Parempaa rakennetta kauratuotteisiin 

Kauran käyttö elintarvikkeissa on lisääntynyt, mutta usein kauratuotteissa rakenteen ja koostumuksen suhteen on yhä haasteita. Kauran monipuolisen elintarvikekäytön mahdollistamiseksi tarvitaankin keinoja saada kaura toimimaan elintarvikerakenteissa paremmin.  

Kauran ravitsemuksellinen laatu on tunnetusti hyvä, mutta teknologinen toiminnallisuus verrattain heikkoa. Kaurassa on muihin kotimaisiin viljoihin verrattuna suhteellisen paljon proteiinia ja se on aminohappokoostumukseltaan hyvälaatuista.  

Kuitenkin kauraproteiinin liukoisuus on vähäistä, ja tämän myötä se toimii melko huonosti esimerkiksi emulsio-, vaahto- tai geelirakenteissa. Kauran beetaglukaanikuidulla on puolestaan tutkitusti terveysvaikutuksia, mutta se voi tuottaa elintarvikkeeseen ei-toivottua suutuntumaa. 

Tällä hetkellä kauratuotteita kehitellään kovaa vauhtia, mutta tutkimusta kauratuotteiden rakenteeseen vaikuttavista tekijöistä on tehty vasta verrattain vähän.  

Perustutkimuksen kautta käytäntöön 

IntOat-hankkeessa tutkitaan keinoja parantaa kauratuotteiden rakennetta kuitenkaan ravitsemuksellista laatua heikentämättä. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tarvitaan parempaa ymmärrystä kauraraaka-aineiden hyödyntämiseen vaikuttavista tekijöistä.  

Kauran tärkkelyksen, proteiinin ja kuidun rakenteenmuodostuskykyä tutkitaan projektissa ensin koeputkimittakaavassa puhtailla yhdisteillä, jotta saadaan selville, miten erilaiset olosuhteet ja käsittelyt vaikuttavat kauran rakenteenmuodostuskykyyn. Tämän myötä kerrytetään tietoa siitä, millä keinoin raaka-aineita ja prosessointitapoja tulisi muokata ja optimoida halutunlaisten elintarvikerakenteiden aikaansaamiseksi.  

Kun yksittäisten makromolekyylien – tärkkelyksen, proteiinin ja kuidun – merkityksestä kauran rakenteenmuodostuskyvylle on saatu parempi ymmärrys, siirrytään optimoimaan olosuhteita mallielintarvikeprosesseissa. Projektissa keskitytään optimoimaan kauraleivontaa ja -ekstruusiota.  

Elintarvikkeiden rakenne vaikuttaa aistittavan laadun lisäksi myös siihen, miten ravintoaineet pääsevät ruoansulatuskanavassa vapautumaan rakenteesta ja imeytymään. Tavoitteena onkin tutkia myös sitä, millä tavoin muodostuneet rakenteet vaikuttavat muun muassa proteiinien sulavuuteen.  

Entistäkin parempaa kauraleipää 

Kauraleivonta on teknologisesti haastavaa, sillä toisin kuin vehnä, kaura ei sisällä sitkoproteiineja, jotka mahdollistavat leivän huokoisen ja ilmavan rakenteen. Kauraleivän rakenteelle tärkkelyksellä ja kuidulla onkin erityisen suuri merkitys. Osana IntOat-projektia tutkitaan, minkälainen rooli kauraleivän rakenteessa on kauran eri makromolekyyleillä ja miten rakennetta voitaisiin parantaa. 

Tärkkelyksen uudelleenkiteytyminen on yksi niistä tekijöistä, jotka aiheuttavat ei-toivottuja muutoksia leivän vanhetessa. Kauraleivän vanhenemista pyritäänkin nyt hidastamaan erilaisten – esimerkiksi entsymaattisten – käsittelyiden avulla. Tärkkelyksen muutoksia tutkittiin ensin puhtaalla tärkkelyksellä ja näin saatua tietoa vanhenemiseen vaikuttavista tekijöistä hyödynnetään nyt tutkimuksen leivontaosiossa. 

Kaurassa on myös runsaasti liukoista beetaglukaania, joka voi toimia aktiivisena yhdisteenä leivonnassa esimerkiksi parantaen leivän huokosrakennetta ja hidastaen kovenemista säilytyksen aikana. Beetaglukaanin vaikutusta leivontalaatuun on tutkittu Helsingin yliopistolla hiljattain¹, mutta yhä beetaglukaanin ja tärkkelyksen vuorovaikutuksista tiedetään vain vähän.  

