Antibiotische eiwitten uit melkzuur

Groningse biotechnologen hebben een nieuwe methode van voedselconservering bedacht. Ze hebben hun hoop gevestigd op bacteriocinen, eiwitten met een antimicrobiële werking, die ondermeer geproduceerd worden door melkzuurbacteriën. Aan de vakgroep Genetica van de Rijksuniversiteit Groningen worden de moleculaire en genetische mechanismen bij deze eiwitten onderzocht. Het is de bedoeling om ze in te zetten als 'chemische wapens' tegen micro-organismen.

Melkzuurbacteriën spelen vanouds een belangrijke rol bij de voedselconservering. Ze worden gebruikt bij de bereiding van kaas, yoghurt en zuurkool. Hun conserverende werking houdt in de eerste plaats verband met het zure milieu dat deze bacteriën om zich heen teweegbrengen, maar daarnaast kan de antibiotische werking van de door hen afgescheiden bacteriocinen van invloed zijn.

Bacteriocinen zijn niet schadelijk voor het organisme dat deze eiwitten zelf uitscheidt, maar wel voor andere organismen. Ze worden gemaakt door een groot aantal al dan niet ziekteverwekkende bacteriën, waaronder Salmonella, Listeria, azijnzuur- en boterzuurbacteriën. Voorbeelden van bacteriocinen zijn nisine, dat wordt uitgescheiden door melkzuurbacteriën en toepassing vindt in de voedingsmiddelenindustrie, en colicinen, geproduceerd door de darmbacterie E. coli.

Hun werking berust op het lekmaken van de bacteriemembraan, waardoor de bacterie waardevolle voedingsstoffen verliest en uiteindelijk sterft. Andere soorten colicinen hebben een andere werking: zij gaan de vijandelijke cel binnen en breken het RNA of DNA van de aangevallen cel af. Vergelijkbare stoffen worden gemaakt door gisten ('killer toxins'), planten (thionines) en dieren (defensines). Menselijke witte bloedcellen maken grote hoeveelheden defensines: 5 tot 10 milligram per kilo lichaamsgewicht. Nadat de witte bloedcel een vijandelijke bacterie heeft opgeslokt, maken de in de cel aanwezige defensines de bacterie onschadelijk, door gaten in zijn wand te maken.

Men rept in Groningen liever niet van 'antibiotica', aangezien het gebruik van antibiotica als voedselconserveermiddel verboden is. Toch werd nisine, een produkt van de melkzuurbacterie Lactococcus lactis, in 1964 door de Wereldgezondheidsorganisatie WHO toegelaten als conserveermiddel, waarbij de overweging meespeelde, dat nisine niet als geneesmiddel in gebruik is. Bovendien komen nisine en andere bacteriocinen vanouds voor in voedingsmiddelen die met melkzuurbacteriën zijn bereid. Volgens de Amerikaanse wet kunnen stoffen die voor 1958 algemeen gebruikt werden een Generally Recognized As Safe (GRAS-) status krijgen, waardoor men langdurige, kostbare toelatingsprocedures kan omzeilen. Tot nog toe is nisine het enige als voedseladditief toegelaten bacteriocine. Het wordt in de VS gebruikt in smeerkaas, en in andere landen ook voor andere zuivelprodukten, vacuüm verpakte vis en ingeblikte voedingsmiddelen. Voordelen van melkzuurbacteriocinen zijn, dat ze kleurloos, reuk- en smaakloos zijn en werkzaam blijven onder een reeks van temperatuur- en zuurcondities, en inzetbaar zijn tegen een breed spectrum van schadelijke micro-organismen.

Andere toepassingsmogelijkheden van bacteriocinen liggen in het medisch vlak. Zo dient nisine als tepeldip tegen uierontsteking bij melkvee, in tandpasta, mondwater en zeep. Tegenwoordig gaat ook steeds meer aandacht uit naar de zogeheten probiotica, stoffen die geacht worden een gezonde darmflora te bevorderen, bijvoorbeeld in produkten als yakult en vifit. De claims zijn vooralsnog onbewezen.

In de toekomst hoopt men de melkzuurbacteriën door genetische manipulatie verder te verbeteren. Bij kaaszuursels valt bijvoorbeeld te denken aan versnelde rijping, smaakverbetering en betere conserverende werking. Toepassingen zijn nog niet mogelijk, omdat het tot nog toe verboden is zulke genetisch veranderde bacteriën in het milieu te brengen. Ook het proeven van kaas die met smaakverbeterende bacteriën is bereid, is nog niet toegestaan.

Toch is bij de industrie inmiddels grote belangstelling voor het werk van de Groningse genetici ontstaan. Een promotieonderzoek over nieuwe praktijktoepassingen van melkzuurbacteriën, medegefinancierd door EG en bedrijfsleven, wordt in september afgerond.