2016 Ryslinge Efterskole Charlotte Høy Andersen [GLUTENFRI KONTRA FULDKORN] Hvorfor får man cøliaki? Skyldes det behandlingen af hveden, og kan mængden af glutenintolerante nedsættes ved at gå et par skridt tilbage i brødbagningen?
Præsentation Indledning Du må aldrig mere spise brød, kager og pizza. Hvordan vil du have det med at få det svar? På en efterskole vil der efter statistikkerne være 1-2 unge mennesker med cøliaki, glutenintolerance. Disse unge mennesker må leve glutenfrit resten af deres liv, men hvorfor - og hvorfor er tallet stigende? Problemformulering Jeg vil gerne undersøge, hvorfor man får cøliaki. Derudover vil jeg gerne undersøge, om den stigende mængde glutenintolerante mennesker kan nedsættes eller helt undgås med fokus på forebyggelse og behandling. Hypotese Jeg forventer, at det stigende antal glutenintolerante skyldes den vestlige verdens ønske om et luftigt hvidt brød. Min hypotese er, at hvis vi begynder at bruge hele kernen (kim, skal, endosperm) i højere grad end nu, hvor det meste brød kun bages med endospermen, vil mængden af glutenintolerante kunne nedsættes. Jeg tror, at kimen og skallen i hvedekernen hjælper med nedbrydelsen af gluten. Ny hypotese: Jeg forventer, at der bliver dannet ekstra enzymer i hvedekernen, når brødet er bagt med surdej, da mælkesyrebakterierne måske kan deaktivere gluten i brødet, samtidig forventer jeg, at hvis brødet hæver i længere tid, er det muligt for glutenintolerante mennesker at indtage langtidshævet brød. Grundet den teori, tror jeg, at det i teorien er muligt at udvinde et enzym fra hvedekernen, kim eller skal, som kan hjælpe med nedbrydelsen af gluten, så glutenintolerante mennesker har mulighed for at indtage et kosttilskud med enzymet, så de igen kan spise gluten. Resultater (fortsættelse side 9) Det første forsøg viser, at glutenindholdet er større i det udenlandske mel end det danske mel samt højere i hvedemelet end fuldkornsmelet, derfor kan den stigende mængde cøliakiramte skyldes det udenlandske fintformalede mel, og derfor vil det ud fra dette forsøg give god mening, at mængden af glutenintolerante kan nedsættes ved brug af dansk fuldkornsmel. Mit andet forsøg viser, at der er mindre gluten i surdejs- og langtidshævet brød. Indhold Præsentation... 1 Cøliaki... 2 Materialer og metoder... 3 Resultater, perspektivering, konklusion og videre arbejde... 9 Kontakter... 10 Bibliografi... 11 Bilag 1... 12 Bilag 2... 13 Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 1
Cøliaki Cøliaki, glutenintolerance, er en kronisk tyndtarmssygdom, der udløses af hvede, rug og byg. De nævnte produkter indeholder alle proteinet, der populært set går under navnet gluten. Sygdommen Gluten er en overordnet betegnelse for proteinerne gliadin og glutenin (indeholder peptidsekvenser 1 ), hvor cøliakipatienter reagerer på gliadin. Cøliaki er en fødevareallergi mod gluten, dog udløses allergien ikke ved, at der dannes IgE, som allergi normalt betegnes efter, derfor bliver cøliaki ikke normalt opfattet som en allergisk sygdom. Cøliakipatienter, der spiser gluten har et forhøjet indhold af antistoffet antitransglutaminase. Cøliaki genkendes ofte ved kronisk besvær som træthed, mavesmerter, diarré og oppustet mave, men symptomerne er meget varierende, derfor kan diagnosen være svær at stille. Hvis man går rundt med ubehandlet