Melk is een complexe voedselmatrix, een orkest van inhoudsstoffen. Ook het begrip melk-eiwit is een versimpeling: er vallen honderden eiwitten onder deze noemer en verschillende eiwitten worden in verband gebracht met allergievorming na verhitting. Rauwe melk beschermt. Eén van de belangrijkste correlaties met astma, hooikoorts en allergie bij kinderen is door de consumptie van verhitte melk.

Eiwitten vormen de bouwstenen voor het leven, enzymen zijn verantwoordelijk voor fysiologische processen. Aangezien het leven op aarde voor warmbloedige organismen zich bij 37-40^oC afspeelt, zijn evolutionair de meeste eiwitten en enzymen aangepast om daar hun optimale functie te vervullen. Verschillende eiwitten en enzymen in melk zijn gevoelig voor hitte. Verhitting leidt tot denaturatie, een proces dat in stappen plaatsvindt en waarbij het eiwit zijn driedimensionale structuur en functie verliest. Ook kunnen eiwitten allergeen worden.

Niet alle eiwitten hebben dezelfde hittegevoeligheid, sommige gaan eerder, andere bij hogere temperaturen ‘overstuur’. Onderzoekers hebben bekeken, welke eiwitten er door verhitting veranderen (Brick et al. 2017). Het gaat daarbij om eiwitten die in het melkserum oplosbaar zijn. Men beoordeelt niet de activiteit of werking, maar de concentratie. Dit onderzoek heet proteomics-onderzoek: in één keer worden een reeks stoffen gemeten, hier 140 eiwitten gemeten. Beoordeeld werden effecten op basis van de commerciële melkverwerking: pasteurisatie, UHT (ultra heat treatment), ESL (extented shelf life), koken naast andere behandelingen (homogenisatie, ontvetten).

Als eerste werd duidelijk, dat naarmate men hoger verhit, men telkens minder eiwitten in de melk vindt. In de rauwe melk werden 150 eiwitten gevonden, bij de hoogste hittebehandeling slechts 40-50% hiervan. Het belangrijkste resultaat van deze studie is de scheiding tussen enerzijds hoge (boven 80^oC), anderzijds lage of geen hittebehandeling (onder 80^oC). De belangrijkste grens ligt echter ergens tussen 50 en 70^oC, waarbij verschillende eiwitten qua vorm en functie irreversibel veranderen. Er zijn 23 eiwitten gevonden, die na verhitting minstens 10% in concentratie verlaagd zijn. Vele van deze eiwitten zijn bekend vanwege hun rol binnen de immuunregulatie, bijvoorbeeld lactoferrine, lactoperoxidase en xanthine-dehydrogenase.

In eigen, nog ongepubliceerd onderzoek werd rauwe biologische melk verhit gedurende 30 minuten bij oplopende temperatuur: rauw (=37), 40, 50, 60, 70, 80 en 90^oC. In hetzelfde laboratorium en volgens dezelfde protocollen werd ook deze melk onderworpen aan proteomics-onderzoek. Er werd een cluster-analyse doorgevoerd, waarbij alle gevonden eiwitten op elkaar betrokken werden. Statistisch werd bepaald, welke monsters het meeste op elkaar lijken. In de figuur is zichtbaar, dat er geen onderscheid is tussen T40, T50 en T60, waarbij deze vervolgens direct aan T37 (= rauwe melk) gekoppeld zijn. De verschillen ontstaan bij de behandelingen boven T60, waarbij de twee hoogste temperaturen (T80 en T90) qua samenstelling en concentratie het dichtste bij elkaar liggen. T70 vormt de overgang, maar is vooral geclusterd met de beide hoogste verhittingsniveaus.

Figuur. Dendrogram op basis van een cluster-analyse van melk-eiwitten in stappen van verhitting (T37, T40, T50, T60, T70, T80 en T90) gedurende 30 minuten.

