Generation of low- and non-CD-toxic cereals CDC2

Haver: oeroud gewas met gouden
toekomst
Luud Gilissen
PPO-PRI - Bioscience
Wageningen UR
12-11-2012
Inhoud

Historie

Haver en gezondheid

Haver en coeliakie

Toekomst
Haver (Avena sativa)
De korrel
Avena sativa historie





9000 jaar geleden: tarwe (einkorn, emmer), gerst and
peulvruchten als ‘gewassen’ in Klein Azië; haver als onkruid
Verhuizing van deze gewassen naar Europa
3000 jaar geleden: Ontwikkeling van haver als gewas in NWEuropa
Haver groeit het beste in koel, vochtig en maritiem klimaat
2000 jaar geleden: hexaploid haver is een belangrijk gewas
in Europa
250 accessions bij
CGN
Haver, huidige status


1850: selectie van zomer- en winterhaver
landrassen
Recent: haververedeling is conservatief in de
benadering, conventioneel in de methoden and
beperkt in doelstellingen
Afnemende belangstelling
Verwaarloosd gewas
Waarom deze afnamen?

Veranderingen in het boerenbedrijf



Haverpel



Van paard naar tractor
Geen ‘on farm’ voederproductie meer
~25-40% gewichtsverlies (na pellen voor humaan gebruik
Extra stap in procesgang
Vervangen door tarwe en mais (‘saldo’)

Economische balans tussen prijs en voederkwaliteit
Huidige wereldmarkt van haver


1.
Haver productie in
1.
2.
3.
4.
5.
6.
EU
Russia
Canada
US
Australia
South America (Chili)
Haver export uit
2.
3.

Canada
EU (Finland, Sweden)
Australia
Haver import in
1.
2.
3.
4.
5.
US
Germany
Mexico
Japan
Saudi-Arabia (camel feed)
Onterecht verwaarloosd: Haver brengt gezondheid



Veld
Voeder
Voeding
Veld
Voordelen

Robuust en duurzaam






Lage N behoefte (gelijke productie op klei en zand)
Lage ziektegevoeligheid
Past goed in diverse gewasrotaties
Positieve effecten op bodemgezondheid
(aaltjesbestrijding)
Past prima in biologische landbouw
Hoort thuis in het Nederlandse (NW-Europese)
landschap
Uitdaging

Opbrengst in NL (in concurrentie met
wintertarwe)


Legering
Naakte haver
Voeder
Voordelen





Bevordering gezondheid ingewanden
Verhoging immuniteit (verlaging toepassing
antibiotica)
Energie-rijk
Houdt dieren rustig (verzadigingsgevoel)
Gewichtsbeheersing
Uitdaging

Concurrentie met andere granen (mais, tarwe) en soja
Voeding

Eiwit




Zetmeel



Totaal zetmeel: 60%
Langzaam, geheel verteerbaar (lage glycemische index; helpt bij diabetes and obesitas)
Vet



Totaal eiwit : 15-20%
Verteerbaarheid: 90%
Hoog in essentiele aminozuren
Totaal vet: 3-15 %
Voornamelijk onverzadigde vetzuren (PUFAs) (helpt bij hart- en vaatziekten)
Vezels



Totaal vezels : 4,5% (beta-glucans; oplosbaar)
Vertraagde maaglediging: verbeterde vertering; verlengde verzadiging
Verlaging serum cholesterol (officiële FDA en EFSA gezondheidsclaims)
Voeding
Uitdagingen





Food components
(e.g. ß-glucans)
Saai imago
Smaak
Geen nieuwe producten
‘Healthy’
Immunesystem
Gut
Vervanger voor tarwe in dagelijks dieet
Als gluten-vrij product
‘Non-healthy’
Immunesystem
Immune biomarkers
(e.g in bodyfluids)
Proteomics
Flow sorting
Multiplex
detection
(IL, IG’s)
Veelheid toepassingen in Azië




