Mjaud/shutterstock
Het is een ongelooflijke tragedie dat een derde van het voedsel in de wereld wordt verspild. Om dat in perspectief te plaatsen: er is een gebied zo groot als China nodig om zoveel voedsel te verbouwen – en als voedselverspilling een land zou zijn, zou het de op twee na grootste uitstoter van broeikasgassen ter wereld zijn.
Het terugdringen van de hoeveelheid voedsel die we weggooien is noodzakelijk – het is een grote bedreiging voor ons klimaat, voedselzekerheid en de wereldeconomie. Iedereen kan een rol spelen in de aanpak van dit probleem door onnodige voedselverspilling tegen te gaan. Maar ondanks onze beste inspanningen zal er altijd wat zijn, en het is echt belangrijk dat we er zo goed mogelijk gebruik van maken.
Een manier om dit doel te bereiken is het hanteren van een hiërarchie 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 het herverdelen van onvermijdelijk afval onder hongerige mensen of dieren.
Maar een groot deel van het voedselafval is oneetbaar – ofwel omdat het bedorven of besmet is, ofwel omdat het een oneetbaar nevenproduct 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 het 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 het consumeren 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 die vetzuren met een korte keten worden genoemd, die in de bloedsomloop terechtkomen en het immuunsysteem, het cardiovasculaire systeem en het centrale zenuwstelsel ten goede komen.
Veel fruit, groenten en volkoren granen zijn bronnen van prebiotica.
SewCream/shutterstock
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.
Lees meer:
We gooien een derde van het voedsel dat we verbouwen weg – hier is wat te doen tegen verspilling
Maar tegenwoordig verleggen verschillende industrieën hun focus om voedingsstoffen op een duurzame manier te synthetiseren door micro-organismen of enzymen te gebruiken 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 nu toe is dit alleen op kleine schaal gedaan binnen een laboratoriumomgeving.
Deze koolhydraten konden niet worden geëxtraheerd uit voedselafval met behulp van bestaande processen op industriële schaal, wat betekent dat het tot nu toe niet mogelijk was om voldoende grote hoeveelheden pectine oligosacchariden uit voedselafval te produceren om hun prebiotische eigenschappen te testen in proeven met mensen. Dit was een groot struikelblok, dus sinds 2016 werken we aan de ontwikkeling van een nieuw proces om de beoogde koolhydraten 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.
Lees meer:
Vijf manieren om voedselverspilling tegen te gaan – en waarom dat belangrijk is
We kunnen nu voldoende hoeveelheden pectine-oligosacchariden extraheren om hun prebiotische activiteit te testen – en we gebruiken naast aardappelafval ook een aantal andere 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 van nieuwe prebiotische producten te produceren. Dat zal goed zijn voor onze gezondheid, en zal ons helpen om de impact van voedselverspilling op het milieu te verminderen.
Dr Eleanor Binner ontving financiering van de Biotechnology and Biological Research Council en de Engineering and Physical Sciences Reserach Council om het hier gerapporteerde werk uit te voeren.
Dr. Afroditi Chatzifragkou heeft eerder gewerkt aan door BBSRC en Innovate UK gefinancierde projecten voor de valorisatie van plantaardige bijproducten voor voedingsingrediënten.