Aardappelschillen recycleren om er prebiotica van te maken: waarom het goed is voor je darmen, én voor de planeet

Het terugdringen van de hoeveelheid voedsel die we weggooien is een absolute noodzaak - het is een grote bedreiging voor ons klimaat, de voedselzekerheid en de wereldeconomie. Iedereen kan een rol spelen in de aanpak van dit probleem door onnodige voedselverspilling tegen te gaan. Maar ondanks al onze inspanningen zal er altijd wat overblijven, en het is echt belangrijk dat we er zo goed mogelijk gebruik van maken.

Een manier om dat doel te bereiken een hiërarchie te hanteren voor het beheer van voedselverspilling. De eerste prioriteit is het minimaliseren van verspilling, bijvoorbeeld door restjes op te gebruiken of verwilderd fruit en groenten te kopen, of onvermijdelijk afval onder hongerige mensen of dieren te herverdelen.

Een groot deel van het voedselafval is echter niet eetbaar - omdat het bedorven of besmet is, of omdat het een niet-eetbaar bijproduct van de voedingsindustrie is, zoals uienschillen of cacaobonendoppen. Deze producten worden dan ofwel gerecycleerd voor relatief laagwaardige doeleinden (zoals het maken van meststoffen of het opwekken van energie) ofwel gestort.

Maar in deze hiërarchie is een nieuwe categorie in opkomst: recycling, waarbij de waarde van de voedselmoleculen behouden blijft, zodat ze nog steeds kunnen worden gebruikt voor hun beoogde doel, namelijk het leveren van gezondheids- en voedingsvoordelen. Een voorbeeld hiervan is de productie van prebiotica.

Voedsel voor de darmen

Prebiotica zijn een groep voedingsstoffen, meestal koolhydraten, die bestand zijn tegen de zure omstandigheden in de menselijke darm en de groei van nuttige bacteriën bevorderen. Verschillende soorten van deze niet-verteerbare koolhydraten komen van nature voor in fruit en groenten, zoals asperges, cichorei, jeruzalem-artisjok, bonen, kikkererwten, bananen en appels. Menselijke melk is ook rijk aan prebiotische oligosacchariden, een enkelvoudige suiker, waarvan is aangetoond dat ze een specifieke groep gunstige micro-organismen in de darmen, de bifidobacteriën, bevorderen.

Het is aangetoond dat de consumptie van prebiotica de algehele gezondheid van de spijsvertering bevordert door de absorptie van microvoedingsstoffen zoals calcium te verbeteren, de snelheid te veranderen waarmee bepaalde voedingsmiddelen leiden tot pieken in de bloedsuikerspiegel, en de barrièrefunctie van de darm te verbeteren.

Het belangrijkste is dat prebiotica het immuunsysteem ondersteunen door het aantal beschermende micro-organismen in de darm te verhogen en het aantal schadelijke bacteriën te verminderen. En daar houden de voordelen niet op - de groei van gezonde bacteriën die prebiotica als energiebron gebruiken, leidt tot de productie van kleine moleculen, de zogeheten vetzuren met een korte keten, die in de bloedsomloop terechtkomen en het immuunsysteem, het cardiovasculaire systeem en het centrale zenuwstelsel ten goede komen.

Hoewel prebiotica van nature in voedingsmiddelen voorkomen, zijn ze meestal in lage hoeveelheden te vinden. Daarom zoeken wetenschappers naar alternatieve manieren om ze op grote schaal te maken, zodat ze kunnen worden gebruikt als supplementen of om bestaande voedingsproducten te verrijken.

Prebiotica maken uit voedselafval

De meeste prebiotische oligosacchariden voor supplementen worden commercieel geproduceerd met behulp van enzymen, dat zijn biologische katalysatoren die de snelheid van chemische reacties versnellen. Enzymen kunnen op verschillende manieren werken, van het afbreken van grote koolhydraten tot prebiotische oligosacchariden, tot het synthetiseren van oligosacchariden uit eenvoudige suikers zoals glucose en galactose.

Maar tegenwoordig verleggen verschillende industrieën hun aandacht naar de synthese van voedingsstoffen op een duurzame manier door gebruik te maken van micro-organismen of enzymen die groeien op afval van de voedselindustrie - of door technologieën te ontwikkelen die milieuvriendelijker zijn.

Er zijn aanwijzingen dat pectine-oligosachariden, die zijn geproduceerd uit koolhydraten die zijn geëxtraheerd uit bepaald voedselafval zoals aardappelschillen, zouden kunnen worden gebruikt om een prebioticum te maken - maar tot dusver is dit alleen op kleine schaal in een laboratoriumsetting gedaan.

Deze koolhydraten konden niet met bestaande processen op industriële schaal uit voedselafval worden geëxtraheerd, wat betekent dat het tot nu toe niet mogelijk was voldoende grote hoeveelheden pectine-oligosachariden uit voedselafval te produceren om de prebiotische eigenschappen ervan in proeven bij mensen te testen. Dit was een groot struikelblok, dus sinds 2016 hebben we gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuw proces om de doelkoolhydraten op grote schaal uit aardappelafval te halen.

Het proces maakt gebruik van microgolftechnologie - en omdat het elektrisch wordt aangedreven, betekent dit dat ze hernieuwbare energiebronnen kunnen gebruiken in plaats van te vertrouwen op het verbranden van fossiele brandstoffen. In tegenstelling tot soortgelijke extractieprocessen op industriële schaal, waarbij zuren worden gebruikt om de doelmoleculen te extraheren, gebruikt ons proces alleen water als oplosmiddel. Het water diffundeert in het plantaardige materiaal, waar de pectines vrijkomen uit de plantencelwand en in het water oplossen.

Wij zijn nu dus in staat voldoende hoeveelheden pectine-oligosacchariden te extraheren om hun prebiotische activiteit te testen - en wij gebruiken naast aardappelafval een aantal verschillende voedselresten, zoals suikerbietenpulp en appeldroesem, belangrijke nevenproducten van de Britse voedingsindustrie. En het mooiste is dat we alleen elektrische energie en water gebruiken - geen fossiele energie en geen giftige chemicaliën.

Met deze nieuwe technologie hopen we een nieuwe reeks nieuwe prebiotische producten te kunnen produceren. Dat zal goed zijn voor onze gezondheid en ons helpen om de impact van voedselverspilling op het milieu ook te verminderen.

Dit artikel is een vertaling van The Conversation. De auteurs zijn Elanor Binner (University of Nothingham) en Afroditi Chatzifragkou (University Of Reading).