GEFERMENTEERDE VOEDING EN GEZONDHEID

Uit: Nederlands Tijdschrift voor Fytotherapie 2020 nr. 4

SANDER WUYTS | Gefermenteerde voeding is helemaal terug van weggeweest. En terecht, want gefermenteerde voeding is niet alleen lekker, de consumptie ervan kan ook gezondheidsvoordelen opleveren. Reden genoeg om de microbiologie van gefermenteerde producten volledig uit te spitten. Wat produceren micro-organismen eigenlijk tijdens zo’n fermentatieproces en wat voor effect kan dat op onze gezondheid hebben?

In een fermentatieproces zetten micro-organismen zoals bacteriën en schimmels een rauw voedingsproduct om tot een nieuw product met een andere smaak en andere eigenschappen. Bekende voorbeelden zijn alcoholische dranken zoals bier en wijn, melkgebaseerde producten zoals kaas en yoghurt en groentefermentaties zoals kimchi en zuurkool. Maar de diversiteit aan gefermenteerde producten reikt veel verder dan dat. Zo worden in de Filipijnen mosterdbladeren gefermenteerd tot Burong MustASA [1], wordt de Ethiopische banaan (Ensete ventricosum) in Ethiopië gefermenteerd tot Kocho [2] en fermenteren Peruvianen aardappelen tot Tocosh [3]. En het lijstje is eindeloos.
De diversiteit aan micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor zulke fermentaties is minstens even groot. Er werden reeds uit alle drie de biologische domeinen (bacteriën, archaea en eukaryoten) micro-organismen geïdentificeerd die belangrijk zijn in een of ander voedselfermentatieproces [4]. Maar de meest voorkomende en bekendste fermentatie-organismen behoren tot de melkzuurbacteriën. Deze groep van bacteriën bevat onder andere de geslachten Lactococcus, Leuconostoc en lactobacillen. Deze zijn recent opgesplitst in 25 kleinere geslachten (zie www.lactobacillus.uantwerpen.be) [5]. Tevens zijn ze goed bestudeerd en economisch waardevol door hun rol in de voedingsen gezondheidsindustrie. Ze worden vaak gebruikt als starterculturen voor de productie van yoghurt en kaas en als probioticum.

In de meeste op planten gebaseerde fermentaties spelen die melkzuurbacteriën een belangrijke rol. Ze voeden zich met de rijkelijk aanwezige koolhydraten en zijn zelfs in staat om complexere koolhydraten te metaboliseren. We vonden recent bijvoorbeeld een bacterie die werd geïsoleerd uit een wortelsapfermentatie, Lactiplantibacillus mudanjiangensis, die onder de juiste condities cellulose kan afbreken [6]. De (simpele) koolhydraten worden vervolgens omgezet tot melkzuur en CO2, af en toe gepaard gaand met de vorming van ethanol, azijnzuur of mierenzuur. Met deze fermentatieproducten verzuren ze de omgeving, waardoor pathogenen weinig kans krijgen om de boel te verzieken.

AFBRAAK EN PRODUCTIE VAN VOEDINGSSTOFFEN

De aanwezige micro-organismen kunnen van belang zijn om ongewenste metabolieten en zogenaamde antinutriënten te verwijderen. Zo is fermentatie uiterst belangrijk voor het reduceren van de bitterheid van cacaobonen [7] en sommige olijfsoorten [8]. Ook kunnen bepaalde micro-organismen helpen bij het afbreken van fytinezuur, een zuur dat in vele granen en groenten voorkomt en dat de biobeschikbaarheid van mineralen vermindert door er complexen mee te vormen (chelatie). Sommige melkzuurbacteriën zijn echter van nature in staat om enzymen (fytases) te produceren die het fytinezuur kunnen afbreken. Fermentaties met zulke melkzuurbacteriën leiden dus tot een grotere hoeveelheid beschikbare mineralen dan een niet-gefermenteerd product [9,10].

De microben breken dus metabolieten af, maar produceren er zelf ook heel wat. Sommige daarvan kunnen zelfs een gezondheidsvoordeel opleveren. Er zijn bacteriële stammen gevonden die in staat zijn om B-vitamines zoals foliumzuur, riboflavine en B12 te produceren uit niet-vitamine precursors in bijvoorbeeld graanfermentaties [8,11]. Andere stammen kunnen dan weer neuroactive moleculen produceren waaronder gamma- aminoboterzuur (gamma-aminobutyric acid; GABA). GABA is een belangrijke neurotransmitter in zoogdieren en wordt gelinkt aan een reductie van psychologische stress, het ontspannen van de spieren en het verlagen van de bloeddruk. Verscheidene stammen uit de geslachten Streptococcus, Lactococcus en lactobacillen die een hoog gehalte aan GABA produceren, zijn al succesvol gebruikt om plantaardige fermentaties uit te voeren [10,12,13]. Verder toonde een recente vergelijkende studie aan dat mensen die gefermenteerde voeding eten een iets andere samenstelling van het darmmicrobioom hebben. Ook bezitten zij een hogere hoeveelheid aan geconjugeerd linolzuur (conjugated linoleic acid; CLA) [14]. CLA wordt door sommige mensen geconsumeerd als supplement omdat het vermoedelijk anticarcinogene, anti-obese en antidiabetische effecten vertoont [15]. Dezelfde effecten kunnen mogelijk worden bereikt door consumptie van gefermenteerde voeding en zal wellicht verder worden onderzocht.

