Gebakken kreeft eten voor de wetenschap

De Noordzeekreeft, populair in restaurants, ondergaat een opvallende kleurverandering wanneer een kok hem levend kookt. De Leidse chemicus Arjan van Wijk zette de laatste stap om deze mysterieuze kleuromslag te verklaren.

door Martine Segers, gepubliceerd in Mare, 7 november 2002

'Kiest u maar een mooie donkerblauwe uit.' In sommige luxe restaurants zwemmen in aquaria echte kreeften rond voor de gasten, maar als de ober je die blauwe kreeft uit het aquarium op een bord serveert is die ineens rood gekleurd. Dit is in de natuur een van de grootste kleurveranderingen van een complex van een eiwit en een organisch molecuul, stelt promovendus Arjan van Wijk van de groep Bio-organische fotochemie van het Leids Instituut voor Chemie.

De blauwe kleur in de schil van een levende kreeft ontstaat als de rode kleurstof astaxanthine ingeklemd zit in het eiwit crustacyanine. 'Kreeften die dit eiwit missen blijven rood.' Tijdens het koken gaat het eiwit kapot en komt de rode kleurstof vrij. Dat verklaart waarom de kleur verandert van blauw naar rood. Maar wat maakt de rode kleurstof blauw als die ingeklemd zit in een kleurloos eiwit?

De oplossing van dit mysterie begon met een ritje naar een kreeftenkwekerij in Yerseke, Zeeland. 'Uit een bassin koos ik een paar mooie blauwe kreeften', vertelt Van Wijk. 'De eerste keer reed ik heel voorzichtig met de auto terug naar Leiden en liet ik ze in het lab eerst nog even scharrelen voor ik ze invroor', vertelt de vegetariër die voor zijn onderzoek twintig kreeften om zeep moest helpen.

Positieve lading

Om het eiwit met daarin de rode kleurstof uit de schil van de kreeften in handen te krijgen, moest Van Wijk de kreeften 'demonteren', zoals hij dat zelf noemt. 'De schil van dode kreeften peuteren is goor werk', vertelt hij. Op zo'n 'demontagedag' stonk het hele lab naar rotte vis. Toch waren Van Wijks labgenoten blij als er een experiment mislukte. Dan kregen ze een keer extra gebakken kreeft volgens het recept van een Chinese collega. 'Met een gasbrander van het lab bakten we het vlees in een wok. Met een beetje citroen, wijn, knoflook, suiker en olijfolie erbij smaakte dat erg goed.'

Van Wijk zuiverde in zijn lab ondertussen het eiwit van de niet ‘mislukte’ kreeften. Nieuwe rode kleurstofmoleculen met extra zware koolstofatomen, 13C, liet hij de plaats innemen van de oude kleurstofdeeltjes. De zware koolstofatomen geven een veel sterker signaal in een NMR-apparaat, waarmee je informatie krijgt over de chemische omgeving, de elektronendichtheid, van een aantal atomen.

De synthese van de met 13C gelabelde kleurstof was een hele klus. Het kostte zo'n 23 duizend euro en was twee jaar werk. 'Omdat de chemicaliën met 13C zo duur zijn, moest ik een hele efficiënte syntheseroute ontwikkelen', vertelt Van Wijk.

Ondanks de enorme investering kon Van Wijk het mysterie van de blauwe kleur met alleen de NMR-data toch nog niet oplossen. Zijn hypothese dat de kleur veranderde doordat de kleurstof in het eiwit een positieve lading kreeg, bleek niet te kloppen. Maar wat gebeurde er dan wel?

Op een kluitje

De sleutel tot de oplossing kwam van een concurrerende onderzoeksgroep uit Liverpool. Die toonde aan dat de ringen aan de uiteindes van het kleurstofmolecuul omklappen als ze in het eiwit ingeklemd zitten. Ze komen dan in een plat vlak met de rest van het molecuul te liggen. Normaal maken die ringen een hoek van 45 graden met de middelste sliert atomen.

Als de ringen plat liggen, kunnen de vrije elektronen uit de middelste sliert atomen makkelijk naar de ringen toe. Een bocht van 45 graden kunnen de redelijk los zittende elektronen echter niet maken. Ze zitten dan veel meer op een kluitje in het midden van het molecuul en absorberen hierdoor een andere kleur licht.

'Van de zomer dacht ik dat de Engelse onderzoekers mij het gras voor de voeten wegmaaide; ze hadden zelfs een ideetje dat ik hen verteld had gebruikt. Maar uiteindelijk was ik juist blij met die publicatie.' Het gaf Van Wijk de zet die hij nodig had om het kreeftenmysterie op te lossen.

'Met een computermodel heb ik kunnen aantonen dat het draaien van de ringen die enorme kleurverandering veroorzaakt.' Om zijn computerberekeningen te testen bepaalde Van Wijk met zijn model de lading op elk gelabeld koolstofatoom en vergeleek dat met de NMR-gegevens. 'Dat valt mooi op elkaar.'

Martine Segers