Steering digestion of lentil-based foods though structure engineering and in vitro digestion methodology advances

Promovendus/a: Dorine Duijsens

Promotor(en): Prof. dr. ir. Tara Grauwet

In gezonde voeding is niet enkel de samenstelling van belang. Ook de mate waarin de aanwezige voedingsstoffen tijdens de vertering vrijkomen, en hoe snel dat gebeurt, is cruciaal. Die eigenschap noemen wij “verteerbaarheid”. Mijn onderzoek op peulvruchten -zoals kikkererwten en linzen- toonde aan dat de manier waarop peulvruchten bereid worden bepaalt hoe de nutriënten vrijgezet worden in ons lichaam tijdens vertering. Om te begrijpen hoe dat mogelijk is, moeten we peulvruchten bekijken onder de microscoop.

Microscopische pakketjes met ingekapselde voedingsstoffen

Peulvruchten zijn een bron van plantaardige eiwitten, vezels, vitaminen en mineralen. Maar er is meer: binnenin peulvruchten zitten voedingsstoffen ingekapseld in cellen omgeven door een stevige celwand. Binnenin die cellen liggen zetmeelkorrels nog eens ingebed in een netwerk van eiwitten. De celwand en het eiwitnetwerk vormen een soort labyrint waar verteringsenzymen door moeten voor ze het zetmeel kunnen bereiken en afbreken. Peulvruchtcellen blijven intact wanneer je ze eerst kookt en daarna vermaalt, bijvoorbeeld wanneer je gekookte kikkererwten kauwt. Ook tijdens de vertering blijven die cellen intact en vertragen ze de afbraak van zetmeel tot suikers. Hierdoor blijf je langer verzadigd waardoor je ook minder snel opnieuw wil gaan snacken.

Als peulvruchten zo gezond zijn, waarom eten dan maar 20% van de Belgen wekelijks peulvruchten? Peulvruchten werden lang als ouderwets of onsmakelijk beschouwd, maar dat verandert nu. In de supermarkt vind je al allerlei producten op basis van peulvruchten, zoals pasta gemaakt van kikkererwt- of linzenbloem. Gemakkelijk! Want zo kan je meer peulvruchten eten zonder je eetgewoonten te sterk aan te passen. Maar peulvruchtbloem wordt gemaakt door rauwe peulvruchten te vermalen, waarbij de structurele opbouw volledig verloren gaat. Hoewel deze bloem dezelfde samenstelling heeft als hele peulvruchten, verloopt de vrijzetting van voedingsstoffen sneller.

Dus… 1 kcal ≠ 1 kcal?

Inderdaad, één kilocalorie is niet dezelfde als een andere. Dit komt omdat de calorische inhoud van een levensmiddel enkel de samenstelling weergeeft, dat is de aanwezigheid van koolhydraten (zoals zetmeel en suikers), eiwitten, vetten of alcohol. Niet enkel de samenstelling van een voedingsmiddel is belangrijk! Ook de manier waarop dit voedingsmiddel bereid is kan beïnvloeden hoe de nutriënten tijdens vertering vrijgezet worden.

Hoewel hummus en falafel beiden gemaakt worden van kikkererwten, bijvoorbeeld, zijn de productiestappen (of het recept) volledig verschillend. Om hummus te maken, worden kikkererwten eerst gekookt en dan vermalen. Op die manier blijven de cellen intact, en dus ook het labyrint dat de vertering vertraagt. Falafel wordt daarentegen gemaakt van ongekookte kikkererwten. Bij het vermalen hiervan breken de cellen en worden zetmeel en eiwitten vrijgezet. Zo worden deze voedingsstoffen veel toegankelijker voor vertering door onze menselijke enzymen. Het gevolg is dat hummus trager en falafel sneller verteert, ook al ben je dezelfde kikkererwten aan het eten.

Wat is dan de gezondste optie?

