Bælgfrugter kan blive en vigtig komponent i en mere plantebaseret kost, men vi har stadig begrænset viden om deres indhold af metabolitter.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder
(læs originalartiklen her)
Af Hanne Christine Bertram1, Eva Brauner Sørensen2 og Margit Dall Aaslyng3
1 Institut for Fødevarer, Aarhus Universitet
2 SEGES Innovation
3 Professionshøjskolen Absalon
Foranlediget af den grønne omstilling har der i de seneste år været stigende fokus på at reducere indtaget af animalske fødevarer og erstatte dem med plantebaserede fødevarer. I denne omstilling til en mere plantebaseret kost lyder Fødevarestyrelsens anbefalinger, at vi bør øge vores indtag af bælgfrugter. Dette skyldes især, at bælgfrugter har et højt proteinindhold, og netop et tilstrækkeligt proteinindtag er en af de ernæringsmæssige udfordringer ved en mere plantebaseret kost.
Fordi det er sundt
Udover at være gode proteinkilder, ser det også ud til, at indtag af bælgfrugter er forbundet med flere sundhedsgavnlige effekter. Epidemiologiske studier finder således en sammenhæng mellem et højt indtag af bælgfrugter og en reduktion af risikomarkører for hjerte-kar-sygdomme [1]. En stigning i indtaget af bælgfrugter fra 0 til 100 gram om dagen er blevet anslået til at kunne reducere dødeligheden [2] og øge den forventede levetid med cirka 1 år for voksne i alderen 30 til 50 år [3].
På trods af disse attraktive effekter i form af sundhedsmæssige fordele ved vi i øjeblikket forholdsvist lidt om, hvorvidt forskellige typer af bælgfrugter varierer i deres sundhedsfremmende potentiale. Inden for hver type af bælgfrugt er der desuden genetisk forskellige sorter, som bringer yderligere kompleksitet i dechifreringen af deres biofunktionalitet. Ud over at have et højt proteinindhold, tilfører bælgfrugter også komplekse kulhydrater, fibre og adskillige mikronæringsstoffer til kosten, og de er generelt lave i fedtindhold. Selvom disse egenskaber bidrager til at gøre bælgfrugter til nærende og attraktive fødevarer, skal deres sundhedsfremmende potentiale formentlig også tilskrives deres indhold af lavmolekylære metabolitter og bioaktive forbindelser [4]. Imidlertid er vores viden om indholdet af små forbindelser og metabolitter i forskellige typer af bælgplanter sparsom og begrænset.
Metabolomics åbner den sorte boks
I projektet Dansk Bælg, støttet af GUDP, gennemførte vi derfor et studie med henblik på at karakterisere indholdet af metabolitter i forskellige typer af ærter, linser, hestebønner og lupiner [5]. Til dette formål introducerede vi metabolomics. Målet med metabolomics er i princippet at kortlægge samtlige metabolitter i en given prøve, men da ingen analytiske teknikker formår dette, indebærer metabolomics i realiteten at kortlægge en så bred skare af metabolitter som muligt.
En af de etablerede analytiske teknikker inden for metabolomics er kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, der byder på høj reproducerbarhed. Derudover kan forskellige typer af NMR-eksperimenter facilitere en relativ nem identifikation af metabolitter. I komplekse, biologiske prøver gør proton NMR-spektroskopi det typisk muligt at detektere omkring 50-100 metabolitter i en enkelt prøve. Et væsentligt fortrin ved NMR-spektroskopiske analyser er, at de ofte eksekveres med minimal prøveforberedelse, hvorved risikoen for at ændre på prøvens egenskaber minimeres. Desuden har NMR-spektroskopi den fordel, at det er en kvantitativ metode, der ikke kræver analytiske kalibreringskurver eller flere forskellige standarder, som mange andre analytiske metoder gør.
Endelig er proton NMR-spektroskopi en ikke-selektiv teknik, og i princippet vil alle lavmolekylære protonholdige metabolitter kunne detekteres. Dette er særlig nyttigt, når ens prøve udgør en “sort boks”, dvs. at man ikke på forhånd har kendskab til, hvilke metabolitter man skal lede efter. Og det var nogenlunde situationen, da vi skulle analysere vores bælgfrugter.
Udvalgte arter og sorter af bælgplanter
Vores studie inkluderede i alt 14 sorter af bælgfrugter: ærter (i alt fem sorter), linser (i alt tre sorter), hestebønner (i alt tre sorter) og lupiner (i alt tre sorter) fra afgrødesæsonen 2023; en oversigt over sorterne er præsenteret i tabel 1. Prøverne af bælgfrugter til studiet blev doneret af Dava Foods A/S. Når vi udvalgte disse bælgplanter, hænger det sammen med, at ærter, hestebønner, lupiner og linser anses for at være de arter af bælgplanter, der egner sig bedst til dyrkning under danske forhold. Sorterne af hver art blev udvalgt baseret på deres markante forskelle i genotype såvel som fænotype, hvilket også giver variationer i de sensoriske og funktionelle egenskaber fra et gastronomisk synspunkt.