INVLOED OP HET IMMUUNSYSTEEM

Een andere klasse van microbiële moleculen die van belang kunnen zijn voor onze gezondheid en die geproduceerd worden tijdens fermentatieprocessen, zijn de immuunstimulerende moleculen. Dit zijn (stamspecifieke) moleculen die een immuunrespons in de mens kunnen triggeren. Vele daarvan zijn bacteriële celwandmoleculen (bijvoorbeeld peptidoglycaan, lipoteichonzuur (LTA) en glycoproteïnen) die reageren met humane receptoren via patroonherkenning [4]. Zulke interacties zouden vervolgens kunnen leiden tot een breed scala aan immuunresponsen. Zo bestaan er tal van voorbeelden waarbij deze moleculen een respons triggeren van monocyten, macrofagen, dendritische cellen, T-cellen en B-cellen [16]. Recentelijk werd ook D-phenyllactic acid (D-PLA) toegevoegd aan het lijstje van immuunstimulerende moleculen. Het interessante aan D-PLA is dat het in hoge hoeveelheden wordt teruggevonden in melkzuurgefermenteerde zuurkool en dat die uit zuurkool afkomstige D-PLA effectief wordt geabsorbeerd in het maag-darmstelsel. Dit D-PLA grijpt vervolgens aan op een specifieke receptor, HCA3, die enkel bij mensachtigen wordt gevonden en niet bij andere zoogdieren of niet-mensapen. De specifieke affiniteit van D-PLA voor deze unieke receptor doet de onderzoekers vermoeden dat het dragen van deze receptor tot een verhoogde tolerantie voor melkzuurbacteriën, en dus voor gefermenteerde voeding, leidde bij chimpansees, gorilla’s en de mens [17].

ONGUNSTIGE METABOLIETEN

Tot slot kunnen micro-organismen tijdens een fermentatieproces ook nog ongunstige metabolieten produceren. Een voorbeeld daarvan zijn biogene amines zoals cadaverine, histamine, tyramine en putrescine, die ontstaan door decarboxylatie van aminozuren. Ze kunnen misselijkheid en hoofdpijn veroorzaken en in extreme gevallen anafylaxie [18,19]. Voor de meeste biogene zijn er echter nog niet genoeg data beschikbaar om hun toxiciteit correct te kunnen evalueren. Daarom heeft het Europees agentschap voor voedselveiligheid enkel een maximumlimiet ingesteld voor de hoeveelheid histamine in vis (400 mg/kg). Het lijkt echter verstandig om de productie van biogene amines te vermijden in gefermenteerde producten, niet alleen voor onze gezondheid maar ook om organoleptische redenen, aangezien deze verbindingen onder andere deels verantwoordelijk zijn voor de onaangename geuren die vrijkomen bij het ontbindingsproces van lijken. Meestal worden deze biogene amines aangemaakt door contaminerende micro-organismen en is het dus belangrijk om die te vermijden, maar ook sommige melkzuurbacteriën zijn in staat om biogene amines aan te maken tijdens fermentaties [20]. Een goede startercultuur, waarbij uitgebreid wordt getest of de aanwezige bacteriën niet in staat zijn om biogene amines aan te maken, is daarom essentieel. We kunnen concluderen dat er al heel wat wetenschappelijke literatuur bestaat die ons helpt om te begrijpen welke metabolieten door micro-organismen kunnen worden afgebroken of aangemaakt tijdens een fermentatieproces. Een aantal van die metabolieten zal ook effecten kunnen hebben op onze gezondheid, al dan niet voordelig. Het blijkt echter dat de productie ervan vaak stamspecifiek is, waardoor het voor veel spontaan gefermenteerde producten moeilijk valt te voorspellen of ze die ene gezondheidsbevorderende metaboliet al dan niet produceren. Het gebruik van goed gedefinieerde starterculturen zou soelaas kunnen bieden, maar dan blijft het nog steeds de vraag of we de impact van het gezondheidseffect kunnen evalueren en of elk menselijk lichaam daar hetzelfde op reageert. Er zit dus veel potentieel in consumptie van gefermenteerde voeding ter bevordering van onze gezondheid, maar toekomstig, kritisch onderzoek zal moeten gaan uitwijzen welke gezondheidsclaims onderbouwd kunnen worden en welke niet.

AUTEURSGEGEVENS | Dr. S. (Sander) Wuyts is postdoctoraal onderzoeker aan het Europees Laboratorium voor Moleculaire Biologie (EMBL) in Heidelberg, Duitsland. Daar ontwikkelt hij computeralgoritmes voor het analyseren van microbiële gemeenschappen zoals het humane microbioom. Zijn kennis over fermentatie en probiotica verkreeg hij uit zijn doctoraat dat hij aan de Universiteit van Antwerpen en de Vrije Universiteit Brussel behaalde. Reacties naar: sander.wuyts@hotmail.com.

Kijk hier voor referenties (alleen voor ingelogde NVF-leden).