Lisää arvoa silakalle ja vajaahyödynnetyille kaloille

Euroopan meri- ja kalatalousrahasto panostaa pitkäjänteiseen, verkostomaiseen kehitystoimintaan kalatalouden innovaatio-ohjelmilla, joihin kuuluvan Blue Products -ohjelman päätavoitteena on luoda kalaelinkeinoille kasvua kehittämällä lisäarvotuotteita silakasta, vähäarvoisista kalalajeista ja teollisuuden sivuvirroista.

Hankkeen toteuttamiseen on valjastettu asiantuntijoita Luonnonvarakeskuksesta (Luke), VTT:ltä ja Turun yliopistosta. Toteuttamista koordinoivat ja kalastuksen asiantuntijoina toimivat Mathias Högbacka Aktion Österbottenista ja Guy Svanbäck Österbottens Fiskarförbundista.

Turun yliopisto kehittää kotimaisesta kalasta uusia tuotteita ja tuotekonsepteja yhteistyössä tutkimuksen ja sekä kala-alan yrittäjien ja yritysten kanssa. Tuotteissa hyödynnetään hankkeessa luotuja kala-aineosia, joiden toimivuutta mitataan biokemiallisin laatutestein ja kuluttajien parissa. Keskeistä kehitystyölle on varmistaa tuotteiden toimivuus aidossa tuotanto- ja käyttötilanteissa.

VTT kehittää kotimaisille, vajaahyödynnetyille kaloille sopivia proteiinin erotusmenetelmiä ja on alustavasti arvioinut erotusprosessien teknistaloudellista potentiaalia. Jatkossa parhaat prosessit skaalataan pilottimittakaavaan yhdessä muiden toimijoiden kanssa, ja tuotetuille proteiineille etsitään käyttösovelluksia. VTT kehittää myös uudenlaisia kalatuotteita, esimerkiksi ekstruusiolla uudelleen rakenteistettua kalaa eli ”nyhtökalaa”, ja tutkii laajemminkin mahdollisuuksia hyödyntää kalat kokonaisina teollisuuden prosesseissa.

Luke arvioi yhdessä Österbottens Fiskarförbundin kanssa käytettävissä olevan raaka-aineen määrää ja tutkii mahdollisuuksia kehittää korkean lisäarvon tuotteita vajaasti hyödynnetyistä kaloista ja teollisuuden sivuvirroista.

Lisäarvoa muodostuu, kun esimerkiksi kalapeptidejä, proteiineja ja mineraaleja käytetään elintarvikkeiden, lemmikkieläinten ruokien ja kosmetiikkatuotteiden ainesosina sekä ravintolisinä. Luke on kehittänyt yksinkertaisen eristysmenetelmän kalojen suomujen gelatiinille. Alustavien tutkimusten mukaan kalamateriaali saattaa olla myös kiinnostava antimikrobisten ja verensokerin säätelyyn vaikuttavien peptidien lähde.

Silakan ja särjen proteiinit elintarvikekäyttöön

Kalan proteiini sisältää kaikkia ihmiselle välttämättömiä aminohappoja, ja se on hyvin sulavaa. Kala päihittää kasviproteiinit, joiden aminohappokoostumuksessa on puutteita. Aikuinen saa päivittäisen annoksensa elintärkeää lysiiniaminohappoa esimerkiksi 34 grammasta silakkaa, mutta soijapapua pitäisi syödä yli kymmenkertainen määrä. Soijapapujen tuottamisesta poiketen silakan ja särjen kalastuksella on myönteinen vaikutus ympäristöön, sillä kalojen mukana vesistöistä poistuu rehevöittäviä ravinteita.

Silakka ei kuitenkaan päädy suomalaisten ruokapöytiin, vaikka sen syöminen on ilmastoteko. Ratkaisuna voi olla silakan ja vajaahyödynnettyjen kalojen, kuten särjen, proteiinien jalostaminen erilaisilla erotusmenetelmillä. Potentiaalisimmat erotusmenetelmät ovat pH-muutokseen perustuva erotus sekä entsymaattinen prosessi. Samoja prosesseja voi soveltaa fileeraussivuvirroille ja kokonaiselle kalalle.

