Voedingsvezels zijn een heterogene groep van vooral polymere koolhydraten waar verteringsenzymen geen vat op hebben en die daarom niet kunnen worden opgenomen in de dunne darm. De Europese definitie van voedingsvezels luidt: ‘Koolhydraatpolymeren bestaande uit drie of meer monomere eenheden, die in de menselijke dunne darm niet verteerd en niet opgenomen worden en langs fysische, enzymatische of chemische weg uit grondstoffen voor levensmiddelen zijn verkregen en een gunstig fysiologisch effect hebben dat door algemeen aanvaarde wetenschappelijke gegevens wordt gestaafd.’¹

Voedingsvezels zijn in te delen in oplosbare/niet oplosbare en fermenteerbare/niet fermenteerbare vezels.

Fermenteerbare vezels kunnen selectief de groei van bepaalde darmmicrobiota-soorten stimuleren, zoals inuline of fructanen (verzamelnaam voor fructose-ketens van twee tot zestig eenheden) en oligosacchariden (opgebouwd uit drie tot negen enkelvoudige koolhydraten). Tot de laatste behoren fructo-oligosacchariden (FOS), galacto-oligosacchariden (GOS), mannaan-oligosacchariden (MOS), xylo-oligosacchariden (XOS), isomalto-oligosacchariden (IMO), transgalacto-oligosacchariden (TOS), arabinoxylaan-oligosacchariden (AXOS) en sojaboon-oligosacchariden (SBOS).

Tot de fermenteerbare vezels wordt ook resistent zetmeel (RS1, RS2, RS3) gerekend:

• RS1: door de celwand ingesloten en ontoegankelijk zetmeel in onder andere zaden, bonen en volkoren producten.

• RS2: resistente zetmeelgranules. Deze komen voor in onrijpe bananen en rauwe aardappelen. Rijping of koken kan het zetmeel toegankelijk maken.

• RS3: zogenaamd geretrogradeerd zetmeel. Komt voor in verwerkte producten omdat het ontstaat door verhitten of afkoelen, bijvoorbeeld in afgekoelde, gekookte aardappelen of pasta, oudbakken brood of cornflakes.

Een deel van de fermenteerbare vezels wordt gevormd door prebiotica, zoals inuline en FOS die van nature te vinden zijn in ui, banaan, artisjokken, knoflook, asperge, schorseneer, prei, arrowroot, zoete aardappelen en vooral in de aardpeer en de cichoreiwortel. De grote klis, een kruid, bestaat voor 45% uit inuline. De prebiotische GOS komt voornamelijk uit bonen en peulvruchten. Inuline en oligosacchariden zijn er ook in speciale preparaten. Een gevarieerde voeding levert dagelijks al vijf tot tien gram aan niet-verteerbare oligosacchariden. Het gaat hierbij vooral om fructo-oligosacchariden. De aanbevolen dosering voor prebiotica in de vorm van een supplement is dan ook vijf tot tien gram per dag om voldoende effectief te zijn.

Natuurlijk resistent zetmeel komt voor in groene bananen, linzen, zilvervliesrijst, bruine bonen, kikkererwten en aardappelen. Resistent zetmeel ontstaat ook wanneer graanproducten zoals volkoren pasta, aardappelen en rijst worden gekookt en vervolgens weer worden afgekoeld. Het eten van het gekoelde product (bij voorkeur na ongeveer 24 uur afkoelen) levert een hoog gehalte van resistent zetmeel. Fermenteerbare vezels zijn tevens oplosbaar.

Oplosbare vezels met een hoog moleculair gewicht en een hoge viscositeit, zoals pectine, bètaglucanen en guargom, zorgen voor een viskeuze, gelachtige darminhoud waardoor de absorptiesnelheid van onder meer glucose en cholesterol in de dunne darm vermindert.^2,3,4 Ze komen voor in groente, fruit, aardappelen, peulvruchten, haver, gerst, gommen en zeewieren. Ze zijn tevens fermenteerbaar en vallen ook onder prebiotica.

