En ny form for jern til forstærkning af fødevarer

Valleproteinnanofibriller fyldt med jernnanopartikler:ETH-forskere udvikler en ny og yderst effektiv måde at berige jern til mad og drikke.

Omkring 1,2 milliarder mennesker verden over lider af jernmangel, med kvinder, der er værre ramt end mænd. I Europa, hver femte kvinde omkring de 20 år lider af jernmangel. Typiske symptomer omfatter nedsat arbejdsydelse, træthed, anæmi og hovedpine.

Det er vanskeligt at øge jernniveauet gennem kosten eller kosttilskud, da jernet skal være i en form, som kroppen er i stand til at optage med succes. Jern er også et sporstof, der kan ændre farven, smag og lugt af den mad, den tilsættes, gør det langt mindre appetitligt.

Kombination af proteinfibre og jern -nanopartikler

De to ETH-professorer Raffaele Mezzenga og Michael B. Zimmermann fra Institut for Sundhedsvidenskab og Teknologi har opdaget en ny måde at berige mad og drikke med jern på:med et hybridmateriale lavet af spiselige valleprotein-nanofibriller og jernnanopartikler. Den relevante undersøgelse produceret af Mezzengas ph.d.-studerende Yi Shen i samarbejde med Zimmermanns ph.d.-studerende Lidija Posavec er netop blevet publiceret i tidsskriftet Natur nanoteknologi .

Proteinnanofibrillerne dannes ved at denaturere naturligt valleprotein ved at opvarme dem til 90°C, og yderligere hydrolysere dem i stærk syre, indtil de danner de endelige proteinfilamenter. Flere proteinfilamenter organiserer sig derefter i tykkere proteinnanofibriller.

Forskerne kombinerede disse nanofibriller med jernnanopartikler, som let kan absorberes af kroppen. For at producere disse nanopartikler, forskerne blandede ferrichlorid (FeCl3) direkte med proteinet nanofibriller i den samme syreopløsning, skabe jernnanopartikler på 20 nanometer, som straks bandt sig til proteinnanofibrillernes overflade og effektivt blev stabiliseret. Dette er et nøgletrick, da jernnanopartikler normalt ikke er stabile:de har en tendens til hurtigt at klumpe sig sammen og danne aggregater, der ikke let kan blandes i fødevarer eller drikkevarer.

Jernmangel overvindes hurtigt

For at teste effektiviteten af ​​den nye jernforbindelse, videnskabsmænd administrerede det til rotter med jernmangel efter at være blevet fodret med en jernfattig diæt. Det nye præparat kurerede dyrenes jernmangel og den tilhørende anæmi lige så effektivt som jernsulfat (FeSO4), det mest almindeligt anvendte jerntilskud til mennesker; FeSO4, imidlertid, forårsager ofte uønskede sensoriske ændringer i fødevarer.

Det nye tilskud var også let fordøjeligt. Som forfatterne viste i et ad-hoc in-vitro eksperiment, enzymerne i rotternes maver fordøjede fuldstændigt valleproteinets nanofibriller. Ud over, sure forhold som i maven opløste jernnanopartiklerne til jernioner, som derefter hurtigt kan optages i blodet og bruges til at producere nye røde blodlegemer.

Det jernbelagte valleprotein nanofibriller kan indgives enten i pulverform eller flydende form, og den nye forbindelse kan nemt tilsættes til forskellige typer fødevarer uden at påvirke deres smag eller lugt eller farve.

Ingen bivirkninger indtil videre

For at identificere potentielle risici og bivirkninger, forskerne kørte mikroskopiske test på rotternes hjerne, hjerte, nyre og andre organer, efter at de havde spist nanofibrillerne i 2 uger. De var især interesserede i valleproteinet nanofibriller, som aldrig har været brugt i fødevarer eller kosttilskud før. Fra et strukturelt synspunkt, disse strukturer ligner amyloidfibriller, som ophobes i hjernen og har været forbundet med Alzheimers sygdom, men anderledes end dem, i det foreliggende tilfælde er fremstillet af hydrolyserede spiselige fødevareproteiner.

ETH-forskerne ønskede derfor at sikre sig, at ufordøjede proteinfibre i deres jerntilskud ikke ophobes i kroppen og potentielt producerer vævsanomalier. "Ved at undersøge rotternes organer og væv, vi fandt ingen tegn på, at nanopartikler eller nanofibriller akkumulerede eller muligvis forårsagede organforandringer", siger Mezzenga. En ting kan han være sikker på:"Vores nye jerntilskud har et enormt potentiale for succesfuldt at bekæmpe jernmangel på en økonomisk og effektiv måde".

Alternativ til eksisterende produkter

Ingredienserne, der bruges til at fremstille dette innovative kosttilskud, er billige og i rigelige mængder. Valleproteiner er et biprodukt fra mejeriindustrien. Jernsalte er også billige og let tilgængelige. Da både processen og ingredienserne er lette at arbejde med, dette jern kosttilskud ville også være et godt alternativ for mennesker, der bor i fattige lande, der er mere tilbøjelige til jernmangel end dem, der bor i vestlige industrialiserede lande.

Forskerne har indgivet patent på deres nye produkt og ser frem til at diskutere med kommercielle partnere om at udvikle teknologien yderligere.