Als we het hebben over de effecten van klimaatverandering op de landbouw, denken we vooral aan droogtes, hittegolven en extreme weersomstandigheden die de oogsten in gevaar kunnen brengen. Maar er is nog een ander, minder voor de hand liggend aspect dat rechtstreeks verband houdt met de kwaliteit van voedsel: de toename van de concentratie kooldioxide in de atmosfeer kan in feite ook de kenmerken veranderen van de gewassen waaruit we ons voedsel verkrijgen.
Volgens gegevens gerapporteerd door onderzoekers van Leibniz Instituut voor Voedselsysteembiologie van de Technische Universiteit van Münchenzijn de mondiale CO₂-concentraties gestegen van ongeveer 340 ppm (parts per million) in 1980 naar ongeveer 425 ppm in 2024. Als de uitstoot blijft stijgen, kan deze in 2050 oplopen tot ongeveer 600 ppm.
En tarwe, een van de belangrijkste voedselgewassen ter wereld, zal zich daarom moeten aanpassen aan andere atmosferische omstandigheden dan de huidige. Maar wat gebeurt er met de eigenschappen ervan als het groeit in een omgeving met meer koolstofdioxide?
Om deze vraag verder te onderzoeken heeft een internationale groep onderzoekers tien soorten wintertarwe geanalyseerd die onder veldomstandigheden zijn geteeld. Een deel van de planten werd blootgesteld aan een CO₂-concentratie van 546 ppm, terwijl de anderen groeiden met een concentratie van ongeveer 450 ppm, wat overeenkomt met de referentieomgevingsomstandigheden die in het experiment zijn gebruikt.
Na de oogst onderzochten wetenschappers de eiwitsamenstelling van de granen met behulp van uiterst nauwkeurige laboratoriumanalysetechnieken, waarbij de nadruk vooral lag op gluteneiwitten, pureindolines en amylase-/trypsineremmers, evenals op enkele peptiden die betrokken zijn bij de immuunrespons die gepaard gaat met coeliakie.
Minder gluteneiwit en lagere bakkwaliteit
Een van de belangrijkste resultaten heeft betrekking op gluten, het geheel van eiwitten dat bijdraagt aan het geven van elasticiteit en structuur aan het deeg, waardoor het brood zich tijdens het rijzen kan ontwikkelen.
Bij aanwezigheid van een hogere concentratie CO₂ daalde de hoeveelheid van de 21 geanalyseerde gluteneiwitten gemiddeld met 18,7%. Ook het totale eiwitgehalte van de bonen was lager, met een gemiddelde reductie van 4,7%.
Deze veranderingen bleven niet alleen op papier. De broodbereidingstests brachten een lagere kwaliteit van het deeg aan het licht: het volume van het brood daalde gemiddeld met 4,1%, terwijl het sedimentatievolume, een parameter die wordt gebruikt om de technologische kwaliteit van tarweproteïnen te evalueren, met 11,7% afnam.
Met andere woorden: een hogere concentratie CO₂ zou het moeilijker kunnen maken om meel te verkrijgen met dezelfde bakeigenschappen die we gewend zijn. Het betekent niet dat al het brood dat in de toekomst wordt geproduceerd noodzakelijkerwijs slechter zal zijn, maar dat de samenstelling van het uitgangsgraan kan veranderen, met gevolgen voor de technologische eigenschappen ervan.
Sommige eiwitten die geassocieerd zijn met tarwegevoeligheid nemen toe
Het onderzoek bracht ook een andere variant aan het licht die aandacht verdient. Bij hogere kooldioxideniveaus stegen de amylase-/trypsineremmers, bekend onder de afkorting ATI, met gemiddeld 5,7%.
Dit zijn eiwitten die tarwe van nature produceert als afweermechanisme tegen organismen die zich voeden met de plant. Ze worden echter ook bestudeerd vanwege hun mogelijke betrokkenheid bij tarweallergieën en niet-coeliakie tarwegevoeligheid, een aandoening waarbij sommige mensen klachten melden na het nuttigen van voedsel dat tarwe bevat, zonder dat de diagnose coeliakie is gesteld.
De wetenschappers observeerden ook een afname van pureindolines, eiwitten die bijdragen aan het bepalen van de hardheid van het graan en de verwerkingseigenschappen van het meel beïnvloeden.
