Citroen is zo zuur door uitstekend te pompen

Genetica Het mechanisme dat citroenen of mandarijntjes al of niet zuur maakt is ontdekt. Plantenveredelaars kunnen ermee aan de slag.

In een doorgesneden citroen zijn de grote, met sap gevulde cellen goed zichtbaar.
In een doorgesneden citroen zijn de grote, met sap gevulde cellen goed zichtbaar. Foto iStock

Dát ze heel zuur zijn, weet iedereen. Maar hóé citroenen aan hun zure smaak komen, is net ontdekt: net als andere citrusvruchten hebben ze een speciaal pompsysteem dat de zuurgraad regelt, schrijven biologen van de Universiteit van Amsterdam samen met Amerikaanse collega’s in Nature Communications .

De interne pomp bevindt zich in het membraan van de vacuole. Dat is de sapopslagruimte in een plantencel. Denk aan een partje van een citroen, mandarijn of grapefruit en je ziet ze meteen voor je: de met vruchtensap gevulde cellen, omringd door een doorzichtig vliesje (het celmembraan). Zo’n sapcel bestaat vrijwel geheel uit een met sap gevuld blaasje (de vacuole). Dat blaasje heeft een eigen membraan, met daarin de pomp.

Een zure sensatie

Om zuur te smaken, moet een vrucht aan twee voorwaarden voldoen: er moeten voldoende vrije protonen (H+-ionen) in het sap zitten, die zorgen voor een zure sensatie op onze smaakpapillen, en er moet een buffer aanwezig zijn die ervoor zorgt dat het zuur niet meteen wordt geneutraliseerd door speeksel. Daar zorgt het citroenzuur in de vacuoles voor: dat levert in opgeloste vorm de protonen en vergroot de bufferwerking.

De Nederlandse biologen ontdekten een gen voor een eiwit dat ervoor zorgt dat protonen vanuit de rest van de cel in de vacuole worden gepompt: daardoor wordt het in die vacuole steeds zuurder. Een ánder gen zorgt voor een eiwit dat een tweede pomp aandrijft, die de eerste nog harder laat werken. Samen kunnen de pompen het sap in de vacuoles extreem zuur maken, met een pH-waarde van ongeveer 2.

Blauwe bloemen

Zo’n dubbelpomp is al eerder gevonden. Al in 2014 schreven Ronald Koes en Francesca Quattrocchio, die ook bij het huidige onderzoek zijn betrokken, over een vergelijkbaar systeem bij petunia’s: ze ontdekten dat planten waarbij het pompsysteem in de vacuolemembraan niet goed werkt, blauwe bloemen krijgen in plaats van roze of rode. Het pigment van de bloembladeren ligt namelijk ook in vacuoles. Bij een goed werkende pomp is de pH-waarde in die petuniavacuoles ongeveer 5. Bij een defecte pomp neemt de pH-waarde toe, en verandert de kleur.

Ook druiven bleken een vergelijkbaar pompsysteem te hebben, net als nu dus de citrusvruchten. Door de ‘pompgenen’ in citroen bewust uit te schakelen, schrijven de onderzoekers, is het technisch mogelijk om een genetisch gemodificeerde citroen te kweken die niet zuur is maar zoet.

Correctie (26 februari 2019): In een eerdere versie van dit stuk werd de wetenschapper Francesca Quattrocchio foutief Francesca Quattocchio genoemd. Dat is hierboven aangepast.