Niet-oplosbare vezels zoals cellulose, hemicellulose en lignine, binden vooral veel water, prikkelen de darmen en dragen bij tot een zachte, volumineuze ontlasting in de dikke darm en een regelmatige stoelgang.⁵ Ze komen voor in onder andere graanproducten, zemelen, erwten en bonen, leveren geen energie en zijn bovendien langzaam tot slecht fermenteerbaar en niet viskeus.

Prebiotica

Uit bovenstaande blijkt dat niet alle voedingsvezels zich ook prebiotisch gedragen.
De meest recente definitie van prebiotica is afkomstig van de International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP): een substraat dat selectief wordt gebruikt door een gastheer-micro-organisme ten behoeve van een ​​gezondheidsvoordeel.⁶ Een prebioticum moet aan bepaalde criteria voldoen:^7,8

• weerstand tegen de spijsvertering in de bovenste delen van het spijsverteringskanaal;

• fermenteerbaar door de darmbacteriën;

• gunstige effecten op de gezondheid van de mens;

• selectieve stimulatie van de groei van darmbacteriën en probiotica (alleen de goede bacteriën mogen groeien);

• stabiel in voedselverwerking (mag niet verloren gaan door bijvoorbeeld koken of snijden).

Tot de prebiotica behoren daarom niet alleen fermenteerbare voedingsvezels, maar ook fytochemicaliën (polyfenolen) en bepaalde vetzuren (geconjugeerd linoleenzuur, CLA). De meest veelbelovende prebiotica, zoals in vitro en in vivo onderbouwd, zijn de oligosacchariden.

Fermentatie en metabolieten

Tijdens het fermentatieproces van prebiotica ontstaan diverse metabolieten, waarvan de korteketenvetzuren (KKVZ) de meeste impact lijken te hebben. De saccharidesamenstelling van de prebiotica bepaalt de onderlinge verhouding van de KKVZ azijnzuur (acetaat), propionzuur (propionaat) en boterzuur (butyraat).⁹ Bij hoge KKVZ-productie door fermentatie zal de pH in de darm dalen tot een niveau tussen 5,5 en 6,0.¹⁰ Dat is aanzienlijk zuurder dan wanneer maar weinig fermentatie plaatsvindt (6,0 tot 6,5). Een ‘zuurdere’ darm (lagere pH) is kenmerkend voor een gezond colonmetabolisme. Het belemmert de groei van bepaalde pathogene bacteriën en bevordert de groei van bifidobacteriën en melkzuurbacteriën. Een minder zure darminhoud (pH-verhoging) is een indicator van ziekteprocessen. Bij een lage pH worden mineraalcomplexen opgelost en kunnen mineraalionen (calcium, magnesium en zink) alsnog worden opgenomen.

Korteketenvetzuren zijn in water oplosbaar, worden grotendeels in het bloed opgenomen en worden verder in de stofwisseling van het lichaam gebruikt. Azijnzuur kan opgenomen worden in de spier-, nier-, hart- en hersenenstofwisseling en als energiebron dienen voor spierweefsel. Het transport naar en de metabolisatie van KKVZ in de lever, spieren en perifere weefsels draagt voor 7 tot 8% bij aan de energieproductie in het lichaam. Boterzuur bijvoorbeeld, kan opgenomen worden in het dikke darm-epitheel als brandstof, maar ook als regulator van normale darmcelgroei en -differentiatie.¹¹ Andere fermentatiemetabolieten zoals alcohol, barnsteenzuur, pyrodruivenzuur en melkzuur kunnen verder worden omgezet tot KKVZ. Producten die resulteren uit eiwit- en aminozuurfermentatie (proteolytische fermentatie) zijn onder meer paracresol, indolen, amines, ammonia en fenolische componenten. Een verhoogde proteolytische fermentatie gaat ten koste van de koolhydraatverwerkende (saccharolytische) fermentatie en kan nadelig zijn voor de gezondheid.¹²

Invloed op darmmicrobiota

Wat weten we nu over de impact van verschillende prebiotica op het darmmicrobioom? Een recente review analyseerde de impact van diverse soorten prebiotica op de samenstelling van de darmmicrobiota.¹³ De studies zijn geselecteerd op basis van de toepassing van moderne technologieën (vooral RNA-sequencing) om de darmmicrobiota in kaart te brengen.