Molempien prosessien avaintekijä on mahdollisimman tuoreena käsitelty kala. Entsymaattinen prosessi perustuu proteiinimolekyylien pilkkomiseen pienemmiksi. Pilkotut proteiinit liukenevat helpommin veteen, joten ne ovat helposti erotettavissa muusta kalamassasta. Lopuksi proteiinivesiliuos kuivataan. Sen sijaan pH-muunnosprosessi perustuu proteiinien liuottamiseen happamissa tai emäksisissä olosuhteissa. Liuenneet proteiinit saostetaan pH:ta säätämällä ja lopuksi kuivataan.

Molempien prosessien lopputuotteena syntyy jopa 70–90 prosenttia proteiinia sisältävä jauhe, jota voitaisiin käyttää sellaisenaan urheilujuomissa tai proteiinilisänä elintarvikkeissa. Jäljelle jääneestä liukenemattomasta kalamassasta voi kehittää lisäarvotuotteita kuten bioaktiivisia peptidejä, ja loppuosa voidaan hyödyntää rehuissa.

Molemmilla erotusprosesseilla on omat hyvät ja huonot puolensa. Entsymaattinen prosessi on nopea ja vaatii vähän vettä, mutta liian pitkä käsittely saattaa aiheuttaa karvasta makua lyhyiksi peptideiksi pilkkoutuneiden proteiinien vuoksi. Entsymaattisen prosessin lopputulosta on kuitenkin helppo kontrolloida. Kevyt entsyymikäsittely voi jopa parantaa muuten veteen liukenemattomien proteiinien toiminallisia ominaisuuksia kuten emulgoituvuutta, vaahtoutuvuutta ja vedensidontakykyä. Sen sijaan pH-prosessissa proteiini muuttuu pilkkoutumatta. Tällöin ei synny karvasta sivumakua, mutta rakenteen muuttuminen heikentää proteiinien toiminnallisia ominaisuuksia.

Entsymaattinen ja pH-erotusmenetelmä vaativat investointeja teollisen mittakaavan prosessiin, ja kalaproteiinin erotuslaitos tarvitsee taloudellisesti toimiakseen isoja raaka-ainevolyymejä, mikä on Suomen hajanaisesti sijaitsevien kalasatamien takia haaste.

Vaihtoehtoisesti kokonainen tuore kala voitaisiin jauhaa ja käyttää suoraan elintarvikkeiden valmistukseen. Näin saataisiin ruokakäyttöön kalan proteiini ja terveellinen rasva, ruotojen kalsium ja muut mineraalit. Tällöin kalanjalostuksen sivuvirtojen määrä vähenisi oleellisesti.

Yksi kiinnostava sovellusmahdollisuus löytyy ottamalla mallia suosituista kaura- ja härkäpapuvalmisteista. Jauhettua kalaa ja kalaproteiinia on mahdollista rakenteistaa ekstruusiolla uudelleen kalan lihaa muistuttavaksi tuotteeksi. Tässä ”nyhtökalassa” kalan kaikki hyvät ravintoaineet ovat helppokäyttöisessä ja herkullisessa muodossa, ja sillä voisi korvata jauhettua tai suikaloitua lihaa monissa eri ruokalajeissa.

Kalajalosteita kotimaisesta kalasta

Pihvien ja murekkeiden kaltaisten kalajalosteiden kaupallistaminen alkoi saada vauhtia 2010-luvulla. Siinä auttoivat kalastuksen logistiikan sekä laadukkaiden kalamassojen tuotantoprosessin kehittyminen. Kiinnostus kotimaisen luonnonkalan käyttöön on sen jälkeen kasvanut ripeää vauhtia. Useat toimijat, kuten teollisuus, kauppa ja julkiset ruuantuottajat ovat tuoneet markkinoille erityisesti erilaisia luonnonkaloista valmistettuja kalamurekepihvejä, mutta järvikala taipuu moneksi muuksikin.

