Wereldwijd hebben zo’n 2 miljard mensen een ijzertekort. Om dan maar een schep ijzer bij je koffie te gooien, klinkt als een wild plan, maar zoiets hebben wetenschappers toch echt bedacht.
Een ijzertekort moet je zien te voorkomen. Je wordt er moe van, duizelig en kortademig. Het kan bovendien leiden tot bloedarmoede, een verstoorde hersenontwikkeling bij kinderen en een hogere kindersterfte.
Om dat probleem te bestrijden, hebben onderzoekers van het bekende Massachusetts Institute of Technology (MIT) een nieuwe manier ontwikkeld om voedsel en dranken te verrijken met ijzer. Ze gebruiken daarvoor kleine kristallijne deeltjes, zogeheten metal-organic frameworks oftewel MOF’s, die je eenvoudig over voedsel kunt strooien of direct kunt verwerken in koffie of brood.
“Wij komen met een oplossing die zo kan worden toegevoegd aan basisvoedsel in verschillende regio’s”, zegt hoofdonderzoeker Ana Jaklenec van MIT. “Wat in Senegal als basisvoedsel geldt, is niet hetzelfde als in India of de VS. Ons doel was daarom om iets te ontwikkelen dat niet reageert met het voedsel zelf. Zo hoeven we het niet voor elke context opnieuw uit te vinden. Het kan direct worden verwerkt in een breed scala aan voedingsmiddelen en dranken.”
De in deze studie ontworpen deeltjes kunnen ook jodium bevatten, een andere essentiële voedingsstof. Daarnaast kunnen ze worden aangepast voor belangrijke mineralen zoals zink, calcium of magnesium. “We zijn erg enthousiast over deze nieuwe benadering om voeding, vooral in ontwikkelingslanden, te verbeteren”, zegt Robert Langer, professor aan MIT.
Waarom ijzer toevoegen lastig is
Het is lastiger dan je denkt om voedingsstoffen toe te voegen aan voedsel. Het zijn vaak kwetsbare stofjes die afbreken tijdens het bewaren of koken. Als ijzer aan voedsel wordt toegevoegd, kan het bovendien reageren met andere moleculen in het voedsel, wat een metaalachtige smaak geeft.
Eerder hebben de wetenschappers al een methode bedacht om ijzer in te kapselen in polymeren om ze te beschermen tegen afbraak of andere ongewenste reacties. Nadeel is dat het polymeer veel volume toevoegt, waardoor de hoeveelheid ijzer die in het voedsel terechtkomt, beperkt blijft. “Om effectief te zijn, is een aanzienlijke hoeveelheid polymeer nodig. Dat beperkt hoeveel ijzer je in een normale portie kunt leveren, waardoor het moeilijk is om de dagelijkse voedingsdoelen via verrijkt voedsel alleen te halen”, aldus Jaklenec.
Het idee voor MOF’s
Om dat probleem te omzeilen, kwamen ze met een nieuw idee: in plaats van ijzer in een polymeer te kapselen, zou je ijzer zelf kunnen gebruiken als bouwsteen voor een kristallijn deeltje, een metal-organic framework (MOF). MOF’s bestaan uit metaalatomen die verbonden zijn door organische moleculen, liganden genaamd, waardoor een stijve, kooi-achtige structuur ontstaat. Afhankelijk van de combinatie van metalen en liganden kunnen ze voor uiteenlopende toepassingen worden ingezet.
“MOF’s hebben een zeer hoge porositeit, waardoor ze veel lading kunnen vervoeren. Daarom dachten we dat we dit platform konden benutten om een nieuwe MOF te maken die in de voedingsindustrie kan worden gebruikt”, aldus een van de onderzoekers.
Ze ontwierpen een MOF die bestond uit ijzer, gebonden aan fumaarzuur, een stof die vaak wordt gebruikt als levensmiddelenadditief om smaak te versterken of voedsel te conserveren. Deze structuur voorkomt dat ijzer reageert met polyfenolen, verbindingen die vaak voorkomen in voedingsmiddelen zoals volkoren granen en noten, maar ook in koffie en thee. Wanneer ijzer met die verbindingen reageert, vormt het een metaal-polyfenolcomplex dat niet door het lichaam kan worden opgenomen. De structuur van de MOF zorgt er bovendien voor dat hij stabiel blijft tot hij een zure omgeving bereikt, zoals de maag, waar hij afbreekt en zijn ijzerlading vrijgeeft.
IJzer en jodium in één deeltje
De onderzoekers besloten naast ijzer ook jodium in hun MOF-deeltje op te nemen, dat zij NuMOF noemen. Het samen leveren van deze twee voedingsstoffen is echter lastig, omdat ijzer en jodium met elkaar kunnen reageren, waardoor beide minder goed door het lichaam worden opgenomen. In deze studie liet het MIT-team zien dat, zodra ze de ijzerhoudende MOF-deeltjes hadden gevormd, ze die konden laden met jodium op een manier waarbij ijzer en jodium niet met elkaar reageren.
In stabiliteitstests bleken de NuMOF’s bestand tegen langdurige opslag, hitte en vochtigheid en zelfs tegen kokend water. De structuur bleef behouden. Toen de onderzoekers de deeltjes vervolgens aan muizen voerden, zagen ze dat zowel ijzer als jodium binnen enkele uren na consumptie in het bloed te vinden waren.
De onderzoekers werken nu aan de oprichting van een bedrijf dat koffie en andere dranken ontwikkelt, die verrijkt zijn met ijzer en jodium.