Traditioneel Medicijn
Noodles en pasta’s
Dranken
Cosmetica
‘Healthy’
Gut
Microflora
‘Non-healthy’
Gut
Microflora
Physiological
biomarkers
Proteomics
(gut
permeability)
Metabolic, genetic &
ecophysiological
biomarkers
Metabolomics
(body fluids)
Metagenomics
GC/MS
(metabolite
volatiles)
Onderzoek naar de rol van betaglucanen in darmgezondheid
Haver, als voeding in vergelijking met tarwe

Nutritionele waarde (Kcal)
=

Eiwit (kwaliteit)
Olie
Zetmeel
+
+
+


(+: bevordering gezondheid)





Anti-oxidanten
Onverz. vetzuren
Vit B and E
Voedingsvezels (b-glucanen)
Anti-nutritionele comp.
+
+
+
+
geen
Groeiende interesse

Verlaging cholesterol (FDA, EFSA
claims toegekend)


Verbetering immuunreactie


Beta-glucanen stimuleren darmflora en
immuunsysteem
Veraging kans op HVZ (FDA claim)


Voedingsvezels (beta-glucanen)
Antioxidanten (voorkómen oxidatie van
LDL cholestrerol)
Food components
(e.g. ß-glucans)
Verlaging risico diabetes and obesitas



Hoog Mg2+ stimuleert enzymen van
glucose-metabolisme
Stabiliseert bloedsuikerniveau
Vertraagt maaglediging, verlengt
verzadigingsgevoel
‘Healthy’
Immunesystem
Gut
‘Non-healthy’
Immunesystem
Immune biomarkers
(e.g in bodyfluids)

Veilig graan voor coeliakie
patienten
‘Healthy’
Gut
Microflora
Proteomics
Flow sorting
Multiplex
detection
(IL, IG’s)
‘Non-healthy’
Gut
Microflora
Physiological
biomarkers
Proteomics
(gut
permeability)
Metabolic, genetic &
ecophysiological
biomarkers
Metabolomics
(body fluids)
Metagenomics
GC/MS
(metabolite
volatiles)
Coeliakie

Gluten intolerantie

Tarwe, gerst, rogge

T-cel gemedieerde ontsteking in dunne darm

Diversiteit aan ziektebeelden

diarree, vermoeidheid, gewichtsverlies, buikpijn, slechte
voedselopname, chronische hoofdpijn, ataxia, osteoporosis, dermatitis
herpetiformis, verlaagde vruchtbaarheid, abortus, lymphoma