In negentien humane studies werden de effecten onderzocht van fructanen (FOS/inuline) op de dikke darmmicrobiotia. Ze bevestigden de selectieve stimulatie van bifidobacteriën, in het bijzonder B. adolescentis. Consumptie van fructanen resulteerde in een ofwel sterk ofwel gemiddeld ofwel geen effect op de totale microbiota-samenstelling (alfa-diversiteit). Er is meer onderzoek nodig om het effect van verschillende fructaantypes, fructaanmixen, doses en ketenlengtes op de menselijke darmmicrobiota, soortdiversiteit en de globale samenstelling vast te stellen. Ook is er behoefte aan informatie over het effect van fructanen op specifieke delen van het maag-darmkanaal.

Zo’n elf studies in deze review onderzochten het effect van GOS, XOS en AXOS op de darmmicrobiota. GOS had een duidelijk bifidogeen effect en verhoogde de relatieve rijkdom van enkele andere bacteriegroepen, vergelijkbaar met inuline. XOS en AXOS lijken ook een bifidogeen effect te hebben, maar hierover zijn onvoldoende data met moderne technologieën beschikbaar.

Naar het effect van andere fermenteerbare voedingsvezels zoals resistent zetmeel, polydextrose (PDX), bètaglucanen, arabische gom, konjac glucomannaan en gehydrolyseerde guarzaden op de darmmicrobiota keken 23 studies. Deze prebiotica stimuleerden meer verschillende bacteriesoorten, waarbij vaak de ruminococcaceae betrokken waren.

Sinds het begin van het onderzoek naar prebiotica in het algemeen is het gebruik ervan geassocieerd met het stimuleren van actinobacteria, voornamelijk het geslacht bifidobacterium in het menselijk colon. In de initiële studies naar het microbiële effect van fructanen (FOS/inuline) lag de focus dan ook op het bifidogene effect, wat op basis van in-vitro-onderzoek de meest voor de hand liggende uitkomst leek. Uit een van deze studies kwam naar voren dat fermentatie van inuline was geassocieerd met verhoogde butyraatspiegels. Dit ondanks het feit dat fermentatie door bifidobacteriën in vitro leidt tot acetaat en lactaatproductie. ¹⁴ Hieruit blijkt betrokkenheid van andere dikke darmbacteriën dan bifidobacterium die lactaat en acetaat omzetten in butyraat.

In het algemeen stellen de auteurs van deze review dat de reactie op prebiotica heel verschillend is wat betreft de mate van respons en de individuele respons op een specifiek prebioticum, wat vermoedelijk te maken heeft met de samenstelling van het microbioom bij aanvang. Bij de meeste mensen overheersen bacteroidetes en firmicutes in de darm, met daarbij nog wat actinobacteria, proteobacteria en verrumicrobia, naast eencellige micro-organismen (archaea kingdom).¹⁵ Individuele variatie in de microbiota in het colon kan ertoe leiden dat mensen verschillend reageren op dezelfde voeding en dus ook op prebiotica. Ook het voedingspatroon, genetica van de gastheer en interventieparameters (duur van de interventie en dosis) hebben invloed op de respons.

