De spijsvertering is een veel te complex proces om zomaar in naakte cijfers te kunnen omzetten. Het aantal calorieën dat de labels van voedingsproducten vermelden, kan door vele oorzaken aanzienlijk verschillen van het aantal dat we werkelijk uit die voeding halen.
Op een van de meer bizarre momenten uit mijn carrière onderzocht ik gigantische, kegelvormige hopen uitwerpselen van emoes – die wat gekke Australische bloedverwanten van de struisvogel. Ik probeerde uit te zoeken hoeveel zaden de hele weg doorheen het spijsverteringsstelsel van de emoe voldoende ongeschonden aflegden om toch nog te kunnen ontkiemen. Mijn collega’s en ikzelf plantten duizenden van die zaden en wachtten af. Na een tijdje schoten uit de bodem kleine jungles tevoorschijn.
Het is duidelijk dat planten die door emoes worden gegeten, zaden ontwikkelden die het verteringsproces van de dieren relatief intact kunnen overleven. Terwijl de vogels zoveel mogelijk calorieën proberen te halen uit de vruchten – ook uit de zaden – beschermen de planten zo goed mogelijk hun nageslacht. Hoewel ik me er toen niet van bewust was, realiseerde ik me later dat ook mensen een soort worstelpartij aanvatten met het voedsel dat ze eten. Bij dat gevecht schatten ze de grootte van de buit – het aantal calorieën – helemaal verkeerd in.
Voedsel levert het lichaam de energie die het nodig heeft. Spijsverteringsenzymen in de mond, de maag en de darmen breken complexe voedselmoleculen af in eenvoudiger structuren, zoals suikers en aminozuren, die met de bloedstroom naar al onze weefsels worden getransporteerd. Onze cellen gebruiken de energie die in de chemische verbindingen van deze eenvoudiger moleculen is opgeslagen om op een normale manier te blijven functioneren.
De hoeveelheid energie die in al ons voedsel beschikbaar is, meten we met een eenheid die we calorie noemen. Eén kilocalorie is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur van één kilogram water met één graad Celsius te doen stijgen. Vetten leveren ongeveer negen calorieën per gram, koolhydraten en eiwitten slechts vier. Vezels bieden slechts een povere twee calorieën. De enzymen in het menselijke spijsverteringsstelsel hebben het immers erg moeilijk om ze in kleinere moleculen te scheiden.
Elke vermelding van het aantal calorieën die u ooit op een label van voedingsproducten vermeld zag, is gebaseerd op deze schattingen of op kleine afwijkingen ervan. De schattingen suggereren dat de negentiende-eeuwse laboratoriumexperimenten waarop ze gebaseerd zijn, op accurate wijze aangeven hoeveel energie verschillende mensen met verschillende lichamen uit veel verschillende soorten voedsel halen. Recent onderzoek toont nu echter aan dat deze veronderstelling, op zijn best, veel te simplistisch is.
Om accuraat te berekenen hoeveel calorieën iemand in het totaal uit een bepaald soort voedsel haalt, moeten we rekening houden met een duizelingwekkend aantal factoren. Zo is er de vraag of sommige voedingsmiddelen zelf zo evolueerden dat ze het spijsverteringsproces kan overleven; er is het gegeven dat koken, bakken, opwarmen in de magnetron of flamberen de structuur en de chemische samenstelling van het voedsel wijzigt; er is de hoeveelheid energie die het lichaam nodig heeft om verschillende soorten voedsel af te breken; en er is de mate waarin de miljarden bacteriën in onze darmen de spijsvertering ondersteunen of, omgekeerd, een deel van de calorieën voor zichzelf opeisen. Voedingswetenschappers beginnen nu voldoende te leren om in theorie de calorielabels te verbeteren, maar het verteringsproces blijkt zo enorm complex en rommelig te verlopen, dat we waarschijnlijk nooit een formule zullen vinden die het aantal calorieën onfeilbaar zal kunnen weergeven.
Een harde noot om te kraken
De fouten die we vandaag maken bij het tellen van calorieën, ontstonden in de negentiende eeuw toen de Amerikaanse chemicus Wilbur Olin Atwater een vandaag nog altijd gebruikt systeem ontwikkelde om het gemiddelde aantal calorieën te berekenen in één gram vetten, eiwitten of koolhydraten. Atwater deed wel zijn best, maar ‘gemiddeld’ voedsel bestaat niet. Elke soort voedsel wordt op zijn eigen manier door het lichaam verteerd.