Dat hangt heel erg af van wie het voedingsmiddel consumeert. De tragere en onvolledige afbraak van zetmeel in peulvruchten, zoals in hummus, zorgt ervoor dat suiker meer geleidelijk wordt vrijgezet. Door de geleidelijke toevoer van energie, krijg je minder hoge pieken in je bloedsuikerspiegel en ben je ook langer verzadigd. Daarom hebben jij en ik waarschijnlijk meer baat bij een geleidelijke toevoer van energie (zoals bij hummus), terwijl een topsprinter net nood heeft aan een snelle toevoer van veel energie (zoals bij falafel). Ook de andere ingrediënten in het recept (bijvoorbeeld olie en zout) zullen bepalen hoe gezond die falafel of hummus uiteindelijk zijn.

Peulvrucht bloem en -pasta met intacte cellen

Hoe kunnen we de zowel de voordelige samenstelling als de structurele eigenschappen van peulvruchten benutten? Dat is precies wat ik tijdens mijn doctoraat onderzocht heb. Door eerst linzen te koken en dan te vermalen, maakten wij bloem die wel intacte cellen bevat. Die bloem kan verwerkt worden in allerlei levensmiddelen. Zo maakte ik bijvoorbeeld een peulvruchtpasta met intacte cellen, door een deel van de normale bloem te vervangen door het cellulaire ingrediënt.

Vervolgens onderzochten wij in het lab ‘hoe verteerbaar’ het zetmeel en de eiwitten in die levensmiddelen precies zijn. Vertering in proefbuizen toonde aan dat het zetmeel in deze cellulaire pasta ongeveer 30% minder verteerbaar was. Dat betekent dat de energie trager wordt vrijgezet, en dat meer onverteerd zetmeel in je dikke darm kan belanden als dieetvezel.

Vertering in proefbuizen

De verteerbaarheid van levensmiddelen onderzochten wij eenvoudig in proefbuizen. Een hoeveelheid levensmiddel werd bij 37°C opeenvolgend vermengd met een speeksel-, maag- en dunnedarmoplossing, om elke fase van de spijsvertering na te bootsen. Op vaste tijdstippen namen wij stalen, waarin we onderzochten hoeveel zetmeel en eiwitten er waren vrijgezet. Deze experimenten zijn sneller, gemakkelijker en goedkoper dan menselijke studies en geven ons de mogelijkheid om stalen te vergelijken en de beste producten te selecteren.

Natuurlijk zijn deze proefbuisvertering een vereenvoudiging van wat er echt gebeurt in ons verteringsstelsel. Om de menselijke vertering nog beter na te bootsen (bijvoorbeeld het geleidelijk zuur worden van de maag), ontwikkelde ik een meer accurate, maar ook meer complexe, verteringssimulatie met behulp van een computergestuurd system. Bovendien ontwikkelde ik tijdens mijn doctoraat ook nieuwe analysemethoden, om beter te begrijpen hoe verteringsenzymen zetmeel en eiwitten knippen tot kleinere eenheden die opgenomen kunnen worden in onze bloedstroom.

Voedsel voor de toekomst? En vandaag?

Of we binnenkort met zijn allen cellenpasta gaan eten? Dat hangt van een heleboel dingen af. Een cellenbloem is heel verschillend van normale bloem, zowel qua verwerkbaarheid als qua smaak, textuur en kleur van het uiteindelijke levensmiddel. Naast gezond, moet een levensmiddelen natuurlijk ook lekker en aantrekkelijk zijn voor we het willen consumeren. Daarom is bijkomend onderzoek nodig naar de toepassingsmogelijkheden van deze cellulaire bloemen.

Daarom voorlopig: kook peulvruchten voor je ze vermaalt (of kauwt). Op die manier blijven de peulvruchtcellen intact, en geniet je van de tragere vertering van zetmeel en een langer gevoel van verzadiging. Je kan bijvoorbeeld gekookte peulvruchten toevoegen aan maaltijden of je eigen hummus maken van kikkererwten uit blik. Of je kan recepten aanpassen zodat je de peulvruchten kookt voor je ze mixt, zodat de cellen intact blijven. Want nu weet je dat de manier waarop je peulvruchten bereidt, bepaalt welk effect ze hebben in je lichaam!