Χημικοί του MIT ανακάλυψαν έναν τρόπο να εμπλουτίσουν το ιωδιούχο αλάτι με σίδηρο, δημιουργώντας έτσι ένα προϊόν το οποίο, εάν καταστεί ευρέως διαθέσιμο, θα μπορούσε να αντιμετωπίσει μία από τις πιο διαδεδομένες διατροφικές ανεπάρκειες στον κόσμο.
Περίπου 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι υποφέρουν από έλλειψη σιδήρου, που μπορεί να οδηγήσει σε αναιμία, εξασθενημένη εγκεφαλική ανάπτυξη στα παιδιά και αυξημένη βρεφική θνησιμότητα. Οι πλουσιότερες πηγές σιδήρου βρίσκονται κυρίως σε ζωικά τρόφιμα, τα οποία τείνουν να είναι ακριβότερα και λιγότερο διαθέσιμα. Οι φυτικές πηγές είναι πιο δύσκολο να απορροφηθούν, ενώ πολλά φυτά περιέχουν φυτικά οξέα (phytates) που εμποδίζουν εντελώς την απορρόφηση σιδήρου.
Προσπαθώντας να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές του MIT ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο να εμπλουτίσουν τρόφιμα και ποτά με σίδηρο χρησιμοποιώντας μικρά κρυσταλλικά σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια, γνωστά ως μεταλλο-οργανικά πλέγματα (metal-organic frameworks, MOFs), μπορούν να πασπαλιστούν πάνω σε τρόφιμα, να προστεθούν σε βασικά είδη όπως το ψωμί ή να ενσωματωθούν σε ροφήματα όπως ο καφές και το τσάι.
«Δημιουργούμε μια λύση που μπορεί να προστεθεί αβίαστα σε βασικά τρόφιμα διαφορετικών περιοχών», αναφέρει η Ana Jaklenec, κύρια ερευνήτρια στο Koch Institute for Integrative Cancer Research του MIT.
Εμπλουτισμός σιδήρου στο ψωμί
Ο εμπλουτισμός τροφίμων μπορεί να είναι ένας επιτυχημένος τρόπος καταπολέμησης των διατροφικών ελλείψεων, αλλά αυτή η προσέγγιση είναι συχνά δύσκολη επειδή πολλά θρεπτικά συστατικά είναι εύθραυστα και διασπώνται κατά την αποθήκευση ή το μαγείρεμα. Όταν προστίθεται σίδηρος σε τρόφιμα, μπορεί να αντιδράσει με άλλα μόρια, δίνοντάς τους μεταλλική γεύση.
Το εργαστήριο της Jaklenec είχε δείξει ότι ο εγκλεισμός θρεπτικών συστατικών σε πολυμερή μπορεί να τα προστατεύσει από τη διάσπαση ή την αντίδραση με άλλα μόρια. Σε μια μικρή κλινική δοκιμή, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι γυναίκες που κατανάλωσαν ψωμί εμπλουτισμένο με εγκλεισμένο σίδηρο μπόρεσαν να απορροφήσουν τον σίδηρο από το τρόφιμο. Τα σωματίδια αυτά θα μπορούσαν επίσης να προσαρμοστούν ώστε να μεταφέρουν άλλα σημαντικά μέταλλα, όπως ο ψευδάργυρος, το ασβέστιο ή το μαγνήσιο.
Ωστόσο, ένα μειονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι το πολυμερές προσθέτει πολύ όγκο στο υλικό, περιορίζοντας την ποσότητα σιδήρου ή άλλων θρεπτικών ουσιών που καταλήγουν τελικά στο τρόφιμο.
Ο εγκλεισμός του σιδήρου σε πολυμερή βελτιώνει σημαντικά τη σταθερότητα και τη χημική του συμπεριφορά, καθιστώντας ευκολότερη την προσθήκη του στα τρόφιμα. Αλλά για να είναι αποτελεσματικός, απαιτείται σημαντική ποσότητα πολυμερούς. Αυτό περιορίζει το πόσο σίδηρο μπορείς να προσφέρεις σε μια τυπική μερίδα, καθιστώντας δύσκολη την κάλυψη των ημερήσιων διατροφικών αναγκών μόνο μέσω εμπλουτισμένων τροφών.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι αντί να εγκλείουν τον σίδηρο σε ένα πολυμερές, θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τον ίδιο τον σίδηρο ως δομικό στοιχείο για τη δημιουργία ενός κρυσταλλικού σωματιδίου γνωστού ως μεταλλο-οργανικό πλέγμα (MOF).
Διπλά εμπλουτισμένα άλατα
Τα MOFs αποτελούνται από άτομα μετάλλου που συνδέονται με οργανικά μόρια που ονομάζονται λιγκάνδια, δημιουργώντας μια άκαμπτη, κλουβοειδή δομή. Ανάλογα με τον συνδυασμό μετάλλων και λιγκανδίων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. «Τα MOFs έχουν πολύ υψηλή πορώδη επιφάνεια, οπότε μπορούν να φορτωθούν με πολύ υλικό. Για αυτό σκεφτήκαμε ότι μπορούμε να αξιοποιήσουμε αυτή την πλατφόρμα για να δημιουργήσουμε ένα νέο MOF που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία τροφίμων», αναφέρουν.
Το ιωδιούχο αλάτι έχει αποδειχθεί πολύ επιτυχημένο στην πρόληψη της έλλειψης ιωδίου και, ως αποτέλεσμα, πωλείται σε όλο τον κόσμο. Σήμερα, πολλές προσπάθειες βρίσκονται σε εξέλιξη για τη δημιουργία «διπλά εμπλουτισμένων αλάτων» που θα περιέχουν επίσης σίδηρο.
Η παροχή αυτών των θρεπτικών συστατικών μαζί έχει αποδειχθεί δύσκολη επειδή ο σίδηρος και το ιώδιο μπορούν να αντιδράσουν μεταξύ τους, μειώνοντας την πιθανότητα απορρόφησης από τον οργανισμό. Σε αυτή τη μελέτη, η ομάδα του MIT έδειξε ότι, μόλις σχηματίστηκαν τα σωματίδια MOF με σίδηρο, μπορούσαν να τα φορτώσουν με ιώδιο με τρόπο ώστε ο σίδηρος και το ιώδιο να μην αντιδρούν μεταξύ τους. Στις δοκιμές σταθερότητας των σωματιδίων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα MOFs σιδήρου-ιωδίου μπορούσαν να αντέξουν μακροχρόνια αποθήκευση, υψηλή θερμοκρασία και υγρασία, ακόμη και βραστό νερό.
Κατά τη διάρκεια αυτών των δοκιμών, τα σωματίδια διατήρησαν τη δομή τους. Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για την ίδρυση μιας εταιρείας που αναπτύσσει καφέ και άλλα ροφήματα εμπλουτισμένα με σίδηρο και ιώδιο. Ελπίζουν επίσης να συνεχίσουν την ανάπτυξη ενός διπλά εμπλουτισμένου αλατιού, που θα μπορούσε να καταναλωθεί αυτούσιο ή να ενσωματωθεί σε βασικά τρόφιμα.
