IJzertekort bij mensen is wereldwijd een probleem. Door toevoeging van ijzer aan voedingsmiddelen kan dit tekort worden aangevuld. Uit recent onderzoek blijkt de toepassing van nano-ijzer hiervoor veelbelovend. Wel is meer onderzoek naar de mogelijke gezondheidsrisico’s van nano-ijzer bij de mens nodig, voordat toepassing van nano-ijzer op brede schaal in voedingsmiddelen kan worden toegelaten.

Nanotechnologie biedt mogelijkheden op het gebied van ‘functional foods’[1]. Een tekort aan ijzer vormt wereldwijd nog altijd een probleem, met name voor vrouwen. Niet alleen in ontwikkelingslanden, maar ook in Europa, waar 1 op de 5 vijf jonge vrouwen een ijzertekort heeft. Dit kan leiden tot bijvoorbeeld vermoeidheid, hoofdpijn en bloedarmoede. Het is bewezen dat het toevoegen van ijzer aan voedingsmiddelen ijzertekort tegen gaat, maar de manier waarop dit veelal gebeurt, is niet optimaal. Conventioneel wordt ijzersulfaat (FeSO4) gebruikt bij ijzerverrijking, maar dit geeft hinderlijke smaakeffecten. Ook wordt ijzer-EDTA Ethyleendiaminetetra-azijnzuur gebruikt, waaruit het ijzer echter slecht door het lichaam wordt opgenomen. Andere mogelijkheden zijn onder meer verrijking met ijzerfosfaat (FePO4) of ijzeroxides, maar beide hebben een lage oplosbaarheid (wat ook de toepassing in voedingsmiddelen bemoeilijkt) en bovendien wordt het ijzer uit deze verbindingen slecht door het lichaam opgenomen. Onderzoekers van het Zwitserse ETH Zürich publiceerden in het voorjaar van 2017 twee wetenschappelijke artikelen over de toepassing van nanotechnologie bij de ijzerverrijking van voedingsmiddelen. Het eerste artikel naar de veiligheid van nanodeeltjes van ijzerfosfaat, welke beter oplosbaar zijn dan conventionele ijzerfosfaatdeeltjes, en een tweede naar de stabiliteit en effectiviteit van een samengesteld materiaal van nano-ijzerdeeltjes (Fe) en fibrillen gemaakt uit wei-eiwitten.

Nanodeeltjes van ijzerfosfaat

De nanodeeltjes van ijzerfosfaat combineren het ontbreken van hinderlijke smaakeffecten van conventionele ijzerfosfaatdeeltjes met een hoge biobeschikbaarheid van ijzer. In het onderzoek werden ratten via de voeding gedurende 90 dagen blootgesteld aan verschillende groottes van nanodeeltjes van ijzerfosfaat in een concentratie van 35 mg Fe/kg kilogram voedsel, of een 10 keer hogere concentratie (die overeenkomt met een dosis circa 100 maal hoger dan de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid voor vrouwen), of aan de ‘gouden standaard’ ijzersulfaat als controle. Halverwege en aan het einde van de studie werden bloedwaarden gecontroleerd om de ijzerstatus te bepalen, en aan het einde werd de stapeling van ijzerdeeltjes in verschillende weefsels bepaald en histopathologie verricht. Er werden daarbij geen toxische effecten opgemerkt. Er was geen significant verschil in ijzeropname en –status tussen de ijzersulfaatgroep en de groepen nanodeeltjes van ijzerfosfaat, wat aangeeft dat de nanodeeltjes van ijzerfosfaat even effectief lijken bij ijzerdeficiëntie als de conventionele methode met ijzersulfaat.

