Ovotransferrine: het ijzerbindende eiwit uit eierwit dat wetenschappers boeit
Als je een ei openslaat, zie je een heldere, glibberige massa: het eiwit. Dat bestaat vooral uit water en eiwitten (proteïnen), en een van de belangrijkste daarvan heet ovotransferrine. Dit molecuul kan ijzerdeeltjes (ijzerionen) extreem stevig vasthouden, ongeveer zoals een sterke magnetische klem een spijker vastgrijpt en niet meer loslaat. Ovotransferrine maakt zo'n twaalf procent uit van alle eiwitten in het eiwit van een kippenei, waarmee het na ovalbumine het op één na meest voorkomende eiwit is.
Waarom zou een ei ijzer willen wegsluiten? Het antwoord zit in de bescherming van het embryo. Bacteriën hebben ijzer nodig om te groeien, net zoals een plant water nodig heeft. Door alle vrije ijzerdeeltjes in het eiwit als het ware op te sluiten, laat ovotransferrine binnendringende bacteriën verhongeren voordat ze zich kunnen vermenigvuldigen. Dat simpele, elegante afweermechanisme is precies waarom onderzoekers al decennia geïnteresseerd zijn: als de natuur op deze manier bacteriën tegenhoudt, kan de mens dat principe misschien ook benutten.
Wat is het precies?
Ovotransferrine (ook wel conalbumine genoemd) is een glycoproteïne: een eiwit waaraan suikerketens vastzitten. Het bestaat uit één lange keten van ongeveer 700 aminozuren (de bouwstenen van eiwitten), opgevouwen tot twee vrijwel identieke helften, de zogeheten lobben. Elke lob kan precies één ijzerion (Fe3+) vastgrijpen, samen met een bicarbonaatmolecuul dat als een soort lijm helpt om het ijzer op zijn plek te houden. Eén ovotransferrinemolecuul kan zo in totaal twee ijzerionen tegelijk binden.
Dit verklaart meteen een paar eigenschappen. Ovotransferrine is familie van transferrine, het eiwit dat in ons eigen bloed ijzer rondtransporteert, en van lactoferrine, een vergelijkbaar eiwit in moedermelk. Alle drie behoren tot de zogeheten transferrine-familie van ijzerbindende eiwitten.
Daarnaast is ovotransferrine opvallend gevoelig voor warmte: het is het eerste eiwit in eiwit dat van vorm verandert (denatureert) zodra je een ei verhit, al bij ongeveer 60 tot 65 graden Celsius, lager dan de temperatuur waarbij het bekendere ovalbumine stolt. Dat verklaart mede waarom eiwit al vroeg in het bakproces begint te verkleuren en op te stijven.
De antibacteriële werking is vooral bacteriostatisch, niet bactericide: het eiwit doodt bacteriën niet direct, maar remt hun groei af door ze ijzer te onthouden. Wanneer ovotransferrine met enzymen wordt afgebroken tot kleinere stukjes (peptiden), ontstaan bovendien fragmenten die op zichzelf antibacteriële, ontstekingsremmende of bloeddrukverlagende eigenschappen kunnen hebben. Dat maakt het eiwit ook interessant als bron van zogeheten bioactieve peptiden.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangstelling voor ovotransferrine komt voort uit een paar praktische wensen. Ten eerste zoekt de voedingsindustrie al jaren naar natuurlijke alternatieven voor synthetische conserveermiddelen, omdat consumenten producten willen met een eenvoudige, herkenbare ingrediëntenlijst. Een eiwit dat van nature in eieren voorkomt en bacteriegroei afremt, past in dat plaatje.
Daarnaast speelt de zorg over antibioticaresistentie een rol. Omdat ovotransferrine bacteriën anders aanpakt dan een antibioticum, namelijk door ijzer af te sluiten in plaats van bijvoorbeeld celwanden aan te vallen, hopen onderzoekers dat het kan bijdragen aan een breder arsenaal aan antimicrobiële middelen in de veehouderij en voedingsindustrie, zonder het risico op resistentie te vergroten.
Er is ook economisch belang: bij het verwerken van eieren tot bijvoorbeeld eigeel voor mayonaise blijft vaak eiwit over. Door daaruit waardevolle stoffen zoals ovotransferrine te isoleren, kan een restproduct een hoogwaardig ingrediënt worden in plaats van afval.
Tot slot onderzoeken wetenschappers of ovotransferrine of de peptiden eruit gezondheidsvoordelen bieden: van mogelijk bloeddrukverlagend effect tot immuunmodulatie en het transporteren van andere actieve stoffen door het lichaam, omdat het eiwit van nature goed is in het vasthouden en vervoeren van kleine moleculen.
