Polyfenolen: oxidatieve stabilisatie van gefermenteerde levertraan (fermented cod liver oil) en gefermenteerde roggenolie (fermented skate liver oil)

Transcriptie

1 Polyfenolen: oxidatieve stabilisatie van gefermenteerde levertraan (fermented cod liver oil) en gefermenteerde roggenolie (fermented skate liver oil) Door Jacob Friest, PhD augustus 2017 Visoliën, met name levertraan, worden alom vermeld in de wetenschappelijke literatuur vanwege hun vele gezondheidsvoordelen 1. Deze oliën worden veelvuldig gebruikt, niet alleen als voedingssupplement maar ook voor de behandeling van ontstekingen en auto-immuunaandoeningen. Levertraan is een van de beste bronnen van omega-3 vetzuren (EPA en DHA), die het menselijk lichaam moet verkrijgen uit voeding en die bescherming bieden voor menige chronische aandoening. Bovendien bevat onbewerkte levertraan een relatief hoog gehalte aan de belangrijke vetoplosbare vitaminen A en D, in een ideale verhouding. Helaas beschadigen de meeste commerciële processen voor het verkrijgen en filteren van levertraan niet alleen deze kostbare vetzuren als gevolg van verhitting, maar ook de meeste (zo niet alle) natuurlijke vitaminen en andere gezonde voedingsstoffen, zoals antioxidanten. Hoewel dit commerciële proces als doel heeft om een pure levertraan te produceren, is het eindresultaat van dit nutriëntonvriendelijke productieproces dat veel essentiële nutriënten en vitaminen naderhand opnieuw moeten worden toegevoegd. In dit stadium, dat volgt na bewerking, is het eveneens gangbaar om synthetische antioxidanten als BHT (butyl-hydroxytolueen) toe te voegen om oxidatie tegen te gaan. Aanvankelijk werd BHT in laboratoria ontwikkeld voor gebruik met petroleum- en rubberproducten, maar halverwege de jaren 1950 begon men BHT te gebruiken als voedseladditief. Ten minste één consumentenorganisatie waarschuwt voor BHT en maant consumenten om het zo veel mogelijk te mijden vanwege zijn mogelijk kankerverwekkende werking. In tegenstelling tot industrieel geproduceerde levertraan is het mogelijk om levertraan te produceren middels het natuurlijke proces van fermentatie, een methode die historische wortels heeft die teruggaan naar de Romeinen en zelfs naar Bijbelse tijden. Door het fermentatieproces worden essentiële voedingsstoffen (zoals de oliën, vetzuren, vitaminen en antioxidanten) onttrokken in hun natuurlijke vorm aan de kabeljauwlevers. Nog veel belangrijker is dat het fermentatieproces het bottelen en luchtdicht verpakken mogelijk maakt van de hieruit voortvloeiende gefermenteerde levertraan (FCLO), zonder de toevoeging van synthetische antioxidanten en andere additieven. Voedingsdeskundige Alison Birks benadrukt dat het voornaamste doeleinde van melkzuurfermentatie van visproducten is om het nutriëntenprofiel en de opneembaarheid van vetzuren te vergroten en tevens dient ter verwijdering van anaërobe en pathogene micro-organismen die rotting bevorderen.

2 Het is algemeen bekend dat oliën vatbaar zijn voor razendsnelle oxidatieve beschadiging, wat doorgaans een korte houdbaarheid tot gevolg heeft. FCLO vertoont echter een indrukwekkende bestendigheid tegen oxidatie en ranzigheid. De meest plausibele verklaring voor deze natuurlijke weerstand tegen oxidatie heeft te maken met de natuurlijke antioxidanten die vrijkomen en die behouden blijven door middel van het fermentatie- en filtratieproces. Polyfenolen zijn natuurlijke antioxidanten 2,3 die worden aangetroffen in plantaardige producten en producten uit de zee. Wat algemeen wordt aangeduid als zeewier zijn macroalgen, eenvoudige chlorofyl houdende organismen bestaande uit ofwel een eencellig organisme dat georganiseerd is in koloniën, ofwel als meercellige organismen die samenwerken en primitief weefsel vormen. Het polyfenolgehalte in zeealgen kan wel 20% van de droge massa van een alg uitmaken. Van de vele verschillende polyfenolen die in algen worden aangetroffen, zijn catechol en catechine in nagenoeg alle soorten te vinden. Uit onderzoek blijkt dat er een rechtstreeks verband bestaat tussen het polyfenolgehalte van zeewierproducten en hun antioxidantencapaciteit, waarmee bedoeld wordt dat de antioxidantencapaciteit toeneemt al naar gelang het polyfenolgehalte 2a. Hoewel vissen zelf niet rechtstreeks polyfenolen produceren, eten sommige vissen, waaronder zeevissen als blauwvissen en andere in scholen voorkomende vissoorten, macroalgen. De Pacifische kabeljauw (Gadus macrocephalus), die momenteel de basis vormt voor de FCLO van Green Pasture, staat bovenaan de voedselketen in zijn ecosysteem en voedt zich met andere vissen, waaronder algeneters. Een hypothese die de buitengewone oxidatieve stabiliteit van de FCLO van Green Pasture kan verklaren, is dan ook dat dit product een onverwachte concentratie van beschermende polyfenolen, zoals catechol en catechine, bevat.