cøliaki, er dødeligheden fire gange større end hos folk uden cøliaki, og der er større risiko for at udvikle tarmkræft 2. Figur 1 - Selvproduceret tegning af inflammation ved cøliaki. Forstørrelse ses i bilag 1. Tyndtarmen Når cøliakipatienter indtager gluten, genkendes gliadin som fremmede, derfor startes en betændelsesreaktion (se figur 1), så gliadinpartiklerne fjernes, dette medfører dog, at fimrehårene i tyndtarmen ødelægges (se figur 2). Når fimrehårene ødelægges nedsættes evnen til at optage føde i kroppen. Når kroppens eget immunforsvar bekæmper sig selv (her tyndtarmen), betegnes sygdommen som autoimmun. Målgruppe og udbredelse Figur 2 http://www.foedevarestyrelsen.dk/publikationer/alle%20publikationer/200 9224.pdf Cøliaki er delvist genetisk bestemt, men det er endnu ikke bestemt, hvad der skal til før man får cøliaki. Man mener, at det kræver påvirkning udefra fx indtagelse af store mængder gluten ifølge den nuværende forskning 3. 1 En kort forbindelse af aminosyrer 2 http://www.dr.dk/nyheder/indland/45000-har-glutenallergi-uden-vide-det 3 Citeret af Steffen Husby Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 2
De fleste glutenintolerante mærker de første symptomer som børn, men en del får først symptomer som 30-årige eller ældre. Kun én ud af syv har klare symptomer på cøliaki, hvilket gør diagnosen svær at stille. Allan Linneberg fra Glostrup Hospital fortæller: Jeg tror, forekomsten blandt voksne danskere ligger på omkring 1 procent. Hvis det holder stik, så vil det kun være toppen af isbjerget, vi ser i dag. Den største del af tilfældene er under vandoverfladen, og dem ser vi faktisk ikke. (dr.dk, 2012) I dag er det bevist at ca. 0,5 % af befolkningen har cøliaki, men mange går rundt uden en diagnose, så tallet er meget usikkert. Det er bevist, at glutenintolerante personer har en ringere livskvalitet end ikke-glutenintolerante (Steffen Husby). Materialer og metoder Første forsøg Test af glutenindholdet i forskellige hvedemelstyper Formål: Jeg vil gerne finde ud af, om glutenindhold og smag varierer fra rent hvedemel til fuldkornsmel, fra land til land og fra forarbejdet mel til hjemmelavet mel. Hypotese: Jeg forventer, at glutenindholdet er større i det almindelig rene hvedemel, da det kun indeholder endospermen. Materialer: Hjemmelavet sigtet mel Hjemmelavet fuldkornsmel Almindeligt hvedemel Almindeligt fulkornsmel Italiensk hvedemel (pizzamel) Jyttemel (glutenfrit - negativ kontrol) Vand Gær Salt Ren gluten PBS-buffer Bradford protein Assay Spektofotometer Brødet bages ud fra en grundejsopskrift, der er ens for alle. Bemærk: vandmængden er ikke ens for alle, da de forskellige meltyper kræver forskellige mængder. Glutenmængden måles ud fra Bradford Protein Assay (se bilag 2). Figur 3: De seks meltyper. Fra venstre ses sigtet hjemmekværnet mel, groft hjemmekværnet mel, pizzamel, alm. hvedemel, jyttemel og alm. fuldkornshvedemel. Figur 4: 4 g gær tilsættes. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 3
Figur 6: Lunkent vand tilsættes. Figur 5: 1/3 teske salt tilsættes. Figur 7: Dejene æltes i 5 min. Figur 8: Dejene hæver til dobbelt størrelse. Figur 9: Dejene har hævet, og der ses forskel på hævningen af dejene. Figur 10: Dejene formes til små franskbrød og efterhæver. Der ses strukturelle forskelle på brødene. Figur 11: Brødene er bagt. Der ses tydelig forskel på brødenes udseende. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 4