Melk-pasteurisatie vindt plaats bij 72^oC gedurende 10-15 seconden. Dit kun je niet vergelijken met de behandeling in dit experiment. De gevolgen van hitte-behandeling zijn een combinatie van temperatuurshoogte en tijdsduur. De traditionele stand-of vat-pasteurisatie vindt plaats bij 62-63^oC gedurende 30 minuten, wat goed vergelijkbaar is met de T60 behandeling.

Op basis van deze resultaten kun je nog geen conclusies trekken of de melk als geheel allergeen wordt, dan wel andere veranderingen laat zien. Bekend is, dat ook hittebehandelingen onder de 60^oC een uitwerking hebben op de levensprocessen. Drie voorbeelden: in de boerenkaasmakerij is bijna heimelijk het thermiseren van melk ingevoerd. Thermiseren is een korte hittebehandeling bij ca. 50^oC. Doel is een effectieve ‘tik’ uit te delen aan de bacteriën in de melk. De 50^oC is gekozen, omdat het onder de grens ligt waarin het fosfatase-enzym onwerkzaam wordt, namelijk bij de traditionele stand-pasteurisatie. In gethermiseerde melk vind je derhalve nog altijd het enzym fosfatase daarmee wordt zulke melk wettelijk als ‘rauw’ bestempeld. Toch is er wel degelijk een uitwerking op de melk en het kaasmaakproces en verschillende bacteriën, waaronder Staphylococcus aureus worden teruggedrongen. Een tweede voorbeeld is de groei van te vroeg geboren kinderen. In een andere bijdrage werd al eens vermeld, dat het voor te vroeg geboren kinderen wel degelijk verschil maakt, of zij de moedermelk rauw dan wel na stand-pasteurisatie krijgen. Deze gevoelige groep baby’s reageert veel beter op de rauwe moedermelk en ontwikkelt minder nekkramp na rauwe moedermelk. Ten derde de enzymactiviteit, de immuunreactie op het eiwit in plaats van de concentratie in het melk serum. In een andere bijdrage werd getoond, hoe beta-lactoglobuline (BLG), een eiwit dat gezien wordt als één van de belangrijkste allergie-veroorzakers, denatureert boven de 60^oC. Onder deze temperatuur lijkt de uitslag van de ELISA-test (een aanwijzing op antilichaam-vorming) op die van rauwe melk, daarboven ziet men een snel stijgende reactie. Men vond een toename in reactie tussen 60 en 90^oC (Kleber et al, 2004). In een ander onderzoek werd eveneens duidelijk, dat de immunoreactiviteit van BLG tot een verhittingstemperatuur van 60^oC nauwelijks stijgt, daarboven neemt dit echter scherp toe, met name als de tijdsduur van verhitting oploopt. Ook hier ontstaan verschillen met nam in het traject van 70-80^oC. Bij 90^oC is slechts een korte verhittingstijd nodig voor het (negatieve) effect (Song et al, 2005).

Al met al is de betekenis van dergelijk proteomics-onderzoek, dat men fysiologisch belangrijke markers vindt. Een eerste belangrijke grens lijkt te liggen bij 60^oC, daarboven gaat in elk geval eea veranderen. Wat de verschillen werkelijk inhouden voor de gezondheidsuitwerking, de fysiologie en stofwisseling inclusief allergeniteit, is niet zonder meer uit dergelijk proteomics-onderzoek af te lezen. Daarvoor is de melkmatrix complexer, reageren eiwitten onderling verschillend en moet men andere tests ontwikkelen. Het onderzoek met muisjes, die melk-allergie dan wel astma laten zien, komt dichter bij de waarheid welke behandeling effect heeft op het ontlokken van een allergene of astmatische reactie. Het kan dan best zijn, dat de grens voor klinische effecten dan nog lager komt te liggen. De grenzen kunnen verder ook bepaald worden door de gevoeligheid van de doelgroep: te vroeg geborene, jonge kinderen, ouderen. Een muis is geen mens.

Foto: opwerking van melkmonsters in het laboratorium