Tracés
Artikels
Community
Zoeken
Ook je steentje bijdragen?
Word lid
word lid
Mensen fermenteren al meer dan 13. 000 jaar voedsel en dranken, van kimchi en yoghurt tot bier en kombucha. Fermentatie - een natuurlijk proces waarbij micro-organismen alcoholen en zuren maken uit koolhydraten - kan immers voedsel conserveren zodat het langer houdbaar is, en het kan de kwaliteit van voedsel verbeteren door bepaalde bestanddelen om te zetten in beter verteerbare vormen. Sommige gefermenteerde voedingsmiddelen die levende micro-organismen bevatten worden probiotica genoemd, die de houdbaarheid van voedsel kunnen verlengen en een reeks extra voordelen bieden, zoals het bevorderen van een gezond darmmicrobioom en het verlagen van het cholesterolgehalte. Wij zijn chemici en ons team wilde een manier vinden om te begrijpen welke probiotica het meest actief zijn in het lichaam. Dus ontwikkelden we een kartonnen sensor die de metabole activiteit van probiotica kan meten.
Omdat probiotica over het algemeen als veilig worden beschouwd, zijn ze ook een van de populairste voedingssupplementen op de huidige markt, goed voor meer dan US$50 miljard per jaar. Lactobacillus, Bifidobacterium en Saccharomyces zijn de meest voorkomende probiotica. Voedselfabrikanten gebruiken bijvoorbeeld startculturen van Lactobacillus bulgaricus en Streptococcus thermophilus om melk te laten stollen en yoghurt te maken.
Recente studies hebben ook aangetoond dat probiotica de ontwikkeling van schadelijke bacteriën in het lichaam kunnen voorkomen, het cholesterolgehalte kunnen verlagen, constipatie kunnen verminderen, de bloeddruk onder controle kunnen houden, de productie van vitamines kunnen verbeteren, de opname van calcium kunnen verbeteren en het immuunsysteem kunnen stimuleren.
Probiotica kunnen echter alleen gezondheidseffecten hebben als de micro-organismen leven, wat betekent dat ze metabolisch actief zijn en interageren met het lichaam van de gastheer. Het type probioticum, de samenstelling en de verwerking ervan zijn dus van cruciaal belang.
Probiotica groeien van individuele cellen uit tot kolonies. Voedingswetenschappers kunnen probiotica bestuderen door het aantal levensvatbare cellen - ook wel kolonievormende eenheden genoemd - in het voedsel te tellen om erachter te komen hoeveel ze kunnen groeien en hoe actief ze zijn. Ze kunnen ook bestuderen hoe probiotica reageren op maagsap dat in het lab wordt gemaakt om te simuleren hoe probiotica in je darmen werken. Maagsap is de vloeistof die in je maag wordt afgescheiden tijdens de spijsvertering. Maar de meeste van deze tests zijn langzaam en vereisen dure instrumenten en geschoold personeel. Dat is waar onze kartonnen sensoren van pas komen.
Ons onderzoeksteam heeft samengewerkt met een onderzoeksteam uit Brazilië om een eenvoudige sensor te ontwikkelen die de metabolische activiteit van probiotisch voedsel kan meten. We hebben de sensoren gebouwd met standaardkarton en een proces dat lasergraveren heet. We gebruiken een laser om een klein deel van het karton om te zetten in koolstof, waardoor het elektrisch geleidend wordt. We gebruikten ook gouden nanodeeltjes, die de respons van de sensor verder verbeteren door de weerstand van het materiaal te verlagen.
Het verlagen van de weerstand van het materiaal is belangrijk omdat de sensor de metabolische activiteit van bacteriën detecteert via een soort chemische reactie die een redoxreactie wordt genoemd. De sensor kan de oxidatie detecteren van een molecuul dat wordt geproduceerd door een van de probiotica.
Voor het testen kalibreerde het team eerst de sensor met een populaire probiotische yoghurt die overal verkrijgbaar is in Amerikaanse winkels als model. Voor elke test hoefden we slechts 100 microliter monster - ongeveer 1/50e van een theelepel - gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur te incuberen. Nadat we de sensoren gekalibreerd hadden, testten we hoe metabolisch actief de micro-organismen in het monster waren. We testten zowel bier als yoghurt en ontdekten dat de sensoren de metabolische activiteit nauwkeuriger konden bepalen dan andere tests die wetenschappers gewoonlijk gebruiken.
We ontdekten ook dat de bacteriën in het bier dat we testten, een ongefilterde IPA, meer metabolische activiteit hadden dan de yoghurt van de populaire merken Siggi's, Yakult en Activia. Maar voordat je naar je plaatselijke brouwerij rent, is het belangrijk om te weten dat de sensor alleen de totale metabolische activiteit van de micro-organismen in het monster meet. Het detecteert niets over het type activiteit of mogelijke gezondheidseffecten.
Hoewel verschillende groepen hebben gerapporteerd over de mogelijke gezondheidsvoordelen van bier, bieden niet alle bieren deze voordelen. En vergeet niet dat een pint IPA heilzame bacteriën bevat, maar ook een typisch alcoholpercentage tussen 6% en 8% en 180-200 calorieën. Veel onderzoekers hebben studies op dit gebied uitgevoerd met meer traditionele probiotische voedingsmiddelen die veel van de micro-organismen in je darmen bevatten. Zelfs in deze gevallen ontdekten ze dat het vermogen van probiotica om specifieke gezondheidsproblemen te corrigeren waarschijnlijk beperkt is. En gezien de manier waarop supplementen met probiotica zijn gereguleerd, is het moeilijk te zeggen of de producten daadwerkelijk het type en de hoeveelheid levensvatbare bacteriën bevatten waarvoor op het etiket wordt geadverteerd.
Al met al is de voorgestelde sensor bedoeld om een eenvoudige, draagbare en goedkope manier te bieden om de activiteit van levende bacteriën te detecteren. Deze sensoren zouden ooit van pas kunnen komen in bijvoorbeeld de gezondheidszorg.
Dit artikel is een vertaling van The Conversation. De auteurs zijn Garlos D. Garcia en George Chumanov (Clemson University).