Sen sijaan kalan korkealaatuisiin proteiini- tai öljyjakeisiin perustuvat korkean jalostusasteen tuotteet näyttävät edelleen olevan lähinnä ravintolisävalmisteita. Vaikka tutkimusartikkeleissa on jo pitkään raportoitu laadukkaiden kalaproteiinivalmisteiden hyvistä teknologisista ja aistinvaraisista ominaisuuksista, on niihin perustuvia elintarvikkeita edelleen kansainvälisestikin niukasti markkinoilla.

Kalaöljy on vanhin kalasta eristetty fraktio. Elintason noustessa se harvemmin kelpaa edes lapsille sellaisenaan. Yhä suurempi osa kalaöljystä ohjautuu lisäravinteisiin, joissa sen epämiellyttävä maku ja haju eivät häiritse.

Kalaöljyn käyttöä funktionaalisissa elintarvikkeissa kehitettiin kiivaasti 2000-luvun vaihteessa. Sovellukset osoittautuivat kaupallisesti pettymyksiksi. Kuluttajien kiinnostus kalaöljyllä terästettyyn leipään, majoneesiin tai salaattiöljyyn oli laimeaa.

Syyt olivat sekä mielikuvissa että aistittavassa laadussa. Kalaöljy hapettuu herkästi, mikä rajoittaa tuotesovelluksia sekä tuotteiden käyttöaikaa. Mikrokapseloinnilla suojatulla kalaöljyllä oli toisaalta vaikea saavuttaa merkittäviä pitoisuuksia.

Lähinnä kalaöljy onkin jäänyt käyttöön joissakin margariineissa. Markkina-alaa syövät kuitenkin kasviperäiset mikroleväöljyt, joilla on laajempi käyttäjäkunta ja parempi imago.

Kalasta on valmistettu proteiinikonsentraatteja vuosikymmeniä. Niiden ravitsemuksellinen arvo on korkea, mutta käyttökohteiden löytäminen on osoittautunut vaikeaksi. Ainut merkittäviä määriä käyttävä tuoteryhmä ovat surimit ja rapuimitaatiot, joissa käytetään geeliytyviä kalaproteiineja toivotun rakenteen saavuttamiseksi.

Suurin osa kaloista ja kalan proteiineista soveltuu surimityyppisiin tuotteisiin heikosti. Niille on etsitty käyttötapoja ruuan rakenteen parantajina tai yksinkertaisesti proteiinilisinä. Kokeilun kohteena ovat olleet esimerkiksi viljaproteiinien täydentäminen, proteiinipitoiset keksit ja leipä sekä lihan rakenteen parantaminen.

Teknisesti parhaat tulokset on saatu viljaekstrudaateissa ja pastoissa, joissa kalaproteiinin vaikutukset myös aistittavaan laatuun ovat olleet joko neutraaleja tai positiivisia. Tuoteryhmissä on myös kaupallista vetoa proteiinipitoisille tuotteille. Suomessakin kaupassa on muutamia proteiinipitoisia pastalaatuja, ja snack-tyyppisissä välipaloissa etsitään jatkuvasti uusia proteiinipitoisia tuotteita.

Kotimaisesta kalasta tuotetuille fraktioille on tärkeää löytää toimivat käyttökohteet. Vähärasvaiselle ja vaalealle särjelle surimityyppiset tuotteet ovat selkeä ja teknisesti helppo vaihtoehto. Silakan tapauksessa tarvitaan työtä sekä proteiinin eristämistekniikassa että tuotetun proteiinin käyttösovellusten konseptoinnissa.

Vähäarvoisesta kalamateriaalista arvojakeita

Kalan rasva on tärkeä n-3 tyydyttymättömien rasvahappojen lähde, mutta kalaöljyn ohella myös kalaproteiinien parempi hyödyntäminen on tärkeää. Kalasta tai sen sivuvirroista eristettyä proteiinia voidaan käyttää elintarviketuotteiden lisäksi lemmikkien ruuissa ja ravintolisinä. Proteiini on myös mahdollista hydrolysoida entsyymien avulla. Tällöin proteiinin rakenne pilkkoutuu molekyylirakenteeltaan pienemmiksi proteiineiksi ja peptideiksi, joilla on hyviä ravitsemuksellisia, bioaktiivisia ja toiminnallisia ominaisuuksia.

