolom gedaan.

Jacques Koenraadts ten slotte is benieuwd naar het temperatuurgebied waarbinnen gewerkt wordt. Antwoord: kamertemperatuur.

Wei-eiwitten als basis voor natuurlijke coatings

Een wei-eiwitfilm kan een zuurstof- of smaakbarrière vormen of het oplossen voorkomen. Zo introduceerde Arno Alting - onderzoeker bij NIZO the food researchers – zijn onderwerp. Hij maakte ons deelgenoot van de verrassende toepassingen – zoals het zelf noemde - van natuurlijke coatings op wei-eiwit basis.

Het coaten of encapsuleren vindt zijn toepassing om een product in een betere staat af te leveren (probiotica) of om een gevoelig ingrediënt (bijv. visolie) te beschermen. Het kan ook zijn om een ongewenste smaak te maskeren (medicatie of mineralen in drankjes) of om de bereiding te vereenvoudigen (gevoelige oliesoorten).

Er zijn twee typen capsules. De eerste is een product binnen een schil (te bereiken via fluidized bed coating of via complexe coacervatie). De andere is een matrixvorm (te bereiken met sproeidrogen of sproeikoelen of extruderen).

Coating met wei-eiwitten (WPI) maakt gebruik van elektrostatische interactie en covalente disulphide bindingen.

Bij complexe coacervatie komen twee polymeren in één vloeistoffase terecht, terwijl de andere fase arm is aan polymeren. Bijvoorbeeld wei-eiwitten en Arabische gom. Op dezelfde wijze kunnen oliedruppels ingekapseld worden. Met foto’s van chromatografische scanning is dat mooi in beeld te brengen.

De coacervate schil kan gehard (door pH- of warmte-invloed) of verstevigd (door het vormen van covalente bindingen) worden. In een eiwit-encapsulaat kunnen covalente bindingen gemaakt worden op een enzymatische manier (met transglutaminase) en met chemische middelen (glutaraldehyde of oleuropeïne). Oleuropeïne kan een positief alternatief zijn, omdat het een natuurlijk label heeft.

De enzymatische methode met transglutaminase heeft als voordeel, dat geschikt is voor voedsel, breed toegepast en commercieel beschikbaar. Nadelen zijn: de reactie is moeilijk te controleren en niet altijd efficiënt; de procestijd is tamelijk lang; bepaalde toepassingen zijn door patenten afgeschermd.

Crosslinken met glutaraldehyde biedt zeker wel perspectieven, maar de toepassing is te bediscussiëren. Alting toont het etiket van het potje glutaraldehyde waarop enkele doodshoofdjes prijken.

Er is veel voor te zeggen om een alternatief voor dit product te zoeken. Die is er in de vorm van oleuropeïne. Oleuropeïne wordt gewonnen uit olijven of olijvenblad. Het is wateroplosbaar en de hoofd-fenolische component in extra virgin olijfolie. Het heeft positieve effecten binnen het cholesterol metabolisme, antioxidant activiteit, anti-ontstekingsactiviteit,…… Het oleuropeïne kan enzymatisch of via een micro-organisme geactiveerd worden. Er ontstaat dan een alpha-bèta-onverzadigde aldehyde. Dat is een relatie van een dialdehyde en daarmee heeft het een gelijke werking als glutaardialdehyde.

Bij toepassing op een gel van verzuurde, voorverhitte wei-eiwitten blijkt de gelsterkte te zijn toegenomen, de activiteit niet te hebben geleden onder de zure condities en zelfs nog effectiever te zijn dan glutaraldehyde.

Fluidized bed coating maakt het mogelijk een schil van meerdere lagen (bv. vet en polysaccharide) te maken. Voordelen zijn verder, dat er een heel assortiment aan coatingmateriaal beschikbaar is, het relatief goedkoop is en het is gemakkelijk op te schalen.

Ook de natuurlijke encapsulatie kan gekanaliseerd worden. De coatingeigenschappen zijn te beïnvloeden door variatie in eiwitbron, procescondities, formuleringen en droogcondities.

WPI-aggregaten ondergaan een inter-moleculaire crosslinking wanneer een thiol-disulphide uitwisselingsreactie plaatsvindt. Dit is reversibel tenzij de SH binding wordt geblokkeerd (oxidatie van de thiolgroepen: R-SH + HS-R             R-S-S-R).

Met natuurlijke encapsulatie kunnen probiotische bacteriën en bioactieve peptiden onbeschadigd de maag en dunne darm passeren.

Tenslotte is er nog de mogelijkheid om lucht te encapsuleren als vetvervanger in ijs. De luchtbellen worden gestabiliseerd door eiwit die een zekere afschuifweerstand hebben. Het consumentenvoordeel hiervan is, dat een 0%vet ijsje met 100% eiwit kan worden geconsumeerd. Bovendien bevat het geen additieven en heeft het dus een schoon label.

Isolde van Leeuwen vraagt wat de invloed op de smaak is van ijs met 0% vet. Het antwoord luidt: de romigheid is goed, maar door de grote deeltjes proeft het vaak iets zanderig.

Hein van Valenberg vraagt naar specifieke zuiveltoepassingen. Arno Alting antwoordt dat in dit onderzoek de cysteïneresiduën van belang waren.

Afronding

Voorzitter Jan Bastiaans karakteriseert de lezingen van de dag met een enkel woord:

Kees de Kruif: wereldwijd melkeiwitperspectief

Corinne Sprong: positieve rol van wei-eiwitten tegen darmontstekingen

Marjoleine Bartels: waar zit geen melkeiwit in?

Kasper Hettinga: onbekende eiwitten

Christel Timmer: wei-eiwitten in kindervoeding

Frank Detmer: liganden uit lamamelk

Arno Alting: olijfcomponent in cross-linking

Verslag: Willem van Middendorp

Secretariaat

Natalie Hotrum

NIZO food research BV
Postbus 20
6710 BA Ede

t: +31318659646
f: +31318650400

e: Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

Redactie

Willem van Middendorp






e: Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

Lidmaatschap

Voor slechts 20 euro per jaar bent u lid van Het Genootschap.

  • Toegang tot het besloten gedeelte van de website;
  • Deelname aan symposia tegen gereduceerd tarief;
  • Ontvangen van onze periodieke nieuwsbrief.

Interesse? Meld u aan bij de secretaris!