Figur 12: 1 g brødprøve opløses i 10 ml PBS-buffer. Figur 13: 3 ml opløst brødprøve uden klumper overføres til et rent reagensglas. 0,5 ml Bradford-reagens tilsættes. Der sker en øjeblikkelig farvereaktion. Prøven inkuberer i 5 min ved 20-25 o C. Figur 14: 2 ml prøve og 1 ml PBS-buffer overføres til kuvetter. Figur 15: Spektofotometeret kalibreres og kontrolforsøgene analyseres, hvorefter brødprøverne analyseres. Kontrolforsøgene med ren gluten, PBS-buffer og Bradford-reagens overføres også med 1 ml PBS-buffer. Resultater: Ved første analysering med bølgelængden 450 nm (højeste udsving i kontrolforsøget på grafen fra spektofotometeret) kom følgende resultater: Prøve Hj. grov Hj. fint Al. grov Al. fint Pizzamel Jyttemel Absorbans 0,504 1,274 0,985 0,823 0,972 0,826 Prøverne gav ikke det ønskede resultat, da det hjemmelavede fine mel og jyttemelet (glutenfrit) havde en høj absorbans, og tallene virker generelt forkerte, så jeg ville prøve med en ny bølgelængde, 596 nm (bruges i den videnskabelige artikel i bilag 2), som gav følgende resultater: Prøve Hj. grov Hj. fint Al. grov Al. fint Pizzamel Jyttemel Absorbans 0,166 0,705 0,425 0,286 0,506 0,331 Prøverne blev mere sandsynlige, men stadig ikke gode. Jeg kunne rent visuelt se, at prøverne havde mistet farve, så jeg valgte at lave både kontrolforsøg og brødforsøg om, da kunne give mig et bedre billede af glutenindholdet. Jeg målte igen med 596 nm: Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 5
Prøve Hj. grov Hj. fint Al. grov Al. fint Pizzamel Jyttemel Absorbans 0,159 0,899 0,400 0,841 0,819 0,256 Prøverne gav et bedre resultat, selvom det hjemmelavede fine mel gav et højt udslag, som kan skyldes mange ting (se mere under fejlkilder). Jyttemelet gav også et lille udslag, men det kan skyldes kontaminering under forsøget. Jeg valgte at regne g/ml ud på de sidste resultater gennem ligningen fra kontrolforsøgenes standardkurve (f(x)=2,18x+0,15), der ikke er helt præcis, men giver et godt billede af resultatet. Prøve Hj. grov Hj. fint Al. grov Al. fint Pizzamel Jyttemel g/ml 0,497 g/ml 2,110 g/ml 1,022 g/ml 1,983 g/ml 1,935 g/ml 0,708 g/ml Proteinmængde (ikke kun gluten) per 100 g, aflæst på pakken: Prøve Hj. grov Hj. fint Al. grov Al. fint Pizzamel Jyttemel Gram 6 g 8 g 10 g 12 g 12 g 7,7 g Mine tests og proteinmængden på pakken hænger altså godt sammen, da man skal tage højde for at der på pakken er andre proteiner end gluten, som almindevis er 80 % af almindelig hvedemel. Teori bag forsøget: Forsøget viser, at glutenindholdet er større i brødet fra udlandet (hvis der ses bort fra det sigtede hjemmelavede mel), hvilket skyldes den øgede solpåvirkning og øgede vandoptagelse pga. udmalingsgraden, som det udenlandske mel har. Det er bl.a. derfor, at bagerne i Danmark foretrækker udenlandsk mel, da det kan give længere proteinkæder - og et luftigere brød. Jeg mener efter dette forsøg, at cøliakien kan skyldes brugen af udenlandsk mel, da danskernes kroppe ikke er vant til at nedbryde et så glutenholdigt produkt, derfor siger kroppen stop på et tidspunkt. Forekomsten af glutenintolerante i Italien er markant mindre end i Danmark, det ligger nemlig på 0,4 % af befolkningen mod Danmarks 1 %. Fuldkornsmelet har en lavere glutenprocent, da melet