Mittava EU-hanke etsii mikrobi-innovaatioita ruuantuotantoon

Kestävät mikrobi-innovaatiot voivat tuoda läpimurtoja tulevaisuuden ruuantuotantoon.

Mikrobit ja mikrobiomit liittyvät kiinteästi ruokaketjuun. Niillä voidaan todennäköisesti edistää kestävää ruuantuotantoa maailmanlaajuisesti ja ratkoa nykyihmiskuntaa piinaavia ongelmia, kuten ilmastonmuutosta ja terveysongelmia. Tutkimus- ja kehitystyötä tarvitaan, jotta mikrobien potentiaali ymmärrettäisiin paremmin. Euroopan unioni satsaa mikrobiomitutkimukseen yli 40 miljoonaa euroa. Luonnonvarakeskuksen koordinoima SIMBA-hanke (Sustainable Innovation of Microbiome Applications in Food System) on osa tätä tutkimuskokonaisuutta.

SIMBA-hankkeessa etsitään mikrobiomeja, jotka vaikuttavat myönteisesti kasveihin, leviin, ihmisiin ja eläimiin. Myönteisinä vaikutuksina ovat muun muassa kasvien terveyden, sadon määrän ja laadun paraneminen, lisääntynyt viljelymaa, muutoksiin mukautuminen ja terveyden ylläpito.

SIMBAssa kootaan tietokantaa maaperän, merien, eläinten, ihmisten ja elintarvikkeiden mikrobiomeista. Bielefeldin ja Kööpenhaminan yliopistot kehittävät tietokannan, joka on hankkeen jälkeen yleisesti saatavilla. Se edistää tutkitun tiedon löytymistä ja helpottaa tutkimuksen edistymistä kentällä.

Hankkeessa tehtävällä tutkimus- ja kehitystyöllä edistetään resurssitehokasta, ilmastokestävää ja kuluttajakeskeistä EU:n maatalous- ja vesiviljelyjärjestelmää. Yhteistyötä tehdään niin paikallisella, alueellisella kuin Euroopan tasolla.

Mikrobit ruuantuotannossa maalla ja merellä

Tällä hetkellä maaperän mikrobiomin vaikutukset maan hedelmällisyyteen ja satoihin ovat suhteellisen tuntemattomia. SIMBA-hankkeessa testataan italialaisen ENEAn (Energia Nucleare ed Energie Alternative) johdolla mikrobiyhteisöiden vaikutusta tomaatin, perunan, vehnän ja maissin viljelyssä. Tutkimuksessa selvitetään, mikä on paras mikrobikoostumus ja miten mikrobituotteet tulisi levittää, annostella tai lisätä. Viljelykokeet tehdään Italiassa ja Saksassa sekä tavanomaisilla että luomuviljelmillä. Jos voidaan osoittaa, että satoa pystytään lisäämään optimoimalla maaperän mikrobiomeja, tulos olisi läpimurto taistelussa maailman nälänhätää vastaan.

Tällä hetkellä 90 prosenttia ruuasta tuotetaan maalla, ja sopivan viljelysalan kasvattaminen on lähes mahdotonta. Merien hyödyntäminen ruuantuotannossa on vasta alussa. Hankkeessa selvitetään hollantilaisen NIOZin (Royal Netherlands Institute for Sea Research) johdolla merimikrobien mahdollisuuksia viljellyn maapinta-alan kasvattamiseen kuivalla maalla, vesijättömailla ja levien kasvatuksessa.

Merilevän käyttö ihmisravinnoksi on vuosisatoja vanha perinne monissa Aasian maissa. Länsimaissa merilevien käyttö on kuitenkin tyypillisesti rajoittunut paikallisiin perinteisiin käyttötarkoituksiin. Luonnollisten merilevien kerääminen ei riitä länsimaissa havaitun kasvun tyydyttämiseen. Niiden hallittu viljely takaa biomassan tasaisen laadun ja vakaan tuoton. Viimeisimmässä tieteellisessä kirjallisuudessa korostetaan mikrobiomien merkitystä merilevien viljelyssä, mutta niiden soveltamista ymmärretään yhä huonosti. Hankkeen päämääränä on löytää optimaalinen mikrobiyhteisön koostumus merilevän kestävään tuotantoon.

Terveellisiä ja turvallisia elintarvikkeita fermentoimalla

Mikrobien avulla voidaan valmistaa terveellisiä ja turvallisia elintarvikkeita kasvimateriaalista. Mikrobit hajottavat haitta-aineita, tuottavat hyöty-yhdisteitä ja parantavat proteiinien hyväksikäyttöä.

Fermentointi eli hapattaminen on perinteinen tapa valmistaa elintarvikkeita. Luonnonvarakeskus koordinoi SIMBA-hankkeessa työtä, jossa sovelletaan aiemmin tuotettua tutkimustietoa elintarvikkeiden mikrobeista ja mikrobiomeista fermentointiprosessien kehittämiseen.

Fermentoinnin raaka-aineeksi on valittu Euroopassa viljeltäviä täysjyväviljoja sekä öljy- ja palkokasveja, joiden ravintosisältö on hyvä. Samat kasvit sisältävät kuitenkin usein luontaisesti myös antinutrientteja, ravitsemuksellista arvoa heikentäviä yhdisteitä, ja joitakin haitallisia yhdisteitä (mm. fytaatit, tanniinit, proteaasi-inhibiittorit, oligosakkaridit, lektiinit ja härkäpavun visiinit). Mikrobien valinnan ja optimoidun fermentaatioprosessin avulla haetaan ratkaisuja näiden yhdisteiden vähentämiseksi ja vitamiinien tuottamiseksi. Hapatteina käytetään pääasiassa maitohappobakteereita.