Laten we bijvoorbeeld even bekijken hoe groenten in hun verteerbaarheid van elkaar verschillen. We eten de stengels, de bladeren en de wortels van honderden verschillende planten. De wanden van de cellen in de stengels en de bladeren van sommige soorten zijn veel taaier dan die van andere soorten. Zelfs binnen één enkele plant kan de sterkte van de celwanden verschillen. Oudere bladeren zijn meestal taaier dan jongere. In het algemeen is het zo dat hoe zwakker of meer gedegradeerd de celwanden van de plant die we eten zijn, hoe meer calorieën we ervan opnemen. Door ze te koken vallen de cellen van bijvoorbeeld spinazie en courgettes sneller uit elkaar, terwijl de cellen van bijvoorbeeld cassave (Manihot esculenta) en Chinese waterkastanje (Eleocharis dulcis) veel meer weerstand bieden.
Als de celwanden intact blijven, dan kan het voedsel de waardevolle calorieën binnenhouden en ons lichaam intact weer verlaten. Dat gebeurt bijvoorbeeld met mais. Sommige delen van planten zijn zo geëvolueerd dat ze zichzelf voor dieren aantrekkelijker maken of volledige vertering kunnen ontlopen. Vruchten en noten ontstonden in het krijt (tussen 145 en 65 miljoen jaar geleden), niet lang nadat zoogdieren tussen de poten van de dinosaurussen begonnen te lopen. De evolutie bevoordeelde vruchten die zowel smakelijk als makkelijk verteerbaar waren, en daardoor beter dieren konden aantrekken die hun zaden verder verspreidden. Ze bevoordeelde echter ook noten en zaden die slecht verteerbaar waren. Om de genen die ze bevatten te kunnen verspreiden, moeten zaden en noten natuurlijk de reis door de darmen van vogels, vleermuizen, knaagdieren en apen overleven.
Onderzoeksresultaten suggereren dat pinda’s, pistaches en amandelen minder volledig worden verteerd dan ander voedsel met een gelijkaardige inhoud aan eiwitten, koolhydraten en vetten. Dit betekent dat ze minder calorieën afgeven dan we op het eerste gezicht zouden verwachten. Nieuw onderzoek, door Janet Novotny en haar collega’s van het Amerikaanse ministerie van landbouw, toont nu aan dat wanneer we amandelen eten, we per portie slechts 129 calorieën opnemen en niet 170, zoals op het label vermeld stond. De onderzoekers kwamen tot dit resultaat nadat ze proefpersonen hadden gevraagd exact hetzelfde dieet te volgen, met uitzondering van de hoeveelheid amandelen die ze aten. Daarna maten ze de hoeveelheid niet-verbruikte calorieën die nog in de fecaliën en in de urine aanwezig waren.
Zelfs voedsel dat niet zo is geëvolueerd dat het ons spijsverteringsproces overleeft, verschilt onderling sterk in verteerbaarheid. Eiwitten kunnen om te verteren tien tot twintig keer meer tijd nodig hebben dan vetten. Dat komt omdat onze enzymen de strak gewonden streng aminozuren van de eiwitten niet zo makkelijk kunnen ontrafelen. Toch houden voedingslabels geen rekening met dit hogere energieverbruik. Sommige voedingsstoffen, zoals honing, worden zo makkelijk door ons spijsverteringsstelsel opgenomen dat het er bijna geen moeite moet voor doen. Ze vallen in onze maag uiteen en glippen snel doorheen de wanden van onze darmen naar de bloedstroom: game over.
Ten slotte kunnen sommige soorten voedsel ons immuunsysteem ertoe aanzetten meeliftende pathogenen te identificeren en ertegen op te treden. Tot nu toe heeft niemand onderzocht hoeveel calorieën dit proces opeist, maar waarschijnlijk zijn het er heel wat. Een weinig doorbakken vlees kan bijzonder veel potentieel gevaarlijke microben bevatten. Zelfs als ons immuunsysteem de pathogenen in het voedsel niet aanvalt, dan gebruikt het nog altijd energie om vriend van vijand te beginnen onderscheiden. Om nog maar te zwijgen over het potentieel enorme verlies van calorieën als een pathogeen in onvoldoende verhit vlees tot diarree leidt.
Wat is koken?