også indeholder skal og kim. Jeg mener, der findes enzymer i skal/kim, som kan hjælpe med nedbrydelsen af gluten, og dermed forringe forekomsten af cøliaki. Fejlkilder: Glutenindholdet kan variere fra opskrift til opskrift, da forskellige stoffer og temperaturer kan påvirke glutenindholdet. Man må ikke genbruge skålene, da det kontaminerer prøverne. Ved prøveudtagning vil der altid være en sandsynlighed for at proteinet ikke er homogent blandet, så der findes mere protein i den bestemte prøve, derfor vil man ofte lave mange prøver, som jeg ikke gjorde. Prøverne blev ikke centrifugeret, da vi ikke have en centrifuge til rådighed, så der kan have været små brødstykker, kan ødelægge prøven. Man kan vælge den forkerte bølgelængde, som ikke passer med gluten. På trods af de mange fejlkilder, er Bradford Protein Assay den mest troværdige måde at måle glutenindholdet på. Forsøget kan udføres fejlfrit som vist i bilag 2. Konklusion: Jeg kan ud fra dette forsøg konkludere, at der er mere gluten i udenlandsk mel samt i ren hvedemel. Den højere mængde af gluten vil efter min teori øge risikoen for cøliaki ved indtagelse. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 6
Andet forsøg Fremprovokering af nedbrydningsenzymer v. langtidshævning og surdej Formål: Jeg vil undersøge, om der dannes ekstra enzymer med langtidshævning og/eller surdej. Enzymerne påvises vha. mængden af gluten, da gluten burde blive nedbrudt ved langtidshævning eller surdej. Hypotese: Jeg tror, der bliver dannet ekstra enzymer ved langtidshævet fuldkornsbrød og surdejsbrød, hvilket kan hjælpe med nedbrydningen af gluten i kroppen, og dermed mindske risikoen for cøliaki. Materialer: Hvedemel Hjemmelavet fuldkornsmel Surdej Gær Vand Salt PBS-buffer Bradford protein assay Spektofotometer Centrifuge Ren gluten Beskrivelse: Der blev bagt langtidshævet hvedebrød, korttidshævet hvedebrød, langtidshævet fuldkornsbrød, korttidshævet fuldkornsbrød, langtidshævet surdejshvedebrød, korttidshævet surdejshvedebrød, langtidshævet surdejsfuldkornsbrød og korttidshævet surdejsfuldkornsbrød. De almindelige brød bages med gær, mens det kort- og langtidshævede surdejsbrødet bages med surdej. Det korttidshævede brød hævede i 1-2 timer, mens det langtidshævede brød hævede over natten. Fuldkornsbrødet blev bagt med hjemmelavet fuldkornsmel. Jeg optimerende min testmetode fra første forsøg for at minimere fejlkilderne. Figur 15: Seks ud af otte deje. Der er ikke dejprøver af det korttidshævede surdejsbrød. Figur 16: De otte forskellige typer brød. Der vejes 1 gram prøve af, som tilsættes i 10 ml PBS-buffer. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 7
Figur 17: 1 ml Bradford-reagens tilsættes, blandes og inkuberer Figur 18: 2x2 ml af hver prøve overføres til eppendorfrør, og i 5 min ved 20-25 o C. sættes i en centrifuge med 5000 g i 10 sek. Figur 19: Prøvens absorbans måles i et spektofotometer. Figur 20: De færdige brødprøver. Resultater: Dejprøver (gram/ml aflæses fra en standardkurve fra kontrolforsøgene): Prøve lang tid. hvede, lang tid lang tid hvede, lang tid hvede Absorbans 0,534 0,510 0,539 0,648 0,517 0,335 X X Gram/mL 0,04 0,05 0,04 0,01 0,05 0,10 x x Brødprøver (gram/ml aflæses fra en standardkurve fra kontrolforsøgene): Prøve lang tid. hvede, lang tid lang tid hvede, lang tid hvede hvede, hvede, Absorbans 0,229 0,218 0,257 0,316 0,198 0,200 0,285 0,215 Gram/mL 0,13 0,13 0,12 0,10 0,14 0,14 0,11 0,13 Resultatet af prøverne viser, at mængden af gluten er højest i det almindelige (ikke surdej) og korttidshævede brød, hvilket passer godt sammen med min hypotese, dog er der ikke markant forskel på glutenindholdet. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 8