Het beeld is dus nogal complex: de toename van CO₂ wijzigt niet alle eiwitten in dezelfde richting, maar bepaalt een andere samenstelling van het graan, met mogelijke gevolgen zowel voor de technologische kenmerken als voor die welke verband houden met de verdraagbaarheid van de tarwe.
Wat verandert er voor mensen die lijden aan coeliakie? Een van de meest interessante aspecten van het onderzoek is ook de afname van sommige peptiden die actief zijn bij coeliakie. Dit zijn korte eiwitfragmenten die kunnen ontstaan tijdens de vertering van gluten en die bij genetisch gepredisponeerde mensen de immuunrespons kunnen activeren die verantwoordelijk is voor de ziekte.
Hun concentratie was lager in monsters gekweekt met meer CO₂. Het zou echter verkeerd zijn om deze gegevens te interpreteren als een demonstratie dat de tarwe van de toekomst geschikter zal zijn voor mensen met coeliakie of dat deze zonder risico geconsumeerd kan worden door degenen die gluten moeten vermijden.
In feite analyseerde het onderzoek slechts enkele van deze peptiden en werden er geen immunologische tests of experimenten op mensen uitgevoerd. Bovendien namen amylase/trypsineremmers, die mogelijk betrokken zijn bij andere aandoeningen die verband houden met de tarweconsumptie, in hetzelfde experiment toe.
Zoals Katharina Scherf, hoofd van de onderzoeksgroep op het gebied van de chemie van voedselbiopolymeren aan het Leibniz Instituut, opmerkt, kunnen de waargenomen veranderingen ook relevant zijn voor ziekten die verband houden met de consumptie van tarwe, maar verder onderzoek zal nodig zijn om hun werkelijke biologische en immunologische betekenis te begrijpen.
Niet alle tarwevariëteiten reageren op dezelfde manier
Uit het experiment kwam nog een belangrijk element naar voren: de reactie op de toename van CO₂ is sterk afhankelijk van het geteelde ras. In feite reageerden de tien geanalyseerde rassen niet allemaal op dezelfde manier. In negen daarvan daalde het totale eiwitgehalte van het graan, met variaties tussen 1,9% en 10,3%. Eén ras, Hyvega, liet een stijging zien van 2,7%.
Zelfs als we andere eiwitkenmerken in ogenschouw nemen, bleken sommige rassen gevoeliger voor de nieuwe omstandigheden dan andere. Apostel en KWS Emerick lieten bijvoorbeeld een relatief stabielere respons zien, terwijl Asory, Campesino, LG Initial en Moschus duidelijkere veranderingen lieten zien.
Deze verschillen kunnen belangrijk worden voor de toekomst van de landbouw. Volgens de onderzoekers moet de selectie van de te telen rassen er namelijk niet alleen op gericht zijn om overvloedige oogsten te verkrijgen, maar ook om belangrijke kwalitatieve eigenschappen, zoals een goede eiwitsamenstelling en hoge bakkwaliteit, te behouden.
De tarwe van de toekomst
Het onderzoek voegt een stukje toe aan het begrip van de effecten van klimaatverandering op ons dieet. Het is niet genoeg om ons af te vragen hoeveel tarwe we zullen kunnen produceren in een atmosfeer die steeds rijker wordt aan CO₂; we zullen ook moeten begrijpen wat de kwaliteit zal zijn van wat we op tafel zullen brengen.
Uiteraard moeten de resultaten met voorzichtigheid worden geïnterpreteerd. De experimenten werden op één locatie en tijdens één groeiseizoen uitgevoerd: er zullen daarom verdere tests nodig zijn, op verschillende plaatsen en in verschillende klimatologische omstandigheden, om na te gaan of dezelfde variaties zich op grote schaal zullen herhalen.
De boodschap die naar voren komt is niettemin belangrijk: het aanpassen van de landbouw aan de klimaatcrisis betekent ook het selecteren van gewassen die in staat zijn goede voedings- en technologische eigenschappen te behouden in de nieuwe milieuomstandigheden. Omdat de toekomst van tarwe niet alleen zal worden gemeten in de ingezamelde tonnen, maar ook in de kwaliteit van het meel en het brood dat we zullen kunnen verkrijgen.
Bronnen: Leibniz Instituut voor Voedselsysteembiologie / PubMed
