MAKEA PROTEIINI BRAZZEIINI LABORATORIOSTA LAUTASELLE

Brazzeiini on kiinnostava, ominaisuuksiltaan hyvin käyttökelpoinen ja luonnollinen vaihtoehto sokerille.

Elintarviketeollisuudessa on jo pitkään etsitty sokerille korvaajia, mutta täydellistä ratkaisua on ollut vaikea löytää. Monilla nykyisin käytössä olevilla luonnollisilla ja keinotekoisilla makeutusaineilla on ongelmia makuprofiilin, epämiellyttävien sivumakujen, mahdollisten haitallisten terveysvaikutusten tai fysikaalisten ominaisuuksien takia.

Brazzeiini on luonnossa esiintyvä makea proteiini. Se on 1000−2000 kertaa makeampaa kuin sokeri. Elintarvikkeisiin lisättävillä määrillä sitä voidaan pitää käytännössä kalorittomana, ja sen glykeeminen indeksi on nolla.

Brazzeiinin maku on hyvin sokerin kaltainen, ja toisin kuin monilla muilla makeutusaineilla sillä ei ole metallista, lakritsimaista tai muita epämiellyttäviä sivu- tai jälkimakuja. Lisäksi se kestää hyvin kuumennusta ja on erittäin vesiliukoinen sekä stabiili laajalla pH-asteikolla. Edellä mainitut ominaisuudet tekevät brazzeiinista hyvin käyttökelpoisen erilaisissa elintarvikkeissa.

Ensimmäisen kerran brazzeiinia eristettiin vuonna 1994 Wisconsinin yliopistossa Yhdysvalloissa Länsi-Afrikassa kasvavan Pentadiplandra brazzeana Baillon -kasvin hedelmästä¹. Paikalliset asukkaat ovat käyttäneet kyseistä hedelmää jo useita vuosisatoja. Kasvin kansankielinen nimi Oubli tulee ranskan kielen verbistä oublier eli unohtaa, sillä hedelmää on käytetty vierottamaan lapsia äidinmaidosta. Tarinan mukaan maistettuaan hedelmää lapset unohtavat palata kotiin äitinsä luo.

Tutkijaryhmä kehitti kannattavan menetelmän

Brazzeiini-proteiinin pitoisuus itse hedelmässä on hyvin matala (0,36%)¹, joten sen eristäminen suoraan hedelmästä ei ole kaupallisesti kannattavaa. Kyseinen kasvi kasvaa luonnossa rajatuilla alueilla Länsi-Afrikassa, eikä sitä pystytä viljelemään teollisesti. Brazzeiinia ja sen ominaisuuksia on tutkittu jo kauan, ja monet toimijat ja yritykset ovat yrittäneet tuottaa sitä kaupallisiin tarkoituksiin useilla eri menetelmillä.

Tähän mennessä testatut, lupaavimmat menetelmät ovat keskittyneet brazzeiinin tuottoon geneettisesti modifioiduissa kasveissa sekä erilaisissa mikro-organismeissa kuten bakteereissa ja hiivoissa. Näillä menetelmillä tuotetut määrät ovat jääneet toistaiseksi liian alhaisiksi ollakseen taloudellisesti kannattavia. Oulun yliopistossa toimivan tutkimusryhmän kehittämän menetelmän avulla on nyt mahdollista tuottaa brazzeiinia tarpeeksi suuria määriä, jotta se on kaupallisesti kannattavaa.

Professori Lloyd Ruddockin johtama tutkimusryhmä on jo parin vuosikymmenen ajan tutkinut proteiinien laskostumista eli sitä, miten erilaiset proteiinit saavuttavat soluissa oikean kolmiulotteisen rakenteensa ja sitä kautta toimivat niille ominaisissa tehtävissään oikealla tavalla. Tutkimuksen pohjalta ryhmässä on kehitetty CyDisCo-niminen menetelmän (Cytoplasmic Disulfide bond formation in E.coli)[MS1] , joka on myös patentoitu².

