stimuleren van Calcium in wortelen—en andere groenten

dankzij onderzoek aan het USDA-ARS Children ‘ s Nutrition Research Center (CNRC) in Houston, Texas, onder leiding van professor kindergeneeskunde Kendal Hirschi, zijn wortelen aangepast om meer calcium te bevatten—en dit onderzoek kan mogelijk worden gebruikt om calcium toe te voegen aan andere gewassen.

de huidige Amerikaanse aanbevolen gemiddelde inname van calcium voor volwassenen van 19 tot 50 jaar is ongeveer 1.000 milligram per dag, en melk is een van de rijkste bronnen van calcium. Onvoldoende calcium in de voeding is echter een wereldwijd probleem, met name in delen van de wereld die geen toegang hebben tot zuivelproducten of waar grote delen van de bevolking lactose-intolerant zijn of een vegetarisch dieet consumeren.

een wereldwijd probleem

in toenemende mate benadrukken voedingsaanbevelingen over de hele wereld de waarde van een adequate inname van plantaardige voedingsmiddelen. Maar een groot potentieel probleem bij het overstappen naar een plantaardig dieet is dat dit de consumptie van essentiële voedingsstoffen, zoals calcium, verder kan verminderen.

onvoldoende inname van calcium kan leiden tot osteoporose, een van ‘ s werelds meest voorkomende voedingsstoornissen. Het is een aandoening die botmineraaldichtheid vermindert en leidt tot fragiele botten in het latere leven. Artsen schrijven gewoonlijk calciumsupplementen en lichaamsbeweging voor, maar een betere opname van calcium en absorptie uit voedsel zou ook een significant positief wereldwijd effect op deze ziekte hebben.

dit bakje bevat levensmiddelen met verschillende stabiele isotopen van calcium. Mensen werden gevraagd om voedsel zoals deze te eten in een studie die het calciumgehalte in de gemodificeerde wortelen vergelijkt met dat in melk en sinaasappelsap.
(D1265-1)

slechte diëten en sportgewoonten verhinderen dat veel mensen in de Verenigde Staten en elders een optimale botgezondheid bereiken en behouden. Om dit te helpen bestrijden, heeft Hirschi wortelen gemodificeerd door ze een gen te geven-van de modelplant Arabidopsis thaliana-dat codeert voor een calciumtransporter.

CNRC hoogleraar kindergeneeskunde Steve Abrams was betrokken bij de daaropvolgende voedingsstudies bij de mens. CNRC plantenbiologen hielpen bij het wijzigen van voedsel, anders dan wortelen, om verhoogde calciumniveaus te hebben.

Hirschi merkt op dat CNRC, dat wordt beheerd door Baylor College Of Medicine in samenwerking met Texas Children ‘ s Hospital en de Agricultural Research Service, een unieke onderzoeksomgeving biedt. Daar is het mogelijk voor wetenschappers om genetisch gemodificeerde planten te genereren en dan zorgvuldige voedingsstudies uit te voeren met muizen en menselijke vrijwilligers, allemaal in hetzelfde gebouw—een unieke operatie die nodig is voor dit soort werk.

maar kan het lichaam het gebruiken?

hoewel wortelen al wat calcium bevatten, is het zeer minimaal. Dat betekent dat niemand ooit genoeg gewone wortelen zou kunnen eten om aan het aanbevolen calciumgehalte te voldoen.

Het doel van het onderzoek was wortelen ertoe te brengen verhoogde concentraties van het gen sCAX1 tot expressie te brengen, wat het transport van calcium door plantcelmembranen mogelijk maakt. Het uiteindelijke doel is om niet alleen wortelen, maar ook andere groenten en fruit, betere bronnen van calcium te maken. Verder helpt de kennis die is opgedaan met dit proof-of-principle onderzoek wetenschappers om moleculaire factoren te begrijpen die de biologische beschikbaarheid van plantenvoedingsstoffen beïnvloeden.

om de biologische beschikbaarheid van het calcium in de gemodificeerde wortelen te bepalen, aten 30 vrijwilligers—15 vrouwen en 15 mannen met verschillende etnische achtergronden en in hun vroege tot late jaren ‘ 20—eenmalige maaltijden die gewone of gemodificeerde wortelen bevatten. Beide soorten wortelen werden geëtiketteerd met een stabiele isotoop van calcium. Studies met behulp van stabiele isotopen zijn uiterst veilig, en deze liet onderzoekers toe om calciumabsorptie snel te meten.

na 1 dag werden urinemonsters verzameld voor het meten van calciumexcretie. Na 2 weken keerden de vrijwilligers Terug om nog een wortelmaaltijd te eten, over te schakelen van normaal naar aangepast, of vice versa, zodat vergelijkingen konden worden gemaakt. De onderzoekers ontdekten dat de calciumopname van vrijwilligers die de gemodificeerde wortelen consumeerden met 41 procent steeg, in vergelijking met degenen die gewone wortelen aten. Hoewel het percentage calcium dat in de gemodificeerde wortel werd geabsorbeerd iets lager was, was de totale hoeveelheid die over het geheel genomen werd geabsorbeerd significant groter.

” We zijn altijd op zoek naar manieren om het nutriëntengehalte in voedingsmiddelen te verhogen,” zegt Hirschi, die de afgelopen 7 jaar aan dit type onderzoek heeft gewerkt. “Dit is de eerste keer dat een genetisch verbeterd voedsel is getest in klinische menselijke voeding proeven op verhoogde voeding, en de resultaten waren positief: we ontdekten dat we inderdaad een gezondere wortel hadden gemaakt. Uiteraard is dit een prototype van wat we in de toekomst willen ontwikkelen, maar het vroege werk is bemoedigend.”

wat meer Calcium kan doen

Deze bevindingen, gepubliceerd in januari 2008 Proceedings of the National Academy of Sciences, tonen aan dat het mogelijk is om de hoeveelheid biologisch beschikbaar calcium in een hoofdvoedsel—zoals wortelen-te verbeteren. Wanneer toegepast op een verscheidenheid van groenten en fruit, kan een strategie van het verhogen van het calciumgehalte van die voedingsmiddelen die kinderen graag eten leiden tot een hogere calciumconsumptie van plantaardige voedingsmiddelen alleen.

naast de nutritionele voordelen kan het wijzigen van plantengenen om het calciumgehalte te verhogen ook de productiviteit van planten verbeteren en de houdbaarheid van het product verlengen. Dat komt omdat calcium al lang wordt gebruikt om veel postharvest problemen te bestrijden. Appels worden bijvoorbeeld ondergedompeld in een calciumoplossing om hun stevigheid tijdens het verschepen te behouden en hun houdbaarheid achteraf te verlengen.- Door Alfredo Flores, Landbouwkundig Onderzoek Dienst Informatie Personeel.

Dit onderzoek maakt deel uit van Human Nutrition, een ARS nationaal programma (#107) beschreven op het World Wide Web op www.nps.ars.usda.gov.Kendal Hirschi werkt samen met het USDA-ARS Children ‘ s Nutrition Research Center, 1100 Bates Ave., Houston, TX 77030; telefoon (713) 798-7011, fax (713) 798-7171.

“Boosting Calcium in wortelen-en andere groenten” werd gepubliceerd in het November/December 2008 nummer van Agricultural Research magazine.