Sellua syötäväksi

Mikrokiteisellä selluloosalla on elintarvikkeissa laajat käyttömahdollisuudet.

Selluloosa on käytännöllisesti katsoen ehtymätön, uusiutuva ja ekologisesti kestävä materiaali. Sitä on käytetty jo kymmeniä vuosia elintarvikkeissa pääasiassa stabilointi- ja sakeutusaineina käytettävien mikrokiteisen selluloosan (MCC) ja kemiallisesti modifioitujen selluloosajohdannaisten (esim. karboksimetyyliselluloosa, CMC) raaka-aineena.

Monipuolisista käyttömahdollisuuksista huolimatta selluloosapohjaiset stabilointiaineet tunnetaan elintarviketeollisuudessa varsin huonosti, ja niiden käyttö elintarvikkeissa on jäänyt vähäiseksi. Niiden osuus on vain noin kolmen prosenttia elintarvikehydrokolloidien maailmanmarkkinoista erilaisten tärkkelysten hallitessa markkinoita noin 70 prosentin osuudella.

Kiinnostus mikrokiteisen selluloosan (MCC) käyttömahdollisuuksien uudelleen arvioimiseksi on herännyt Aalto-yliopistossa tehdyn uuden valmistusmenetelmäkeksinnön myötä. MCC:tä voidaan valmistaa AaltoCellTM -menetelmällä aikaisempaa pienemmällä kemikaalimäärällä sellutehtaissa, kun sitä on perinteisesti tuotettu erillisissä, suhteellisen pienissä tuotantoyksiköissä.

Tällä menetelmällä Kemijärvelle suunnitellun Boreal Bioref -biojalostamon on määrä valmistaa perustuotteena olevan liukosellun ohella vuosittain 35 000−37 000 tonnia MCC:tä, mikä vastaisi noin viidesosaa maailmanmarkkinoista. Alemmat tuotantokustannukset ja mahdollisesti halvempi hinta loppukäyttäjälle saattavat lisätä MCC:n käyttöä ja avata kokonaan uusia käyttömahdollisuuksia.

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun (Xamkin) kuitulaboratoriolla on Savonlinnassa pilottilaitteisto, jolla voidaan valmistaa MCC:tä AaltoCellTM-menetelmällä. Tutkimuksen kohteena ovat MCC:n uudet käyttömahdollisuudet. Käynnissä on muun muassa hanke yhteistyössä Luonnonvarakeskuksen kanssa. Siinä selvitetään MCC:n käyttöä märehtijöiden rehun ainesosana. MCC:n elintarvikekäyttöä on selvitetty laajassa kirjallisuuskatsauksessa.

Monipuoliset toiminnalliset ominaisuudet

Mikrokiteinen selluloosa (MCC) on puhdistettua selluloosaa, jota saadaan, kun selluloosakuituja käsitellään mineraalihapoilla. Happokäsittelyssä kuidun molekyylirakenteen heikommin järjestyneitä osia (amorfista ainesta) poistuu, ja jäljelle jää suurina pitoisuuksina kuidun kiteistä osaa. Kiteinen materiaali kuivataan puhtaaksi hienojakoiseksi MCC-jauheeksi tai prosessoidaan yhdessä vesiliukoisen muun hydrokolloidin, esimerkiksi karboksimetyyliselluloosan, kanssa kolloidiseksi MCC:ksi. Kolloidisissa seoksissa liukoisen hydrokolloidin osuus on yleensä 8−12 prosenttia.

MCC ei liukene veteen, mutta sekoitettaessa MCC-partikkelit jakautuvat tasaisesti nestefaasiin, eli dispergoituvat muodostaen pysyviä suspensioita ja geelejä. MCC-partikkelien hienousasteen kasvaessa lopputuloksen stabiilisuus paranee. Kolloidisten MCC-laatujen sisältämä liukoinen hydrokolloidi helpottaa dispergoitumista ja parantaa suspension tai geelin pysyvyyttä. Sopivan, liukoisen hydrokolloidin valinta ja prosessointi MCC:n kanssa tuottaa kolloidiselle MCC:lle sellaisia spesifisiä ominaisuuksia, joita ei saada aikaan, jos näitä ainesosia lisättäisiin erikseen elintarvikkeeseen.

MCC:tä lisätään käyttötarkoituksesta riippuen tuotteisiin yleisimmin 0,1−5 prosenttia ainesosien painosta. Kolloidisen MCC:n lisäys tapahtuu useimmiten veteen sekoitettuna dispersiona. Dispergoituessaan veteen liukenemattomat mikrokiteet muodostavat liukoisen hydrokolloidin myötävaikutuksella lujan, kolmiulotteisen verkoston. Eri ainesosien kombinaatiosta riippuvan verkostorakenteen ominaisuudet vaikuttavat kunkin kolloidisen MCC-laadun ominaisuuksiin ja sen vaikutuksiin elintarvikkeessa.

Erilaisten MCC-laatujen spesifiset, toiminnalliset ominaisuudet antavat mahdollisuuden käyttää MCC:tä elintarvikkeissa hyvin monipuolisesti: suspensioiden, emulsioiden ja vaahtojen stabilointiin, rasvan korvaamiseen ja rasvan kaltaisen suutuntuman tuottamiseen, tuotteen lämpöstabiilisuuden parantamiseen tai pakastus-sulatus-stabiilisuuden parantamiseen.