Hankkeessa kehitetään uusia mikrobiseoksia ja valmistetaan niiden avulla uusia kasvipohjaisia, fermentoituja tuotteita. Tuotteiden kehityksessä huomioidaan myös lopputuotteen maku, rakenne ja ravitsemuksellinen arvo. Hankkeen lopulla prosessien ja tuotteiden kehitys etenee pilottimittakaavaan.

Ratkaisuja ihmiskunnan terveysongelmiin?

Maailmanlaajuisesti liikalihavuuden ja aineenvaihduntatautien esiintyvyys kasvaa voimakkaasti. Tällä on merkittäviä seurauksia sekä yksilöille että terveydenhuoltojärjestelmille. Tarvitaan ennalta ehkäiseviä strategioita ja hoitoja, jotka on suunnattu sairauksien, kuten metabolisen oireyhtymän, varhaiseen vaiheeseen. Erityisesti maha-suolikanava ja suoliston mikrobiomi saattaa olla avainasemassaa tällaisissa interventioissa. Metabolista oireyhtymää voidaan mahdollisesti hoitaa suolistomikrobeilla.

SIMBA-hankkeessa, Helsingin yliopiston vetämässä työpaketissa, tutkitaan fermentoidun rypsi-merilevätuotteen vaikutuksia koehenkilöiden sokeriaineenvaihduntaan ja sen metabolisiin piirteisiin, kuten rasva-aineenvaihduntaan ja matala-asteiseen systeemiseen tulehdukseen. Tämän tutkimuksen odotetaan antavan tietoa lihavuuden aineenvaihduntahäiriöiden mekanismeista ja siitä, miten hyödyllisiä ja arvokkaita mikrobipohjaisia tuotteita voidaan käyttää tulevaisuudessa.

Kestävät mikrobi-innovaatiot käyttöön

SIMBA-hankkeessa arvioidaan alankomaalaisen Wageningenin yliopiston johdolla kehitettyjen mikrobi-innovaatioiden kestävyyttä ja käyttöönottoa elinkaariarvioinnin menetelmin. Elinkaariarvioissa otetaan huomioon ympäristökestävyys sekä sosiaalinen ja taloudellinen kestävyys.

Hankkeessa kehitetään arvoketjuja valituille kasveille ja kaloille. Suomessa selvitetään uusien mikrobipohjaisten kalarehujen koko arvoketju. Tavoitteena on kehittää yhteistyössä yritysten kanssa prosessit teolliseen mittakaavaan, jolloin kehitetyt mikrobituotteet voidaan saada nopeasti käyttöön koko ruokaketjuun, maaperä- ja meriympäristöistä elintarvikkeiden valmistukseen.

Kestäviksi havaittujen mikrobi-innovaatioiden käyttöönotto voisi tuoda läpimurtoja ruokajärjestelmään Suomessa ja maailmanlaajuisesti. Maaperän ja merien mikrobiomien kestävällä ja tehokkaalla hyödyntämisellä voidaan ratkaista suuria yhteiskuntaa ravistelevia ongelmia aina ruokaturvasta ilmastonmuutokseen. Suomalaisille kuluttajille mikrobi-innovaatioiden käyttöönotto voisi tarjota uusia, terveyttä edistäviä elintarvikkeita tai terveystuotteita.

Lisätietoja:

simbaproject.eu

@SIMBAproject_EU

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

Mikrobiomit ihmisissä ja ympäristössä

Mikrobiomi-termillä tarkoitetaan monimuotoisia mikrobistoja, joita löytyy laajasti luonnosta. Ne ovat erittäin tärkeitä yhteiskunnan hyvinvoinnin kannalta. Ihmiskehossa on noin 100 miljardia mikro-organismia. Esimerkiksi suolistossa on vähintään tuhat erilaista bakteerilajia. Tutkimukset ovat osoittaneet, että suolistomikrobisto on yhteydessä terveyteen.

Mikrobiomit liittyvät kiinteästi elintarvikeketjuun ja ruokaturvaan, muun muassa terveellisten ja ravitsevien elintarvikkeiden ja rehujen valmistamiseen. Maaperän mikrobeilla on suuri merkitys maan kuntoon ja sitä kautta satotasoihin ja kasvinterveyteen.

Maaperän mikro-organismit ovat välttämättömiä, ritsosfäärin (kasvien juurten vaikutusalue) laadun, kasvien tautikestävyyden ja ravinnon (esim. typen sitomisen) kannalta. Maaperän mikrobiyhteisöt tarjoavat siten valtavan potentiaalin kestävään kasvintuotantoon.

Mikrobiomeilla uskotaan olevan suuri merkitys ilmastonmuutoksen hillitsemisessä. EU panostaa 42 miljoonaa euroa mikrobiomitutkimukseen vuosina 2018–2022.

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

SIMBA pähkinänkuoressa

  • Rahoitus: Horisontti 2020 (Sustainable Food Security, Innovation Action, Grant agreement) 10,5 miljoonaa euroa
  • 22 hankekumppania 11 Euroopan maasta
  • Kesto 11/2018–10/2022