Ett nytt sätt att motverka järnbrist: Bioberikning av bröd med hjälp av jäst som producerar hemoglobin

Forskningsprojekt, 2016 – 2019

Felnäring och dess följder utgör ett av världens största hälsoproblem och är den största bidragande faktorn till barnadödlighet. Brist på mikronäringsämnen, främst järnbrist, drabbar en stor del av jordens befolkning. Fyrtio procent av befolkningen i låginkomstländer uppskattas ha järnbrist, framför allt gäller det kvinnor i barnafödande åldrar, småbarn och tonåringar. Följden blir för tidigt födda barn, ökad sjukdom och dödlighet hos mödrar och barn, försämrad utveckling av hjärnans funktion hos barn och minskad motståndskraft mot infektioner.

Att åtgärda brist på mikronäringsämnen såsom järn är därför en nödvändig förutsättning för utveckling i låginkomstländer. Också i Sverige och resten av Europa är järnbrist vanligt förekommande, men inte lika allvarlig brist som i u-länder. Här handlar det mest om symptom som försämrad koncentrations- och inlärningsförmåga.

Stapelföda baserad på spannmål och baljväxter utgör den huvudsakliga riskfaktorn för järnbrist i låginkomstländer. Järn i sådan föda har låg biotillgänglighet (d.v.s. bara en liten andel kan tas upp i tarmen och användas i kroppen). Detta beror på att järnet i dessa livsmedel är bundet till organiska föreningar (fytinsyra och fenoliska ämnen) som blir olösliga i tarmen och järnet kan därför inte tas upp. I animaliska produkter däremot förekommer järnet som så kallat hem-järn i hemoglobin och myoglobin och kan lättare absorberas i tarmen.

Olika strategier har föreslagits och använts för att minska förekomsten av järnbrist såsom berikning av livsmedel med järnsalt, ökat järninnehåll i spannmål genom genetisk modifiering eller växtförädling. Järnbrist kan också behandlas med tabletter. Alla dessa strategier har klara brister. Till exempel så kan berikning med järnsalter ge smakförändringar, fetthärskning, eller ha låg tillgänglighet. Genmodifiering av spannmål ökar inte järnhalten tillräckligt för att motverka järnbrist, medan tablettbehandling kan ge biverkningar i form av magbesvär.

Därför föreslår vi nu ett nytt angreppssätt: Att använda jäst som producerar hemoglobin i brödbakning. På Chalmers avdelning Systembiologi är man först i världen med att utveckla jäststammar (genmodifierade) som på ett effektivt sätt kan producera hemoglobin. Denna jäst skall vi använda för brödbakning. Vi kommer att ta fram såväl fina som grova bröd innehållande hemoglobin med hög biotillgänglighet av järn. Vi skall först testa upptaget av järn från dessa bröd i vårt nyligen utvecklade cellmodellsystem bestående av humana tarmceller och leverceller, och med avancerad analysmetodik, följa hem järnet i brödet och efter matspjälkning och upptag i cellmodellen. Utifrån dessa försök väljer vi ut de bästa bröden; alltså de med högst biotillgänglighet av järn och med goda sensoriska egenskaper. Järnabsorption i människa från ett fint och ett grovt bröd testas i försök på människa (ca 15 försökspersoner) med hjälp av radioisotopteknik. Som jämförelse använder vi bröd berikade med järnsalt till samma nivå som i hemoglobinbröden.

Vi skall också med hjälp av vårt cellmodellsystem undersöka hur järn från hemoglobin tas upp, om det är som fritt järn, hela hem molekylen, eller helt hemoglobin. Detta är nämligen inte klarlagt, och viktigt för att vi skall förstå hur man skall göra livsmedel som är gynnsamma för högt järnupptag.

Resultaten från projektet skall utgöra grunden för utveckling av innovativa bröd som är till hjälp för att bekämpa en av världens största näringsbrister. Ett sådant svenskt koncept kan också öka konkurrenskraften för den svenska livsmedelsindustrin.