Bioprosessoinnilla B12-vitamiinia vilja- ja palkokasvipohjaisiin elintarvikkeisiin

Tähän asti etenkin teollistuneissa maissa liha ja lihavalmisteet ovat olleet proteiinin pääasiallisia lähteitä. Tällä hetkellä eläinsuojelullisen näkökohdan lisäksi myös kestävän elintarviketuotannon suosiminen sekä elintasosairauksien yleistyminen kasvattavat kasviproteiinien suosiota.

Viime vuonna Suomen markkinoille on ponnahtanut kasvipohjaisia, runsasproteiinisia tuotteita. Niiden suuri suosio osoittaa, että kuluttajat ovat tulleet tietoisemmiksi eläinperäisten proteiinivarantojen rajallisuudesta. Kuluttajat ovat halukkaita valitsemaan ruokavalioonsa kestävän kehityksen mukaisia elintarvikkeita. Eläinperäisen proteiinin vaihtaminen kokonaan kasviproteiineihin saattaa kuitenkin johtaa joidenkin ravintoaineiden niukkaan saantiin.

Yksi tällainen ravintoaine on B12-vitamiini eli kobalamiini, jota on luonnostaan ainoastaan eläinperäisissä elintarvikkeissa. Kasvit eivät tarvitse metaboliassaan B12-vitamiinia, joten ne eivät myöskään sitä syntetisoi. B12-vitamiinia tuottavat vain tietynlaiset bakteerit, joilla on kaikki sen synteesiin tarvittavat geenit. Myös ravintolisissä ja elintarvikkeiden rikastamisessa käytettävä B12-vitamiini on peräisin tietyiltä tuottajabakteereilta, joiden tuottamat B12-muodot muutetaan monien puhdistusvaiheiden jälkeen ns. synteettiseksi B12-vitamiiniksi: syanokobalamiiniksi.

Miten luonnollisella tavalla kasviperäisiin tuotteisiin?

Joissakin kasviperäisissä tuotteissa on osoitettu olevan B12-vitamiinia. Tutkimuksissa on todettu, että esimerkiksi fermentoitu soijapapuvalmiste tempe sisältää B12-vitamiinia 0,2–8 µg/100 g (tuorepainoa kohden) ja jotkin sienet ja mikrolevävalmisteet jopa 30–200 µg/100 g (kuivapainoa kohden). Tutkimustuloksia tarkasteltaessa tulisi kuitenkin kiinnittää huomiota väitetyn B12-vitamiinin rakenteeseen ja käytettyyn määritysmenetelmään. Onko vitamiinimolekyyli rakenteeltaan täsmälleen sellainen, että se imeytyy, kulkeutuu verenkierrossa ja toimii soluissa koentsyyminä (Kuva), ja millä menetelmällä vitamiini on määritetty?

Luonnossa myös monet bakteerit tarvitsevat aineenvaihduntaansa B12-vitamiinin eri muotoja, mutta vain hyvin harvoilla bakteereilla on kyky syntetisoida vitamiinin muotoa, joka on ihmisen hyväksikäytettävissä. Tähän mennessä hyväksikäytettävää B12-muotoa on osoitettu syntyvän vain yhdeltä sellaiselta bakteerilajilta, joka on yleisesti hyväksytty elintarvikekäyttöön.

Propionibakteereihin lukeutuvalla Propionibacterium freudenreichiilla on FDA:n GRAS-status (generally recognized as safe) ja EFSAn QPS-status (qualified presumption of safety). P. freudenreichiita käytetään Emmental-tyyppisten sveitsiläisjuustojen valmistuksessa tuomaan pähkinämäistä aromia ja muodostamaan juustolle tyypillisiä koloja. Myös muutamien maitohappobakteerien (esim. Lactobacillus reuteri) on väitetty syntetisoivan B12-vitamiinia, mutta tähän mennessä sen ei ole osoitettu olevan aktiivista muotoa.

Fermentoinnilla B12-vitamiinia kasvisruokaan

ETT Bhawani Chamlagain teki väitöskirjansa Suomen Akatemian rahoittamassa projektissa, jossa tutkittiin erilaisten propionibakteerien B12-vitamiinin tuottoa. Aineistona oli 30 propionibakteerikantaa (27 P. freudenreichii ja 3 P. acidipropionici -kantaa), jotka oli eristetty maito- ja viljaympäristöistä.

Tutkimuksessa havaittiin, että ainoastaan P. freudenreichii -kannat tuottavat aktiivista B12-vitamiinia kasvipohjaisilla alustoilla kuten vilja-alustoilla. Tuotetut määrät olivat myös ravitsemuksellisesti merkittäviä. P. acidipropionici -kannat syntetisoivat ainoastaan B12-vitamiinin pseudomuotoa, jota ihminen ei voi käyttää hyväkseen. Lisäksi väitöskirjatyössä tutkittiin fermentointiolosuhteiden (pH, happi, aika) ja muiden yhdisteiden (muut vitamiinit) vaikutusta bakteerin B12-vitamiinin synteesiin.

Chamlagainin väitöskirjatyössä kehitetty nestekromatografinen menetelmä (UHPLC-menetelmä) erottaa B12-vitamiinin aktiivisen muodon sen ei-aktiivisista analogeista. Menetelmällä pystytään määrittämään näytteistä B12-vitamiini jopa tasolla 0,1 µg/100 g.

Tutkimuksen aikana otettiin käyttöön myös massaspektrometrinen menetelmä (LC-MS) oikean vitamiinimuodon tunnistamiseen ja varmistamiseen. Lisäksi väitöskirjassa osoitettiin, että P. freudenreichiin in situ -tuotettu B12-vitamiini soveltuisi esimerkiksi leivän rikastamiseen ja että se säilyy leivänvalmistusprosessin aikana lähes muuttumattomana. Tulosta voi hyödyntää monissa elintarvikesovelluksissa.

Mahdollisuuksia elintarviketeollisuudelle

Kasviperäisten elintarvikkeiden kysyntä tulee lisääntymään teollistuneissa maissa. Ruokavalintojen muutos kohti kasvispitoisempaa ruokavaliota voi johtaa siihen, että B12-vitamiinin riittävä saanti ei ole enää itsestään selvää. Lisäksi maissa, joissa lihan kulutus on vähäistä, on jo nyt todettu B12-vitamiinin saannin olevan riittämätöntä.

P. freudenreichiin hyödyntäminen B12-vitamiinin tuottajana voisi avata uusia mahdollisuuksia elintarviketeollisuudelle niin kotimaisilla kuin kansainvälisillä markkinoilla. Tämä tuottaisi lisäarvoa tarjoamalla kuluttajille laajemman valikoiman kestävän kehityksen mukaisia, B12-vitamiinipitoisia proteiinin lähteitä.

Lisätietoja:

Chamlagain, B. 2016. Fermentation fortification of active vitamin B12 in food matrices using Propionibacterium freudenreichii: analysis, production and stability. University of Helsinki. https://helda.helsinki.fi/handle/10138/168927