Er is duidelijk behoefte aan een meer systematische benadering die de impact van prebiotica op het darmmicrobioom faciliteert, biomarkers vaststelt die de darmmicroben linken aan gezondheid en de persoonlijke respons van de microbiota van een individu op prebiotica in kaart brengt. Een mooi voorbeeld is die van Israëlische onderzoekers die op basis van de samenstelling van darmmicrobiota van 800 proefpersonen een algoritme ontwikkelden waarmee een persoonlijk voedingsadvies kon worden samengesteld dat verhoogde bloedsuikers na een maaltijd succesvol kon verlagen.¹⁶

Gezondheidseffecten van fermentatie

De fermentatie van prebiotica in de dikke darm heeft verschillende gezondheid bevorderende effecten.^17,18 De belangrijkste is een toename van de bacteriële biomassa: elke 100 gram niet-verteerbare koolhydraten produceert ongeveer 30 gram bacteriën. Dat bevordert de darmpassage. Een vlotte darmpassage beperkt zowel de vorming van als de blootstelling aan toxische stikstofverbindingen en andere mogelijk carcinogene of genotoxische stoffen.

Andere voordelen zijn nog onvoldoende wetenschappelijk bewezen, omdat die gebaseerd zijn op observationele studies of de uitkomsten van klinische studies niet eenduidig zijn. Er zijn aanwijzingen voor bescherming tegen hart en vaatziekten door reductie van cholesterolspiegels in het bloed (bètaglucanen, psyllium, pectine en guargom), verlaging van de kans op diabetes type II door regulering van bloedglucosespiegels, minder risico op coloncarcinoom, stimulatie van het immuunsysteem, toename in de absorptie van calcium, magnesium en mogelijk ijzer, verlichting van symptomen van maagzweren en vaginale schimmelinfecties, bescherming tegen obesitas, vermindering van lactose-intolerantie, verlaging van de kans op en de duur van darminfectie en antibiotica-geassocieerde diarree.¹⁹

Vertaalslag naar de praktijk

Bij het geven van voedingsadviezen spreken we meestal over voedingsvezels. Niet alle voedingsvezels zijn prebiotica en daarom zijn ook hun gezondheidseffecten zo verschillend. De voedingsmiddelen die wij consumeren, bevatten niet één enkel vezeltype maar een mengsel van vele verschillende soorten vezels. Eigenschappen als oplosbaarheid, fermenteerbaarheid en viscositeit zijn belangrijke aspecten van het effect dat voedingsvezels hebben in het lichaam. Juist omdat deze effecten zo verschillend zijn, is het belangrijk voedingsvezels uit zoveel mogelijk verschillende bronnen te consumeren.

Al in 2006 heeft de Gezondheidsraad een 'Richtlijn voor de vezelconsumptie' gepubliceerd. Voor volwassenen luidt die richtlijn dagelijks 14 gram vezel per 1.000 kilocalorieën. Dat betekent 30 gram voedingsvezels per dag voor vrouwen en 40 gram voor mannen. Dit geldt voor vezels die van nature voorkomen in voedingsmiddelen. Voor kinderen geldt het advies de vezelconsumptie geleidelijk te laten toenemen met de leeftijd.

Op dit moment krijgen volwassenen in Nederland gemiddeld twintig gram vezels per dag binnen, zo blijkt uit de Voedselconsumptiepeiling 2012-2016.²⁰ Daarvan leveren graan en graanproducten 43%. De rest is afkomstig uit groenten, fruit, noten, olijven en aardappelen. Hier is dus nog wel wat winst te behalen.

Ten slotte moet er rekening mee worden gehouden dat een overdosis aan fermenteerbare vezels kan leiden tot flatulentie en diarree. Dit is echter ook een kwestie van langzaam opbouwen en gewenning. Bovendien hebben niet alle prebiotica hetzelfde effect op de darm. Inuline kan al symptomen veroorzaken bij lage doses (10 g), terwijl van andere prebiotica zoals polydextrose en resistent zetmeel tot 50 g per dag zonder symptomen geconsumeerd kan worden.^21,22