Suikerzoete wetenschap

Suiker heeft een slechte reputatie. Het is slecht voor je tanden en je wordt er dik van. Maar suiker is niet alleen slecht, zegt RUG-hoogleraar microbiologie Lubbert Dijkhuizen. Hij werkt al zo’n beetje zijn hele carrière aan zetmeel en suiker. ‘Een voorbeeld: terwijl we hier nu zitten te praten, verbranden onze hersenen in rap tempo suikers. Elk proces in het lichaam dat veel energie kost gebruikt suiker als brandstof.’

En dat is lang niet alles. Naast eenvoudige suikers, de monosacchariden, zoals glucose, fructose of galactose zijn er suikers die bestaan uit een paar (oligosacchariden) of heel veel (polysacchariden) suiker-eenheden. En veel van die complexe suikers hebben een speciale biologische activiteit. ‘Menselijke moedermelk bevat ruim tweehonderd verschillende oligosacchariden’, legt Dijkhuizen uit. ‘En die stimuleren het afweersysteem van de baby en ze werken als prebiotica, dat wil zeggen, ze bevorderen de groei van nuttige bacteriën in de darmen.’

Daarom zijn producenten van babyvoeding bijzonder geïnteresseerd in deze gezonde suikers. ‘Het probleem is alleen dat we niet weten hoe ze werken, of welke specifieke oligosacchariden dat gunstige effect hebben.’ Er zijn twee grote problemen die beter begrip van de werking van gezonde suikers in de weg staan: ‘Allereest, oligosacchariden worden nu meestal geproduceerd als mengsels van verschillende moleculen. En ten tweede, er zijn geen goede tests waarmee we het gunstige effect van oligosacchariden kunnen aantonen, waardoor we ook niet goed weten hoe ze werken.’

Dat gaat hopelijk veranderen dankzij een subsidie van 3,6 miljoen euro aan het Carbohydrate Competence Center (CCC), een expertisecentrum op het terrein van koolhydraten waarvan Dijkhuizen een van de pioniers is, en dat academische onderzoekers en industriële partners bij elkaar brengt. De subsidie komt uit de ‘topsector Agri&Food’, onderdeel van het Topsectorenbeleid waarmee de overheid onderzoek in negen verschillende gebieden wil stimuleren.

Met het geld gaan onderzoekers van verschillende universiteiten en bedrijven samen aan de slag om de werking van gezonde suikers te ontrafelen. De groep van Dijkhuizen richt zich op de relatie tussen moleculaire structuur en functie van oligosacchariden. Met onder meer massaspectrometry en NMR spectroscopie willen ze de exacte structuur van verschillende oligosacchariden achterhalen. ‘En we willen in het bijzonder weten welk deel van zo’n molecuul verantwoordelijk is voor het specifieke effect van zo’n oligosaccharide.’

Onderzoekers van het UMCG zullen testen ontwikkelen waarmee ze de effecten van de suikers op onder meer het afweersysteem kunnen meten, zowel in het lab als in proefdieren. De Wageningen Universiteit zal zich richten op de microbiologie van de menselijke darm. ‘We moeten weten welke bacteriën daar precies aanwezig zijn en welke effecten bepaalde suikers hebben op de groei daarvan. We weten nu bijvoorbeeld al dat bepaalde fructose- en galactose oligosacchariden de groei van nuttige bacteriën zoals bifidobacteriën en lactobacillus kunnen stimuleren.’

Daarnaast gaan wetenschappers van onderzoeksinstituut TNO hun ‘kunstmatige darm’ inzetten om de effecten van specifieke suikers te testen, terwijl collega’s van landbouw onderzoeksinstituut DLO de effecten van oligosacchariden op het afweersysteem onder de loep neemt.

Het hele project is opgezet als een publiek-private samenwerking: Dijkhuizen en zijn academische collega’s doen fundamenteel onderzoek, terwijl de bedrijven die meedoen aan het project – en de helft van het budget financieren – de nieuwe kennis zullen gebruiken om hun producten te verbeteren en om nieuwe producten te ontwikkelen. ‘Valorisatie van het onderzoek is dus een integraal onderdeel van het hele project.’ Dijkhuizen heeft een ruime ervaring in het samenwerken met industriële partners. ‘Sommige academici zijn daar huiverig voor. Maar onze ervaring is dat je met goede afspraken prima fundamenteel onderzoek kan doen binnen zo’n publiek-private samenwerking.’

En wat gaat dit project opleveren, de komende vier jaar? Dijkhuizen: ‘Over vier jaar moeten we meer weten over de relatie tussen structuur en functie van prebiotische oligosacchariden. Daarnaast moeten we een idee hebben hoe suikers het afweersysteem kunnen stimuleren. En we zullen tests hebben ontwikkeld waarmee we de effecten van oligosacchariden op biologische systemen en op de bacteriën in onze darmen kunnen vaststellen.’

Met deze kennis kunnen zuivelbedrijven gezondere babyvoeding maken. ‘Maar er zit ook een diervoederbedrijf in ons consortium. De veehouderij moet het gebruik van antibiotica terugdringen, en prebiotische voeding zou daaraan kunnen bijdragen omdat de dieren daarmee mogelijk gezonder blijven.’

En zijn eigen onderzoeksgroep kan met een betere kennis over welke oligosacchariden echt nuttig zijn betere enzymen ontwikkelen om juist die suikers te gaan maken. ‘Op dit moment maken we oligosacchariden door een enzym dat ze juist afbreekt via hydrolyse te dwingen in omgekeerde richting te werken. Dan gaat het juist oligosacchariden maken. Maar die methode is niet heel specifiek, er ontstaat een heel spectrum van oligosacchariden. Daar valt nog veel aan te verbeteren!’

De deelnemers aan het project ‘Carbohydrates for improving health’ (Koolhydraten voor een betere gezondheid) zijn de onderzoeksinstellingen Rijksuniversiteit Groningen, UMCG, Wageningen Universiteit & Research, DLO en TNO en de bedrijven FrieslandCampina, Danone, Nutreco, Avebe, Sensus/Royal Cosun en Winclove.

DLO/TNO dragen 1,8 miljoen euro bij ‘in natura’, door een deel van het onderzoeksprogramma uit te voeren. De industriële partners financieren het onderzoek van de universitaire groepen met een zelfde bedrag, en doen daarnaast een deel van het onderzoek op hun eigen researchafdelingen.