Teori: Der vises ikke markant forskel på glutenindholdet, hvilket kan skyldes, at jeg tester på gluten og ikke enzymerne i brødet. Der vises stadig en stor mængde gluten i det langtidshævede- og surdejsbrød, men det kan skyldes, at gluten kan blive deaktiveret af surdejsbrød og langtidshævet brød, så det stadig er i brødet, men ikke kan skade den glutenintolerante. Der er markant mindre gluten i dejen, men jeg mener, at det skyldes, at dejen indeholder meget vand, så gluten findes ikke i en så koncentreret form. Fejlkilder: Dejprøverne kan være upræcise, da de alle har fået lov til at hæve videre efter prøveudtagning. Prøverne kan blive kontamineret under bagning eller prøveudtagning. Der kan have ligget en glutenklump, der hvor prøven udtages. Konklusion: Det er sandsynligt, at glutenintolerante godt kan spise brød, hvis det er langtidshævet eller et surdejsbrød, selvom prøverne kun viser en lille forskel, så kan det være en antydning til ekstra nedbrydningsenzymer ved bagemetoden. Resultater, perspektivering, konklusion og videre arbejde Resultater Det første forsøg viser, at glutenindholdet er større i det udenlandske mel end det danske mel samt højere i hvedemelet end fuldkornsmelet, derfor kan den stigende mængde cøliakiramte skyldes det udenlandske fintformalede mel, og derfor vil det ud fra dette forsøg give god mening, at mængden af glutenintolerante kan nedsættes ved brug af dansk fuldkornsmel. Det har været svært at finde en metode, der kan teste for glutenmængden i en prøve, derfor måtte jeg bruge længere tid end forventet på første forsøg. Perspektivering Hvis det er muligt at mindske mængden af glutenintolerante ved i højere grad at spise fuldkornsbrød eller delvist fuldkornbrød samt langtidshævet eller surdejsbrød, mener jeg, at vi som stat gennemsnitligt vil få en højere livskvalitet. Samtidig vil vi få færre udgifter i sygehusvæsnet, da cøliakipatienterne ikke har brug for vejledning, det er også sandsynligt, at der vil komme færre tarmkræfttilfælde, da vi passer bedre på vores tarme ved at spise fuldkornsbrød. Selvom vi som stat vil få det bedre uden så meget cøliaki, så ligger spørgsmålet i, om vi som danskere ønsker at ændre vores madvaner i sådan grad, da fuldkorns- og surdejsbrød smager anderledes, kan nogle personer måske finde nydelse i det hvide brød, men ikke i fuldkornsbrødet. Er vi klar til denne tilvænning? Ved mit første forsøg lavede jeg en uvidenskabelig smagstest, hvor en overvægt bedst kunne lide det hjemmelavede fuldkornsbrød, mens det almindelige hvide brød lå lige bag. Det hvide brød delte dog vandene, da flere syntes, det manglede smag. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 9