Misschien wel het grootste probleem met hedendaagse labels is dat ze geen rekening houden met een alledaagse activiteit die op dramatische wijze de hoeveelheid energie die we uit voedsel halen beïnvloedt: de manier waarop we het voedsel laten sudderen, roosteren, sauteren of met een andere techniek bewerken. Toen hij in de jaren 70 van vorige eeuw het eetgedrag van wilde chimpansees bestudeerde, probeerde bioloog Richard Wrangham van Harvard University precies hetzelfde te eten als de apen. Hij kreeg al snel honger en stapte weer over op gewoon menselijk voedsel. Die ervaring gaf Wrangham het inzicht dat het leren bewerken van voedsel – door het boven een vuurtje te houden of het met stenen fijn te stampen – een mijlpaal in de evolutie van de mens moet zijn geweest.
Emoes bewerken hun voedsel niet; en eigenlijk doen ook apen dat niet. Alle menselijke culturen van deze wereld gebruiken echter wél een of andere technologie om voedsel te bewerken. We vermalen, verhitten of fermenteren het. Toen de mens voedsel leerde bereiden – vooral vlees – schoot de hoeveelheid calorieën die uit dat voedsel kon worden gehaald spectaculair de hoogte in. Wrangham stelt dat uit voedsel meer energie kunnen halen, ertoe leidde dat de mens, in verhouding tot de grootte van zijn lichaam, uitzonderlijk grote hersenen kon ontwikkelen en voeden.
Maar hoe het bewerken van voedsel nu heel precies de hoeveelheid vrijgegeven energie beïnvloedt, werd tot voor kort nooit met een gecontroleerd experiment onderzocht. Rachel Carmody, toen als graduaatstudente werkzaam in het laboratorium van Wrangham, en haar medewerkers gaven volwassen mannelijke muizen ofwel zoete aardappelen ofwel mager vlees te eten. Ze serveerde dit voedsel rauw en in zijn geheel, rauw en geprakt, gekookt en in zijn geheel of gekookt en geprakt, en liet de muizen vier dagen lang zoveel eten als ze maar lustten. De muizen die rauwe zoete aardappelen hadden gegeten vielen vier gram af, zij die gekookte aardappelen aten, zowel geprakt als in hun geheel, wonnen wat aan gewicht. Muizen die gekookt vlees hadden gegeten, wonnen één gram meer aan lichaamsgewicht dan muizen die het vlees rauw aten. Deze reactie is biologisch verklaarbaar. Hitte versnelt het ontrafelen, en dus de verteerbaarheid van eiwitten, en doodt bovendien bacteriën, waardoor kan worden aangenomen dat het immuunsysteem minder energie moet steken in de strijd tegen pathogenen.
Carmody’s bevindingen zijn ook van toepassing op bewerkte voedingswaren. In 2010 toonde een studie aan dat mensen die porties van 600 tot 800 calorieën van volkorenbrood met zaadjes van zonnebloemen, graankorrels en ambachtelijke kaas aten, in het spijsverteringsproces twee keer zoveel energie staken als wie dezelfde hoeveelheid wit brood met een industrieel bewerkt kaasproduct had gegeten. Gevolg daarvan is dat wie volkorenbrood at, tien procent minder calorieën opnam.
Zelfs als twee individuen dezelfde hoeveelheid zoete aardappelen of eenzelfde stuk vlees eten dat op dezelfde manier is bereid, dan nog zullen ze er niet dezelfde hoeveelheid calorieën uithalen. Carmody en haar collega’s bestudeerden in het lab geboren muizen die genetisch heel erg op elkaar leken. Toch varieerde de mate waarin ze met eenzelfde dieet verzwaarden of afvielen. Mensen verschillen met ontelbare kenmerken van elkaar, ook met onzichtbare kenmerken zoals de lengte van hun darmen. Het meten van de lengte van de dikke darm is bij onderzoekers al lang niet populair meer, maar in de jaren zestig van de vorige eeuw stond dit volop in de belangstelling van Europese wetenschappers. Die ontdekten toen dat de dikke darm van de doorsnee Rus ongeveer anderhalve meter langer was dan die van de doorsnee Pool. Omdat het belangrijkste deel van het verteringsproces in de dikke darm plaatsvindt, haalt een Rus die dezelfde hoeveelheid eet als een Pool uit dat voedsel toch meer calorieën.
Mensen verschillen ook in de particuliere enzymen die ze aanmaken. Zo blijkt dat 80 procent van de volwassenen wereldwijd het enzym lactase niet aanmaakt. Dat enzym is nodig om de lactosesuikers in melk af te breken. Dit betekent dus dat die caffe latte voor de een een ware caloriebom kan zijn, en voor een ander niet.