Menetelmässä laboratoriossa tai esimerkiksi elintarvike- ja lääketeollisuudessa yleisesti käytettäviin bakteerikantoihin tuodaan proteiinien laskostumista avustavia tekijöitä muista organismeista. Nämä tekijät auttavat bakteereita muodostamaan proteiinien oikean rakenteen saavuttamiseksi tarvittavia rikkisiltoja, joita bakteerien solulimassa ei normaalisti muodostu. Brazzeiniissa näitä rikkisiltoja on neljä, ja ne ovat välttämättömiä proteiinin oikean rakenteen ja toiminnan kannalta.

Biofermentaatiossa bakteereissa tuotettu brazzeiini on lisäksi saatava erilleen bakteerien omista proteiineista ja muista tuotantoprosessiin liittyvistä ainesosista. Tätä varten osana projektia on kehitetty helppo ja edullinen puhdistusmenetelmä, jossa käytetään vain aiemmin elintarvikkeissa käytettäväksi hyväksyttyjä ainesosia. Tähän mennessä brazzeiinin tuotantoa on testattu ja optimoitu pienessä mittakaavassa laboratorio-olosuhteissa, mutta kevään aikana menetelmää on tarkoitus testata myös suuremmassa tuotantotilavuudessa 10−100 litran biofermentorissa.

Ei vielä lupaa elintarvikekäyttöön

Elintarviketurvallisuusviranomaiset eivät ole vielä myöntäneet lupaa brazzeiinin käyttöön elintarvikkeissa, joten kaupan hyllyille sitä sisältäviä tuotteita ei ihan lähitulevaisuudessa ole odotettavissa. Brazzeiinia sisältävän hedelmän käyttö vuosisatojen ajan puoltaa sen turvallisuutta elintarvikekäytössä, mutta lupaviranomaisten vaatimat turvallisuustestit on vielä läpäistävä.

Brazzeiinin kaupallinen potentiaali on hyvin suuri, sillä markkinoilla ei ole olemassa sellaista makeutusainetta, jolla voisi korvata sokerin monipuolisesti erilaisissa elintarvikkeissa niin, että tuotteen maku ei kärsi. Brazzeiinin fysikaaliset ominaisuudet ja makuprofiili ovat erinomaisia; Brazzeiini maistuu sokerilta. Tuotantoa ei ole vielä teollisessa mittakaavassa, mutta toivottavasti se on sinne piakkoin siirrettävissä. Brazzeiinin tuotantoon kehitetyn menetelmän kaupallistamiseen tähtäävällä projektilla on Business Finlandin myöntämä rahoitus vuoden 2019 kesäkuun loppuun asti.

Lähteitä:

¹ Ming, D. & Hellekant, G. 1994. Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana B. FEBS Letters 355 (1),106−108.

² Patentit Yhdysvalloissa US9238817 ja US20120202245; patentti Euroopassa EP2438175

³ https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight

4 https://stat.luke.fi/ravintotase-2017-ennakko-ja-2016-lopulliset-tiedot_fi

************

Ylipaino iso ongelma

Ylipaino ja sen tuomat haitat yksilön terveydelle ja kuormitus yhteiskunnalle kustannuksineen on kasvava maailmanlaajuinen ongelma. Vuonna 2016 maailman aikuisväestöstä 39 prosenttia oli ylipainoisia³ ja määrä jatkaa nousuaan.

Yksi syy yhä lisääntyvään ylipainoisten määrään on ihmisten mieltymys makeaan eli sokeriin. Suomessa sokerin kulutus on laskenut 1970-luvun huippulukemista yli 30 prosenttia pysyen melko tasaisena viimeisen vajaan kymmenen vuoden ajan4. Sokerin kulutuksessa maiden välillä on kuitenkin suuria eroja ja maailmanlaajuisesti kulutus on jatkanut kasvuaan tasaisesti huolimatta tiedossa olevista terveydellisistä haitoista.

Sokerin vähentäminen elintarvikkeista onkin yksi kuluttajien, eri maiden hallintoelinten ja sitä kautta elintarvikealan yritysten yhteisistä tavoitteista.

************************

Brazzeiini

  • Makea proteiini Oubli-kasvin hedelmästä
  • Maku hyvin sokerin kaltainen, ei kitkerää sivu- ja jälkimakua
  • 1000−2000 kertaa sokeria makeampaa
  • Käytettävillä määrillä kaloriton
  • Kestää kuumennusta
  • Biofermentaatio muokatuilla bakteereilla mahdollistaa kannattavan tuotannon