Samengesteld materiaal van nano-ijzer en fibrillen

Het samengesteld materiaal van nano-ijzerdeeltjes (Fe) en fibrillen is, in tegenstelling tot metallische nano-ijzerdeeltjes (Fe), wel stabiel in voedingsmiddelen. De fibrillen zijn gemaakt van het eiwit beta-lactoglobulin, afkomstig uit een bijproduct uit de zuivel industrie (melkwei). In het zure milieu van de maag lossen zowel het eiwit als de nano-ijzerdeeltjes op en kunnen de ontstane ijzerionen gemakkelijk worden opgenomen. In een dierstudie, waarbij ratten met ijzerdeficiëntie werden blootgesteld aan dit materiaal via de voeding (in een concentratie van circa 10 of 20 mg Fe/kg voedsel gedurende 15 dagen) leidde dit tot een hoge biobeschikbaarheid, vergelijkbaar met die van gelijke concentraties van de ‘gouden standaard’ ijzersulfaat. Ten opzichte van ijzersulfaat waren er geen significante verschillen in bloedwaarden, of ijzerstapeling in verschillende organen ten opzichte van gelijke concentraties ijzersulfaat.

KIR kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie/RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu overweging:

De beide Zwitserse studies tonen veelbelovende resultaten voor het verbeteren van de ijzerstatus[2] bij ijzerdeficiëntie via nano-ijzertoepassingen. Om beter zicht te krijgen op eventuele risico’s van dergelijke nano-ijzerdeeltjes voor de mens zal er goed gekeken moeten worden naar de vorm waarin ijzer in het maagdarmkanaal wordt opgenomen: als ijzerion of als deeltje. In het geval dat ijzerdeeltjes worden opgenomen, zal met name naar de mogelijke stapeling in bepaalde organen moeten worden gekeken, ook op langere termijn, omdat de potentiële risico’s door levenslange blootstelling bij mensen mogelijk niet goed door een sub-chronische studie in ratten, zoals bijvoorbeeld is uitgevoerd voor de nanodeeltjes van ijzersulfaat, afgedekt kan zijn.

IJzeroxides en ijzerhydroxides die zijn toegelaten als levensmiddelenadditief (E172) kunnen mogelijk ook nanodeeltjes bevatten, zoals bleek uit de her-evaluatie door de EFSA Europese Voedselveiligheidsautoriteit in 2015. Het concreet en doelbewust toepassen van nano-ijzer in voedingsmiddelen is echter nog niet bekend. Gezien het maatschappelijk nut en de commerciële mogelijkheden ligt een dergelijke toepassing in de toekomst wel voor de hand. Vooral voor het bestrijden of voorkomen van anemie in ontwikkelingslanden of bijvoorbeeld voor het verrijken van vegetarische vleesvervangers, omdat vlees van nature een belangrijke bron is van ijzer.

Voordat een dergelijke toepassing mogelijk zal zijn, zal er wel eerst een toelating van de betreffende nano-ijzermaterialen door EFSA moeten zijn, aldus de ‘Novel food’-wetgeving. Hierbij zal een risico-batenafweging ook een rol spelen, omdat bij een te hoge inname van ijzer (“iron overload”), acuut of op de langer termijn, nadelige gezondheidseffecten kunnen optreden.

Nanodeeltjes van ijzeroxide worden op meer terreinen toegepast in de mens. Zo kan het bijvoorbeeld gebruikt worden als contrastmiddel voor MRI magnetic resonance imaging-beeldvorming[3]. De verdeling en ophoping van nano-ijzer, en daarmee de toxiciteit, kan echter anders zijn dan van conventioneel ijzer (niet in nanovorm).

 

[1]     ‘Functional foods’ zijn voedingsmiddelen waarbij een bestanddeel toegevoegd of juist verwijderd is om de gezondheidswaarde van dat product te verbeteren.

[2]     De ijzerstatus duidt het gehalte van ijzer in het bloed aan, als ook de voorraad opgeslagen ijzer in het lichaam.

[3] MRI-beeldvorming wordt gebruikt om organen in het lichaam zichtbaar te maken (voor medische doeleinden).