Kalaproteiinihydrolysaatteja voidaan käyttää elintarvikkeissa, rehuissa, ravintolisissä, mikrobien kasvualustojen valmistuksessa ja lääketeollisuudessa. Kalan sivuvirroista tuotetuilla hydrolysaateilla on havaittu esimerkiksi verensokerin säätelyyn vaikuttavia bioaktiivisia ominaisuuksia.

Sian- tai naudan nahasta eristetylle kollageenille/gelatiinille tarvitaan vaihtoehtoja elintarvike-, juoma-, lääke-, ravintolisä- ja kosmetiikkateollisuudessa. Kalasta eristetyn kollageenin ja sen hydrolyysituotteen, gelatiinin, bioaktiiviset ominaisuudet ovat erinomaiset, ja kalakollageenin/gelatiinin käyttöä eivät estä uskonnolliset rajoitteet.

Ulkomailla tuotettua kalakollageenia ja -gelatiinia käytetään jo monilla eri sovellusalueilla, mutta suomalaisista kaloista niitä ei ole vielä tuotettu. Jos kalakollageenin/gelatiinin valmistukseen käytetään vajaahyödynnettyjä kaloja ja kalasivuvirtoja, raaka-aine on halpaa ja sen hyödyntäminen ympäristöystävällistä.

Suomalaisista kaloista eristetyllä gelatiinilla on alhainen sulamispiste. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi pakastetuotteissa tai kylmässä säilytettävissä tuotteissa, jotka nautitaan nopeasti sulatuksen tai jääkaapista oton jälkeen. Lisäksi gelatiinia voidaan käyttää kosmetiikassa, lääkevalmisteiden lisäaineina ja mikrokapseloiduissa ravintolisissä, joiden halutaan liukenevan nopeasti.

Kala ja kalasivuvirrat ovat rikkaita ja monipuolisia bioaktiivisten peptidien lähteitä. Bioaktiiviset peptidit ovat luontaisesti osa kalan puolustusjärjestelmää. Kalan proteiineista voidaan myös tuottaa bioaktiivisia peptidejä hydrolyysin ja fermentoinnin avulla.

Kalojen peptideillä on havaittu olevan muun muassa mikrobien ja kasvainten kasvua estäviä, antioksidatiivisia, verenpainetta sääteleviä, veren hyytymistä estäviä, kipua lievittäviä, ahdistusta lievittäviä ja ruokahalua hillitseviä vaikutuksia. Peptidejä voidaan käyttää esimerkiksi ravintolisä-, lääke- ja kosmetiikkasovelluksissa aktiivisina ainesosina. Niillä on myös tuotteiden säilyvyyttä parantavia ominaisuuksia. Tietokantamallinnuksen avulla voidaan arvioida, millaisia peptidejä kalaraaka-aineista on saatavissa ja millaisia entsyymejä niiden tuotannossa kannattaa hyödyntää.

Kotimaisista kaloista tai niiden sivuvirroista voi löytyä käyttökelpoisia bioaktiivisia peptidejä erityisesti kylmässä viihtyviä haitallisia mikrobeja vastaan.

Kalan ruodoista noin 30 prosenttia on kollageenia ja 60–70 prosenttia epäorgaanisia yhdisteitä, kuten fosforia ja hyvin imeytyvää kalsiumia. Myös kalojen suomut ovat hyviä kalsiumin lähteitä. Kalsiumia voidaan käyttää muun muassa elintarvikkeiden täydentämiseen ja ravintolisävalmisteissa.

Kalsiumia ja fosforia voidaan lisäksi hyödyntää muun muassa rehu-, lannoite- tai kemianteollisuudessa. Kalasta eristettyä hydroksiapatiittia voidaan käyttää luusiirremateriaalina lääketieteen ja hammaslääketieteen sovelluksissa synteettisen hydroksiapatiitin sijasta.