Mensen verschillen ook enorm in wat wetenschappers als een extra orgaan van het menselijk lichaam zijn gaan zien – de populatie van in de darmen levende bacteriën. In de menselijke darmen overheersen twee stammen bacteriën, Bacteroidetes en Firmicutes. Onderzoekers ontdekten dat obese mensen meer Firmicutes in de darmen hebben en veronderstellen dat sommige mensen obees zijn doordat de extra bacteriën ervoor zorgen dat ze voedsel efficiënter afbreken. In plaats van het lichaam te verlaten als afvalstof, vinden meer nutriënten hun weg naar de bloedstroom of worden ze, als ze niet worden verbruikt, opgeslagen als vetten. Andere microben komen alleen bij bepaalde mensen voor. Sommige Japanners bijvoorbeeld hebben in hun darmen een microbe die er bijzonder goed in slaagt zeewier af te breken. Blijkt dat deze intestinale bacterie de zeewierverterende genen heeft ingepikt van een mariene bacterie die op rauwe zeewiersalades is aangetroffen.
Doordat veel moderne diëten zoveel makkelijk verteerbaar door de voedingsindustrie bewerkt voedsel bevatten, bestaat de kans dat de populaties darmmicroben die ervoor zorgen dat meer vezelachtige voedingsstoffen worden afgebroken, kleiner worden. Onze eigen enzymen kunnen dat niet. Als we ermee doorgaan van ons darmstelsel een voor zulke bacteriën minder vriendelijke omgeving te maken, dan zullen we minder calorieën uit pakweg selderij kunnen opnemen.
Nog niet veel mensen hebben geprobeerd de aantallen calorieën die op voedingslabels vermeld staan, op basis van de recentste wetenschappelijke bevindingen over de menselijke spijsvertering aan te passen. We zouden het systeem van Atwater kunnen gebruiken om te berekenen hoe noten ons spijsverteringsstelsel aan het werken zetten. We zouden dat zelfs voor elke soort noten apart kunnen doen, of meer algemeen, voor elk soort voedsel. Voor zulke aanpassingen (die, en dat hoeft ons niet te verbazen, worden gesteund door de lobbyisten van de amandelfederatie van Californië) zouden wetenschappers echter elk soort voedsel moeten onderzoeken op dezelfde manier als Novotny en haar collega’s dat met amandelnoten hebben gedaan, met een hoop fecaliën en een bokaal urine, per soort één. Als we naar de regels van de Amerikaanse Food and Drug Administration kijken, dan lijkt het ons onwaarschijnlijk dat die zich tegen het aanbrengen van correctere labels op basis van de nieuwe studies zou verzetten. De grootste uitdaging bestaat er echter in die labels aan te passen aan de manier waarop de voeding is bewerkt; tot nu toe heeft blijkbaar niemand dit al geprobeerd.
Zelfs als we het tellen van calorieën op een heel andere manier bekijken, dan zullen we nooit helemaal precies en accuraat kunnen tellen. De hoeveelheid calorieën die we uit onze voeding halen hangt immers af van een bijzonder complexe interactie tussen het voedsel, en het menselijke lichaam en zijn vele microben. Uiteindelijk willen we natuurlijk allemaal weten hoe we in de supermarkt de slimste keuzes kunnen maken. Gewoon de calorieën tellen die op de labels vermeld staan is, om een gezond dieet samen te stellen, een al te simpele benadering die niet noodzakelijk onze gezondheid bevordert, ook al helpt het ons om wat gewicht te verliezen.
In de plaats daarvan zouden we meer aandacht moeten schenken aan de energie die we met onze menselijke biologie uit voeding kunnen halen. Industrieel bewerkte voedingswaren worden in de darmen zo makkelijk verteerd dat ze ons veel energie geven zonder dat we daar veel voor moeten werken. Groenten, noten en volle granen daarentegen laten ons wél voor onze calorieën zweten, ze bevatten in het algemeen veel meer vitamines en nutriënten dan bewerkte voedingswaren, én ze houden onze darmbacteriën gelukkig. Voor wie gezonder wil eten en minder calorieën wil innemen zou het dan ook logisch moeten zijn integrale en rauwe voeding te verkiezen boven uitgebreid bewerkte voeding. We zouden het de oplossing van de emoe kunnen noemen.
