Je leest:

Van scheepjeswol naar Vitamine D

Van scheepjeswol naar Vitamine D

Auteur: | 1 oktober 2001

Om het vitamine D-gehalte in ons lichaam op peil te houden zijn voldoende zonlicht en de juiste voeding onontbeerlijk. Een tekort aan vitamine D veroorzaakte vroeger Engelse ziekte. Pas na veel onderzoek lukte het in 1942 om vitamine D industrieel te vervaardigen. Sindsdien wordt het gebruikt als voedingssupplement voor mens en dier.

Tot het begin van de twintigste eeuw kwam Engelse ziekte ( rachitis) veel voor bij kinderen, vooral in sterk vervuilde industriesteden. Kenmerken zijn een misvormd skelet en trage groei. Het is goed te zien op een foto uit 1920: van de drie zesjarige Weense kinderen is alleen de middelste normaal ontwikkeld (fig. 1) Rond de tijd dat de foto is gemaakt, werd ontdekt dat rachitis veroorzaakt wordt door een tekort aan vitamine D. Het nuttigen van levertraan (rijk aan vitamine D) of bestralen van de huid met ultraviolet licht leidde snel tot genezing. Een juiste voeding en/of voldoende zonlicht zijn immers nodig om het vitamine D-gehalte op peil te houden. Vitamine D is in vet oplosbaar (dit in tegenstelling tot vitamines die in water oplosbaar zijn) en daardoor is het mogelijk om aan margarine een kleine hoeveelheid vitamine D toe te voegen. Dat gebeurt tegenwoordig en rachitis komt in onze contreien dan ook niet meer voor.

Weense kinderen met rachitis, 1920. Bron: B. Harrow, Textbook of Biochemistry (1947)

Mosselen

In sommige voedingsmiddelen (gist en mosselen o.a.) en de menselijke huid zitten bestanddelen, provitamine D geheten, die door bestraling met ultraviolet licht rachitis genezen. Omstreeks 1925 onderzoeken twee medewerkers van het Natuurkundig Laboratorium van Philips in Eindhoven, dr. E.H. Reerink en dr. A. van Wijk, de mogelijkheid om met een kwiklamp het provitamine om te zetten in het vitamine.

Fotochemie

Chemische veranderingen onder invloed van elektromagnetische straling, in het bijzonder zichtbaar en ultraviolet licht, komen veel voor. Voorbeelden zijn de fotosynthes in planten, het bruin worden in de zon en de vorming van vitamine D. Om dit soort reacties industrieel te kunnen gebruiken zijn specialen lampen ontwikkeld. Voor het ultraviolette gebied gebruikt men meestal buisvormige kwiklampen. De hoge temperatuur van deze lampen, de sterke straling en de aanwezigheid van een brandbaar oplosmiddel vereisen uitgebreide veiligheidsmaatregelen.

De resultaten zijn veelbelovend en Philips richt in 1930, met chocoladefabrikant Van Houten, een productiemaatschappij voor vitamine D op in Weesp. In 1936 trekt Van Houten zich terug en later ontstaat uit deze onderneming Philips-Duphar, tegenwoordig Solvay Pharmaceuticals geheten.

In 1942 slagen de onderzoekers van Philips-Duphar erin om provitamine D uit cholesterol (fig. 2) te maken. Dit heeft het industriële voordeel dat provitamine D niet meer uit mosselen hoeft te worden gewonnen. De route via cholesterol leidt bovendien precies tot het juiste provitamine D3, dat van nature bij mensen en dieren voorkomt.

Figuur 2. Cholesterol

Wolvet

Cholesterol wordt gewonnen uit wolvet, een wasachtige substantie die men verkrijgt bij het wassen van schapenwol. Vandaar ook dat de cholesterolfabriek in Veenendaal vroeger deel uitmaakte van de voormalige Scheepjeswolfabriek. Een andere bron voor cholesterol is slachtafval, in het bijzonder hersenen en ruggemerg. De geproduceerde cholesterol (huidige wereldproductie 400 ton/jaar) wordt grotendeels verwerkt in cosmetische producten, een klein deel is grondstof voor vitamine D3. De synthese van provitamine D uit cholesterol behelst het invoeren van een dubbele binding tussen de koolstofatomen 7 en 8 in het cholesterolmolecuul (fig. 2). Op deze twee plaatsen moet dus een waterstofatoom worden verwijderd terwijl alle overige waterstofatomen op hun plaats moeten blijven. Tijdens de bestraling van het aldus bereide provitamine breekt de binding tussen de atomen 9 en 10 en na verhuizing van een waterstofatoom ontstaat het vitamine D3 (fig. 3).

Figuur 3. Vitamine D

Betaalbaar en veilig

Veel onderzoek is nodig geweest om te ontdekken hoe dit alles moleculair in z¡¦n werk gaat en hoe een betaalbare en veilige productie kon worden gerealiseerd. Behalve in Weesp, waar de vitamine D fabriek staat, werd ook aan de Leidse Universiteit gedurende tientallen jaren onderzoek verricht op dit gebied. Het geproduceerde vitamine D wordt gebruikt als voedingssupplement, zowel voor mensen als voor dieren.

Figuur 4. Calcitriol

Later ontdekten Amerikaanse onderzoekers overigens dat niet vitamine D3 zelf, maar een stofwisselingsproduct daarvan (een metaboliet), de eigenlijke biologische werking uitoefent. Deze stof, calcitriol (fig. 4), is eigenlijk een hormoon en essentieel voor de instandhouding van een gezonde calcium- en fosfaatstofwisseling. Calcitriol wordt tegenwoordig ook synthetisch bereid en toegepast in een zalf voor de behandeling van de huidaandoening psoriasis en in capsules voor de behandeling van osteoporose, botontkalking bij ouderen.

Fotochemische fabriek. Bron: Solvay Pharmaceuticals

Literatuur

J.G.A.J. Hautvast, Natuur en Techniek 44 (1976), p. 333 E. Havinga, Experientia 29 (1973), p. 1181. G.D. Zhu, W.H. Okamura, Synthesis of Vitamin D (calciferol), Chemical Reviews 95 (1995), pp. 1877-1952.

Zie ook:

Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.