IntOatissa tutkittiin tärkkelyksen ja beetaglukaanin vuorovaikutusten vaikutusta geeliytymiseen osoittaen, että molekyylien ominaisuuksilla oli merkittävä vaikutus geeliytymiskykyyn. Näin ollen näiden komponenttien kohdennetulla ja kontrolloidulla muokkauksella voidaan vaikuttaa siihen, millaisia rakenteita niistä saadaan muodostettua. Tämä on kiinnostavaa paitsi leivän, myös esimerkiksi kasvipohjaisten gurttien kehityksen kannalta.  

Geeliytymiskokeista saatua tietoa hyödynnetään valitsemalla kiinnostavimmat olosuhteet ja käsittelyt leivontakokeita varten. Leivontatutkimukset toteutetaan sataprosenttisena kauraleivontana. Tavoitteena on saada kauraleipään hyvä rakenne maksimoimalla tärkkelyksen ja beetaglukaanin väliset synergistiset vaikutukset.  

Märkäekstruusiota pelkällä kauralla 

Kysyntä kaurapohjaisille proteiinituotteille on edelleen suurta, mutta kauraproteiinin heikko toiminnallisuus rakenteenmuodostajana vaikeuttaa tuotteiden kehittämistä. Tämän vuoksi monissa kauraa sisältävissä proteiinituotteissa kauran osuus raaka-aineista onkin varsin pieni.  

IntOat-projektissa pureudutaan kauraproteiinin rakenteenmuodostukseen erityisesti märkäekstruusiolla valmistettuja lihankorvikkeita ajatellen.  

Koeputkitasolla on selvitetty, miten eri olosuhteet ja entsymaattiset muokkaukset vaikuttavat eristetyn kauraproteiinin geeliytymiseen. Tavoitteena on löytää elintarvikkeiden kannalta relevantit olosuhteet, joissa rakenteenmuodostus olisi mahdollisimman tehokasta.  

Ulkoisten olosuhteiden kontrolloiminen onkin kauraproteiinin geeliytymisen kannalta tärkeää: kun parametrit on säädetty oikein, kauraproteiinista saa luotua jopa vahvoja geelejä, jotka muistuttavat rakenteeltaan esimerkiksi tofua.  

Proteiinin hyvä geeliytyminen ennustaa usein myös hyvää toiminnallisuutta ekstruusiossa. Siten ekstruusioita suunniteltaessa pohjana onkin käytetty proteiinien geeliytymiskokeista saatua tietoa. Projektin ekstruusiokokeissa pyritään optimoimaan sekä prosessi että raaka-aineet niin, että pystytään luomaan kuitumaisia lihankorvikkeita sataprosenttisesti kaurasta. 

Rakenteella vaikutus myös ravitsemukselliseen laatuun 

Elintarvikkeen rakenne vaikuttaa siihen, miten ravintoaineet vapautuvat ja imeytyvät ruuansulatuskanavassa. IntOatissa pyritään tuottamaan kaurasta optimaalisia elintarvikerakenteita unohtamatta kuitenkaan ravitsemuksellista laatua.  

Ravitsemuksellista laatua tutkitaan in vitro -menetelmin ruoansulatuskanavan olosuhteita mallintaen. Mallielintarvikkeilla selvitetään, miten rakenteen optimointi vaikuttaa esimerkiksi proteiinien sulavuuteen. Lisäksi on tarkoitus selvittää, miten elintarvikerakenne ja prosessointi muokkaavat beetaglukaanin mahdollisia terveysvaikutuksia ruoansulatuskanavassa. 

¹ Sammalisto S ym. 2024: Potential of microbial and cereal β-glucans as hydrocolloids in gluten-free oat baking. LWT 191, 115678. 

IntOat pähkinänkuoressa 

IntOat on Helsingin yliopiston elintarvike- ja ravitsemustieteiden osastolla käynnissä oleva projekti, jolla on kolmivuotinen rahoitus (5/2022–4/2025) Jane ja Aatos Erkko -säätiöltä. Hankkeessa tutkitaan kauran tärkkelyksen, kuidun ja proteiinin roolia elintarvikerakenteiden muodostuksessa. Tavoitteena on saada optimoitua kauran rakenteenmuodostuskyky mallielintarvikkeissa ilman, että kauratuotteiden ravitsemuksellinen laatu heikkenee.