Sopii lähes kaikille elintarvikkeille

Elintarvikekäytössä MCC on luokiteltu lisäaineeksi (E 460), mutta sen käyttömäärälle ei ole asetettu ylärajaa (quantum satis -periaate). Käyttö on sallittu lähes kaikille elintarvikkeille, joihin lisäaineita saa käyttää.

Puhdasta MCC-jauhetta käytetään eniten lääketeollisuudessa tablettien valmistukseen. Elintarvikkeissa sen käyttömahdollisuudet ovat melko rajalliset. Kolloidisia MCC-laatuja on sen sijaan räätälöity monenlaiseen käyttöön. Esimerkkejä käyttömahdollisuuksista on listattu oheiseen taulukkoon. Eri käyttötarkoituksiin soveltuvia MCC-jauheita ja kolloidisen MCC:n variaatioita on kaupallisina tuotteina markkinoilla lukuisa määrä. Suomessa MCC-pohjaiset tuotteet ja niiden ominaisuudet tunnetaan kuitenkin huonosti.

Uutta tutkittavaa terveysvaikutteisuudessa

MCC ja selluloosajohdannaiset ovat sulamatonta ravintokuitua, jotka eivät imeydy ruuansulatuselimistössä. Ne eivät vaikuta ihmisen sokeri- ja rasva-aineenvaihduntaan, ja ne ovat hyväksi suolistoterveydelle.

Sulamattomien ravintokuitujen prebioottivaikutuksia on tutkittu varsin vähän. Selviä viitteitä kuitenkin on, että selluloosajauhe ja MCC, toisin kuin selluloosasta modifioidut johdannaiset, fermentoituvat ainakin osittain paksusuolessa ja tuottavat hyödyllisiä, lyhytketjuisia rasvahappoja. Ne tuottavat myös vähemmän haitallisia kaasuja kuin inuliinin tai guarkumin kaltaiset liukoiset kuidut. Siten MCC:llä saattaa olla käyttömahdollisuuksia minimaaliset haittavaikutukset omaavana prebioottina.

Kirjallisuudesta löytyy melkoinen joukko MCC:n elintarvikekäyttöön liittyviä tutkimushavaintoja, jotka vaatisivat lisäselvityksiä. Sellaisia ovat esimerkiksi MCC-tuotteiden hyödyntäminen oleogeelien valmistuksessa, mikrokapseloinnissa tai vaikkapa niiden estovaikutuksesta syöpävaarallisten yhdisteiden (HAA) syntymiseen jauhelihapihvien paistossa. Oleogeelit ovat tyydyttymätöntä rasvaa sisältävistä öljyistä valmistettavia geelimäisiä tuotteita, jotka tuottavat elintarvikkeeseen lisättynä kovia rasvoja muistuttavan rakenteen ja suutuntuman.

Esimerkkejä MCC-jauheiden ja kolloidisten MCC-laatujen käyttömahdollisuuksista elintarvikkeissa

Leipomo- ja konditoriatuotteet
runsaasti energiaa sisältävien ainesosien korvaaminen leivonnaisissa (esim. MCC-CMC) tai alhaisen kosteuspitoisuuden täytteissä (esim. hienojakoiset MCC-jauheet)
Lihavalmisteet
rasvan korvaaminen ja kiinteyden parantaminen keittomakkarassa ja jauhelihatuotteissa (esim. MCC-CMC)
Juustot
rasvan korvaaminen (esim. MCC-guarkumi)
paakkuuntumisen estäminen juustoraasteilla (MCC-jauhe)
Majoneesit, kastikkeet, ruokakermat
emulsion stabilointi, sakeutus, rasvan korvaaminen (esim. MCC-CMC) · instant-kastikkeiden ja -juomien komponenttina; nopea ja vähäistä sekoitusta vaativa peptisoituminen, valmiin tuotteen stabilointi ja sakeutus (esim. MCC-iota-karrageeni)
Jälkiruokatuotteet
sakeuttaminen, vaahdon stabilointi, rasvan korvaaminen (esim. MCC-pinta-aktiivinen aine)
jäätelöllä ja jäädytetyillä jälkiruoilla myös ilmasolujen yhdistymisen ja jääkiteiden kasvun (lämpöshokin) estäminen (esim. MCC-CMC-karrageeni)
Juomat
partikkelien sakkautumisen estäminen esim. kaakao-, hedelmä- tai proteiinijuomissa (esim. MCC-guarkumi) · lämmönkestävyyden parantaminen UHT-tuotteille (esim. MCC-CMC-tärkkelys)
Mikrokiteisen selluloosan elintarvikekäyttöä selvitettiin Euroopan unionin aluekehitysrahaston rahoittamassa hankkeessa Selluloosa ja selluloosajohdannaiset elintarvikkeissa.

LÄHDE:

Turkki P. 2018. Selluloosa ja selluloosajohdannaiset elintarvikkeissa. Xamk tutkii 7. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-344-115-6.