1-3% van de Westerse bevolking

Levenslang gluten-vrij dieet
Celiac Disease Consortium
Veilige voeding, verbeterde diagnostiek, betere behandeling
Gluten eiwitten in tarwe
Variety 1
2
3
4
5
6
kDa
200.0
116.3
97.4
HMW-GS
ω-gliadins
D-type LMW-GS
66.2
45.0
B, C- type LMW-GS/
α/β-, γ-gliadins
31.0
21.5
~70% starch
8-15% protein, mainly gluten
SDS-PAGE (CBB)
HMW-GS: high molecular weight glutenin subunit; LMW-GS: low molecular weight glutenin subunit
Gluten digestion
Haver en coeliakie
Protein
Epitope (note that some epitopes are shorter
versions of others)
Avenin
PYPEQQQPF (“a”)
PYPEQQEPF (“b”)
QQPFVQQQQPFVQQ (“c”)
PQPQLPYPQ
PFPQPQLPY
FRPQQPYPQ
QGSFQPSQQ
PYPQPQLPY
VRVPVPQLQ PQNPSQQQPQ
QNPSQQQPQEQVPLVQQQ
QVPLVQQQQFPGQQQPFPPQ
LGQQQPFPPQQPYPQPQPF
LGQQQPFPPQQPY
LGQQQPFPPQQPYPQPQPF
FPGQQQPFPPQQPYPQPQPF
QPYPQPQPFPSQQPYLQL
PQPFPSQQPYLQLQPFPQ
QLQPFPQPQLPY
PQPQLPYPQPQLPY
QLQPFPQPELPY
PQPELPYPQPELPY
QLQPFPQPELPYPQPQS
LQLQPFPQPQLPYPQPQLPYPQPQLPYPQPQPF
PFRPQQPYPQPQPQ
LIFCMDVVLQ
QQPLQQYPLGQGSFRPSQQNPQAQG
QYPLGQGSFRPSQQNPQA
PSGQGSFQPSQQ
SGQGSFQPSQQN
PGQQQPFPPQQPY
[13, 33]
[13, 33]
[19]
[14, 15, 33]
[14, 15, 33]
[14, 15, 33]
[14, 15, 33]
[13, 34]
[35]
[35]
[35]
[35, 36]
[37]
[36, 37]
[35]
[35]
[38]
[39]
[39]
[40]
[40]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[44, 46]
[44, 46]
[47]
PGQQQPFPPQQPYPQPQPF
PGQQQPFPPQQPYPQPQPFPSQQPY
PQPQPFPSQQPY
SQQPYLQLQPFPQPQLPYSQ
LGQGSFRPSQQN
QPFPQPQ
RPQQPYP
PPFSQQ
FPQQPQQPF
PQQSFPQQQ
IIQPQQPAQ
IQPQQPAQL
LQPQQPFPQQPQQPYPQQPQ
FPQQPQQPYPQQP
FSQPQQQFPQPQ
QPQQSFPEQQ
VQGQGIIQPQQPAQL
FSQQQQSPF
[36, 48, 49]
[47, 49]
[47]
[50]
[51]
[52]
[52]
[52]
[15, 33]
[15, 33, 34]
[33, 34]
[15]
[34]
[34]
[34]
[53]
[42]
[15, 33]
α-gliadin
γ-gliadin
T-cell stimulation (Koning et al., 2005)
LMWglutenin
Veilig voor verreweg de meeste CD
patiënten (Pulido et al., 2009)
HMWglutenin
Glutenin
Epitopen in tarwe, gerst en rogge niet waargenomen in haver (Londono et al., in prep)
Gluten
Hordein
Secalin
FSQQQQQPL
PFSQQQQSPF
QSPF
PFSQQQQQ
QXPQQPQQF
QQQQPPFSQQQQSPFSQQQQ
QQPPFSQQQQQPLPQ
QGYYPTSPQ
Reference
[15, 33]
[42]
[52]
[42]
[15]
[42]
[42]
[33]
SGQGQRPGQWLQPGQGQQGYYPTSPQQSGQGQQLGQ
[54]
QGQQGYYP
PGQGQQGYYPTSPQQSGQ
GYYPTSPQQSGQGQQLGQ
GYYPTSPQQSG
QGYYPTSPQQSG
QQGYYPTSPQQSG
GQQGYYPTSPQQSG
GQQGYYPTSPQQS
GQQGYYPTSPQQ
[52]
[54]
[54]
[54]
[54]
[54]
[54]
[54]
[54]
GQQGYYPTSPQ
QLPQQPQQF
QPQPFPQQSEQSQQPFQPQPF
QSEQSQQPFQPQ
QQXSQPQXPQQQQXPQQPQQF
QXPQQPQQF
PQPQQPFPQ
PFPQPQQPF
FPPQQPFPQ
PQPQQPFPQ
PFPQPQQPF
PQQSFPQQP
[54]
[33]
[42]
[42]
[42]
[42]
[33]
[33]
[33]
[33]
[33]
[33]
Haver in NL voor CD

Veilige (= contaminatievrije) en duurzame
voedselproductieketen op
basis van haver:
HACCP protocol voor Glutenvrije productie