Voorbeelden uit de praktijk
De onderzoeksgroep van Jianping Wu aan de University of Alberta in Canada publiceert sinds midden jaren 2000 uitgebreid over peptiden die met enzymen uit ovotransferrine te knippen zijn. Sommige daarvan remmen in laboratoriumproeven het ACE-enzym, hetzelfde enzym waarop bloeddrukverlagende medicijnen aangrijpen, wat aanleiding gaf tot onderzoek naar ovotransferrine-hydrolysaten als mogelijk voedingssupplement tegen hoge bloeddruk.
Het Belgische bedrijf Belovo, gespecialiseerd in het fractioneren van eiwit in afzonderlijke eiwitten, biedt al jaren gezuiverd ovotransferrine aan voor onderzoeksdoeleinden. Dat laat zien dat extractie op laboratorium- en pilotschaal technisch beheersbaar is.
In de pluimveegenetica is decennialang onderzoek gedaan naar variaties in het ovotransferrine-gen bij kippen, omdat bepaalde varianten samenhangen met weerstand tegen de Marek-ziekte, een virusziekte bij pluimvee. Dit onderzoek, onder meer verbonden aan het Amerikaanse landbouwministerie (USDA), heeft bijgedragen aan fokprogramma's voor ziekteresistentere kippenrassen.
In de voedingsmiddelentechnologie experimenteren onderzoeksgroepen met ovotransferrine als drager in nanodeeltjes: minuscule bolletjes eiwit die een kwetsbare stof, zoals curcumine uit kurkuma of een vitamine, insluiten en beschermen tegen afbraak tijdens de vertering. Zulke encapsulatiestudies verschenen het afgelopen decennium onder meer in de tijdschriften Food Hydrocolloids en Food Chemistry.
Ten slotte is er verkennend laboratoriumonderzoek naar de antivirale werking van ovotransferrine en zijn peptiden tegen bepaalde dierenvirussen, vooralsnog vooral in reageerbuis- of celkweekomgeving.
Hoe ver is de techniek?
De basiswetenschap rond ovotransferrine is behoorlijk volwassen: de structuur is al sinds de jaren tachtig en negentig in detail opgehelderd, en het isoleren ervan met chromatografietechnieken, scheidingsmethoden die stoffen op basis van lading of grootte van elkaar scheiden, is routinematig in laboratoria.
Minder ver gevorderd is de opschaling naar goedkope, grootschalige toepassing. In tegenstelling tot lysozym, een ander eiwit uit eiwit dat in de Europese Unie is goedgekeurd als voedseladditief (E1105) en al decennia in bijvoorbeeld kaas wordt gebruikt, heeft ovotransferrine niet zo'n brede, formele goedkeuring als op zichzelf staand additief. Het wordt vooral verkocht als onderzoeksreagens en toegepast in kleinere, gespecialiseerde toepassingen.
Een belangrijk obstakel is de warmtegevoeligheid: voedselveiligheid vereist vaak verhitting, maar diezelfde verhitting kan de functionele vorm van ovotransferrine aantasten, waardoor een deel van de antibacteriële werking verloren gaat. Onderzoekers zoeken naar manieren om het eiwit te stabiliseren, bijvoorbeeld door het te binden aan andere moleculen, maar dat verhoogt de kosten.
Ook op het gebied van gezondheidsclaims is de wetenschap nog niet ver genoeg: veel bevindingen komen uit celkweek- of dierstudies, en grootschalig, gerandomiseerd onderzoek bij mensen is schaars. Claims over bijvoorbeeld bloeddrukverlaging moeten dus voorzichtig geïnterpreteerd worden totdat er meer klinisch bewijs is.
Kortom: de wetenschappelijke basis staat, maar de vertaalslag naar een betaalbaar, stabiel en officieel goedgekeurd product in de winkelschappen is nog een werk in uitvoering.
Wie werken eraan?
Canadese universiteiten, met de University of Alberta voorop, behoren tot de meest actieve onderzoeksgroepen op het gebied van bioactieve eiwitten en peptiden uit ei. Ook in China is de afgelopen vijftien jaar veel onderzoek gepubliceerd vanuit landbouwuniversiteiten zoals China Agricultural University en Jiangnan University, vaak gericht op voedingstoepassingen en peptidechemie.
In Europa houdt onder meer Wageningen University & Research zich bezig met de functionele eigenschappen van eiwitten uit ei, binnen het bredere onderzoeksveld van eiwittransitie en voedselinnovatie, al is ovotransferrine daarbij één van vele bestudeerde eiwitten.
Op regelgevend vlak is de European Food Safety Authority (EFSA) de instantie die in Europa zou moeten beoordelen of een nieuwe toepassing van ovotransferrine als voedseladditief kan worden toegelaten, mocht een fabrikant daarvoor ooit een dossier indienen. In de Verenigde Staten vervult de Food and Drug Administration (FDA) een vergelijkbare rol.
Ten slotte zijn gespecialiseerde eiproductenbedrijven, zoals het genoemde Belovo, en de bredere eiverwerkende industrie relevante spelers, omdat zij over de grondstof en de infrastructuur beschikken om eiwitten daadwerkelijk te isoleren.