3 Oxidatieve beschadiging van oliën en vetten begint met de vorming van vrije radicalen, meestal als gevolg van licht of warmte. Als een vrije radicaal eenmaal is gevormd, reageert deze met zuurstof om een peroxylradicaal te produceren, die in de aanwezigheid van een vetzuur een kettingreactie van vrije radicalen in werking zet. Catechol en catechine oefenen hun antioxidante werking uit door hun twee hydroxylgroepen middels waterstof te binden aan de peroxylradicaal 3. De compacte structuur die in reactie op waterstof ontstaat verandert razendsnel van catechol in een peroxylradicaal van een lipide, waardoor de hierboven beschreven kettingreactie van vrije radicalen wordt onderbroken. De catechol/catechine-bijproducten van dit proces zijn ortho-quinonen. Het identificeren van deze polyfenolen middels spectrofotometrie wordt op onbetrouwbare wijze verstoord door stoffen die licht opnemen op soortgelijke golflengten 4. Een effectief alternatief is dan ook om de oxidatieproducten van deze verbindingen op meer specifieke frequenties zichtbaar te maken. Aangezien veel polyfenolen ortho-fenolen zijn (zoals catechol en catechine), kunnen ze worden geoxideerd tot hun corresponderende orthoquinonen, die een donkere kleur hebben en spectrofotometrisch aantoonbaar zijn middels specifieke lichtfrequenties. Deze studie had als doel om het totaalgehalte aan polyfenolen in FCLO-monsters te kwantificeren door middel van de kwantificering van ortho-quinonen in deze monsters. FCLO-monsters werden in luchtdichte buisjes geplaatst, die vervolgens werden blootgesteld aan zuivere zuurstof en verhit tot 40 C. De vorming van ortho-quinonenproductie werd via spectrofotometrie gadegeslagen totdat er geen verdere stijging meer werd waargenomen. Naast FCLO-monsters werd een monster van rauwe, ongefilterde en gefermenteerde levertraan (RUFCLO) getest. Dit monster werd in een open buisje gedurende ongeveer 5 jaar bewaard. Interessant genoeg vertoonde dit monster aanvankelijk een ortho-

4 quinonengehalte van bijna 4 keer hoger dan het gehalte dat is waargenomen in gefermenteerde levertraan, maar dit nam geleidelijk toe gedurende 49 dagen toenemende oxidatieve belasting. Het geteste FCLO-monster liet echter gedurende 49 dagen een meer uitgesproken toename van quinonen zien. Opmerkelijk genoeg werd in twee afzonderlijke FCLO-monsters en een monster van gefermenteerde roggenolie (FSLO), die 81 dagen middels oxidatie werden belast, een lineaire stijging van quinonen gedurende 60 dagen waargenomen tijdens het onderzoek, waarna de quinonenvorming stabiliseerde. De resultaten van de hoog oxidatieve stabiliteitsstudies van FCLO, FSLO en rauwe, ongefilterde en gefermenteerde levertraan laten een sterke correlatie zien tussen hun gehaltes aan polyfenole antioxidanten als catechine en de onverwacht langere houdbaarheid van FCLO. In vergelijking met de langdurig geoxideerde rauwe, ongefilterde en gefermenteerde levertraan was het aanvankelijke quinonengehalte van de FCLO significant lager, een teken van een lager gehalte aan reactieve zuurstof aanwezig in het vers gebottelde product. Bovendien was het gehalte aan quinonenvorming in FCLO evenredig aan het tijdsbestek van maximaal 60 dagen onder extreme oxidatieve belasting. Bij gebrek aan gegevens over langdurige stabiliteit (2-3 jaar) kunnen desondanks rationele veronderstellingen over de mate van beschadiging worden gemaakt. De energie van activatie, Ea, geeft de kwantitatieve relatie weer tussen de reactiehoeveelheid en de temperatuur. De activatie-energie voor de meeste stoffen bedraagt kcal/mol, met een gemiddelde van kcal/mol. Uitgaande van een activatie-energie van 20 kcal/mol bij elke temperatuurstijging van 10 C zal de reactiehoeveelheid 2,5 keer zoveel stijgen. In het kader van deze studie werd de temperatuur met ongeveer 20 C verhoogd, boven de omgevingstemperatuur, wat neerkomt op een vijfvoudige stijging van de reactiehoeveelheid. Onder een model van beschadiging door hitte is dit voorspellend voor de resultaten van langdurige stabiliteitsstudies van ongeveer 1 jaar. Naarmate de in de studie gebruikte monsters echter werden blootgesteld aan een atmosfeer van pure zuurstof worden deze

5 studies op basis van extreme en doelbewuste beschadiging voorspellend voor tot zeker 2 jaar of langer. Volgens de resultaten van deze studie valt te verwachten dat onder omgevingscondities het natuurlijk gehalte aan polyfenole antioxidanten in FCLO en FSLO oxidatieve kettingreacties als gevolg van reactieve zuurstof tegengaan en daarmee oxidatieve beschadiging van FCLO en FSLO tegengaan gedurende een periode van tot wel 2 jaar. Sterker nog, de monsters van gefermenteerde levertraan die zijn getest zijn geproduceerd in juni 2014 en 2015 en de gefermenteerde roggenolie is geproduceerd in november Het aanvankelijke quinonengehalte van minder dan 15 mg/ml dat in deze monsters werd gemeten na een fermentatietijd van 2-4 jaar, komt goed overeen met het lage peroxidegehalte van FCLO en FSLO dat Green Pasture heeft gepubliceerd en dit is een duidelijke indicatie van de bestendigheid van gefermenteerde levertraan en gefermenteerde roggenolie tegen oxidatieve beschadiging. Referenties: 1. a) Lordan, S, R, Marine Drugs, 2011, 9, b) Freile-Pelegrin, Y., Bioactive Phenolic Compounds from Algae, 6, a) Maqsood, S., Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2014, 13, b) K. L. Van Alstyne, Marine Biology, 1999, 133, Tejero, I., J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, Dias, T., Food Anal. Methods, 2017, DOI /s Conners, K. A., Chemical Stability of Pharmaceuticals, Second Ed (Wiley, 1986).