NMR-analyser med minimal prøveforberedelse
For at undgå at ændre på prøvernes egenskaber, gennemførte vi analyserne under anvendelse af minimal prøveforberedelse. De tørrede frø fra bælgplanterne blev finmalet ved at anvende en laboratoriemølle (Retsch ZM 200 Retsch, Haan, Tyskland). Cirka 400 mg mel blev derefter ekstraheret med en blanding af metanol og vand (1:1, v/v), og efter centrifugering blev supernatant tørret under vakuum ved 40°C (SpeedVac-udstyr). Herefter blev det tørre ekstrakt opløst i en deutereret bufferopløsning, og efter tilsætning af 3-(trimethylsilyl) propionsyre-2,2,3,3-natriumsalt (TSP), der fungerer som kemisk skift reference, blev proton NMR-spektroskopiske analyser gennemført på et 600 MHz NMR-spektrometer. Proton NMR-spektroskopi resulterede i detektion og identifikation af 12 forskellige kemiske klasser, herunder frie aminosyrer, organiske syrer, kulhydrater og fenoliske forbindelser fordelt i de kemiske klasser, der repræsenterer benzenoider, fenylpropanoider og polyketider. I alt 72 forskellige metabolitter blev identificeret fra proton NMR-spektrene.
Variationer inden for arter og sorter
Kulhydrater var den kemiske klasse, der udgjorde den højeste samlede koncentration i alle arter af bælgplanterne (figur 1). I alt blev ni forskellige sukkerarter identificeret, hvoraf sukrose forekom i højeste koncentration i alle arter og sorter. En undersøgelse af, hvilke metabolitter der varierede mest blandt arterne, viste, at der var særligt markante forskelle i indholdet af frie aminosyrer, organiske syrer og fenoliske forbindelser. Generelt havde lupiner et lavere indhold af frie aminosyrer og organiske syrer end ært, hestebønner og linser. Især sås et markant lavere indhold af den organiske syre citronsyre i lupiner end i de øvrige bælgfrugter. Hestebønner skilte sig derimod ud ved at have et betydeligt højere indhold af fenoliske forbindelser sammenlignet med de øvrige arter af bælgplanter (figur 1).
Adskillige metabolitter blev fundet at være til stede i signifikant forskellige koncentrationer, både mellem arter og mellem sorter inden for samme art. Med henblik på at belyse forskellene mellem sorterne inden for art nærmere, udførte vi en metabolisk pathway-analyse baseret på værdierne for de 72 detekterede metabolitter. Denne analyse afslørede, at de detekterede metabolitter kunne forbindes med 54 forskellige metaboliske pathways, og der var flest variationer mellem sorter inden for samme art af ært og linser. Modsat blev der ikke fundet signifikante forskelle i nogen metaboliske pathways for de forskellige sorter af hestebønner, afprøvet i dette studie. Figur 2 viser en oversigt over metaboliske pathways, hvor der blev fundet variationer mellem sorter med angivelse af inden for hvilken art, forskellene var signifikante.
Konklusion
En effektiv protokol med NMR-spektroskopi som det analytiske værktøj, og baseret på minimal prøveforberedelse til at karakterisere metabolitsammensætningen af frø fra en række bælgplanter blev udviklet i nærværende studie. Så vidt vi ved, er dette den første NMR-spektroskopiske undersøgelse udført på en række af forskellige arter og sorter af bælgplanter. Vi har formået at rapportere den proton NMR-spektrale tilordning af 72 polære lavmolekylære metabolitter. Vores fremtidige aktiviteter i projektet Dansk Bælg, som nærværende studie er en del af, vil nu fokusere på at opnå viden om, hvilken betydning disse metabolitter har for bælgfrugternes smag, samt funktionelle og sundhedsmæssige egenskaber.
E-mail:
Hanne Christine Bertram: hannec.bertram@food.au.dk
Referencer
1. Torheim, L.E. & Fadnes, L.T., 2024. Legumes and pulses – a scoping review for Nordic Nutrition Recommendations 2023. Food Nutr Res, Volume 68.
2. Schwingshackl, L. et al., 2017. Food groups and risk of all-cause mortality: a systematic review and meta-analysis of prospective studies. Am J Clin Nutr, 105(6), pp. 1462-1473.
3. Fadnes, L.T., Økland, J.-M., Haaland, O.A. & Johansson, K.A., 2022. Estimating impact of food choices on life expectancy: A modeling study. PLoS Med, 19(2), e1003889.
4. Campos-Vega, R., Loarca-Piña, G. & Oomah, B.D., 2010. Minor components of pulses and their potential impact on human health. Food Research International, 43(2), pp. 461-482.
5. Correia, B.S.B., Sørensen, E.B., Aaslyng, M.D., Bertram, H.C. 2025. Metabolome of different cultivars of peas, lentils, faba beans and lupins – An 1H NMR spectroscopic exploration of their sensory attributes and potential biofunctionality. Food Chemistry, 447, e143579.
BOKS:
Nærværende studie blev gennemført som en del af projektet Dansk Bælg.
Dansk Bælg er et treårigt projekt finansieret af GUDP (Grønne Udvikling- og Demonstrationsprojekter) under Fødevareministeriet.
Følgende partnere deltager i projektet:
Professionshøjskolen Absalon (projektleder), Københavns Universitet, Aarhus Universitet, SEGES Innovation P/S, Dava Foods A/S, Konsulentfirmaet Grønning og Kjærgaard samt Compass Group Danmark.