Konklusion Der er mere gluten i brød kun indeholdende fintformalet mel, som samtidig kun har hævet i og ikke indeholder surdej, hvilket øger risikoen for cøliaki efter min teori. Derfor skal borgere i det danske samfund blive bedre til at spise fuldkorns-, langtidshævet - og surdejsbrød da det kan mindske mængden af kommende glutenintolerante, og dermed får vi gennemsnitligt set også en befolkning med højere livskvalitet. Jeg håber på, at det er muligt at udvinde et enzym fra hvedekernen, som kan dyrkes og bruges som kosttilskud til glutenintolerante, men disse forsøg kan jeg på nuværende tidspunkt ikke undersøge, da testene skal foregå på mennesker eller lignende. Videre arbejde Jeg vil gerne undersøge videre på teorien om at kunne udvinde et enzym fra hvedekernen som et kosttilskud. Kontakter Steffen Husby, professor, overlæge og forskningsleder indenfor cøliaki ved OUH Besøg ved Steffen Husby, OUH d. 7.1.2016: Steffen har hjulpet mig med baggrundsviden om cøliaki og livskvaliteten hos glutenintolerante og ikke-ramte mennesker samt relevant information om nuværende forskning indenfor cøliaki. Dansk Cøliaki Forening Jeg har gennem Dansk Cøliaki Forening fået bekræftet, at der endnu ikke er en fastlagt grund til cøliaki. Der er taget kontakt, som er bekræftet, men der afventes svar. Der er taget kontakt, som er blevet bekræftet, men der afventes svar. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 10
Bibliografi Academy, B. (20. september 2015). Biotech Academy. Hentede 11. april 2016 fra http://www.biotechacademy.dk/undervisningsprojekter/gymnasialeprojekter/enzymer/teori/protease Arthur Schoenstadt, M. (14. oktober 2013). emedtv. Hentede 22. januar 2016 fra http://celiacdisease.emedtv.com/celiac-disease/celiac-disease-statistics.html Astma-Allergi Danmark. (december 2009). Hentede november 2015 fra http://allergi.astmaallergi.dk/foedevarer/omfoedevareallergi/coeliakinaarduikketaalergluten Burkhart, A. (December 2012). www.theceliadmd.com. Hentede 07. december 2015 fra http://theceliacmd.com/the-celiac-md-articles/are-supplements-to-digest-gluten-safe-and-useful/ Dagens Medicin. (16. september 2013). Hentede December 2015 fra http://www.dagensmedicin.dk/karriere/navne/steffen-husby/ dr.dk. (26. september 2012). Hentede november 2015 fra http://www.dr.dk/nyheder/indland/45000-harglutenallergi-uden-vide-det Fødevarestyrelsen. (december 2009). Hentede november 2015 fra http://www.foedevarestyrelsen.dk/publikationer/alle%20publikationer/2009224.pdf Mølle, H. R. (2009). Hjemmebagt. Gyldendal. Netdoktor.dk. (15. juni 2014). Hentede 17. januar 2016 fra http://www.netdoktor.dk/sygdomme/fakta/levnedsmiddelallergi.htm Oluf Lorentzen. (u.d.). Hentede Februar 2016 fra http://www.oluf.no/matglede/artikler/italiensk-mel/ Risgaard, H. (2009). Hjemmebagt. København: Gyldendal. sundhed.dk. (10. juni 2015). Hentede november 2015 fra https://www.sundhed.dk/sundhedsfaglig/laegehaandbogen/mave-tarm/tilstande-ogsygdomme/tyndtarm/coeliaki/ sundhed.dk. (10. 06 2015). Hentede 11. 12 2015 fra https://www.sundhed.dk/sundhedsfaglig/laegehaandbogen/mave-tarm/tilstande-ogsygdomme/tyndtarm/coeliaki/ sundhed.dk. (21. juni 2015). Hentede november 2015 fra https://www.sundhed.dk/borger/sygdomme-aaa/mave-og-tarm/sygdomme/coeliaki/coeliaki-oversigt/ Whitley, A. (2009). Bread Matters. I A. Whitley, Bread Matters (s. 41-42). Fourth Estate. Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 11
Bilag 1 Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 12
Bilag 2 Hele artiklen: http://www.aaccnet.org/publications/cc/backissues/1994/documents/71_434.pdf Charlotte Høy Andersen - Ryslinge Efterskole Side 13