Regels voor glutenvrije haverteelt en -productie











Landbouwer is gecertificeerd voor graanteelt
Geen tarwe, gerst, rogge op perceel in voorafgaande twee jaren
Registratie van de haverteelt (locatie, varieteit, oppervlak [ha], opbrengst,
aflevering, aanwezigheid wilde scheuten van tarwe, gerst, rogge)
Teelt wordt minstens één maal gecontroleerd op aanwezigheid van wilde scheuten
Havervariëteit is in overeenstemming met afnemer
Zaaizaad is gegarandeerd vrij van besmetting met tarwe, gerst, rogge, en is als
zodanig gecertificeerd
Haverteelt is voldoende afgeschermd (afstand) van andere graanteelten
Machines voor zaaien en oogsten zijn zorgvuldig schoongemaakt
Afgeleverde producten aan afnemer zijn volledig traceerbaar
Registratie van klachten over het product – maatregelen voor verbetering
Productie van glutenvrije voedingsproducten op basis van haver is alleen
toegestaan in GV-gecertificeerde bedrijven
Commercial yields
2009: 7.9 mt
2010: 8.2 mt
2011: 7.8 mt
2012: 9.7 mt
Brood-onderzoek




Bloem analyse: zetmeelgehalte,
zetmeelschade, eiwitgehalte,
deeltjesgrootte
Volume
Gewicht
Textuur
EC Verordening 41/2009

Staat toe om haver als
gluten-vrij te verhandelen
mits de contaminatie met
gluten lager is dan 20 ppm
Haverconsortium ‘De Nederlandse Haverketen’
Letters of Intent van:

VanDijke Semo: contracten met boeren (gluten-vrij, biologisch, gangbaar); collectie

De Halm + Rosies: breakfast cereals (incl gluten-vrij)

FreeOf: haverbrood

Wiersum Plant Breeding: haververedeling

LI Frank-mill: glutenvrije molenaarr

EuroProxima: detectie besmetting met gluten en mycotoxines

Borgesius/Veenhuis: bakkerij voor reguliere markt

Vereniging Innovatief Platteland: glutenvrije teelten, o.a. haver

PAVO: paardenvoeder

Louis Bolk Instituut: biologische teelt

TNO: receptuurontwikkeling glutenvrij haverbrood

Fontys Hogeschool: ontwerp (glutenvrije) haverproducten (brood)

HealthGrain Holland (PA): teelt en gezondheid

Nederlands Bakkerij Centrum: product standaard

Zeelandia: bakerij-ingrediënten

Meneba; grootschalige molenaar (kennis, ervaring, infrastructuur en netwerk)

Kellogg: ontbijtgranen (incl glutenvrij)

Nederlandse Coeliakievereniging

Diabetes Vereniging Nederland

CDC
Toekomst

Meer gezondheid met
haver in




Veld
Voeder
Voeding
Haver als totaalpakket
Projecten







Kennisbasis WUR
Kennisinnovatie TNO
Topsector Agri&Food;
Topsector Tuinbouw&Uitgangsmaterialen
EU KBBE 2013: OATS4EU
EU KBBE 2013: Traditional Foods
EFRO Oost-Nederland (Food Future)
Haver, de uitdagingen

Landbouwkundige aspecten



Legering




Haverbrood, havermelk, haverbier, havercrunchies, haverpizza, haverpasta, gepofte haver;
havercosmetica
Hoog oliegehalte



In competitie met soja (eiwit), en mais en tarwe (zetmeel)
Functionele diervoeder (verlaging of antibioticagebruik)
Ontwikkeling nieuwe voedingsproducten


A. nuda type (welke genen betrokken?)
Als diervoeder


Veredeling op kortstro en compactere pluim
Groeiregulatoren
Pel


Gewasrotatie
Grondverbetering
Toepassingen in voeding en gezondheid
Biobased (haver als model voor zetmeel-olie conversie)
Haver genome sequencing
Algemeen doel: Ontwikkeling van Haver Kennis en Expertise Centrum
Dank voor uw aandacht
mede namens
Ingrid van der Meer, René Smulders, Elma Salentijn, Hetty van den Broeck, Wendy van ‘t Westende, Diana
Londono (PRI) (CDC), Noortje Bas (CGN)
Bert Pinxterhuis, Jan Kamp, Ruud Timmer (PPO), (Transforum)
Rob Hamer, Tiny van Boekel (AFSG), Willem Marcelis (SSG), Jan Vos (PSG), Ruud Bottemanne (Fontys)
Johan Vereijken (FBR)
Alfons Jansman (ASG)
The partners in De Nederlandse Haverketen
© Wageningen UR