Uusista raaka-aineista uuselintarvikkeita 

Perinteisistä kasviperäisistä raaka-aineista valmistettavien elintarvikkeiden tuotantomäärä on rajallinen. Ennustettu maailmanlaajuinen väestönkasvu edellyttää ravinnonlähteiksi soveltuvien raaka-aineiden uudelleenarviointia. Myös perinteiseen maanviljelykseen käytettävissä oleva maapinta-ala on rajallinen, sillä jo nyt puolet asuttavasta alasta on käytössä elintarvike- ja rehukasvien viljelyssä.  

Tähän haetaan tutkimuksella ratkaisuja, joissa mukana ovat raaka-ainevirtojen tehokkaampi käyttö muuttamalla sekä elintarviketuotannon sivuvirtoja että erilaisia rehuvirtoja elintarvikkeiden ainesosiksi. 

Uuselintarvikelainsäädäntö mahdollistaa uusien raaka-aineiden hyödyntämisen elintarvikkeiden ainesosien valmistukseen. Perinteisten elintarvikkeiden raaka-aineiden turvallisuus perustuu käyttöhistoriaan ihmisravinnossa. Uuselintarvikkeiden turvallisuusarviossa varmistetaan, että ainesosat ovat meille turvallisia eivätkä ne muuta ravitsemusta osana ruokavaliota.  

Tämä mahdollistaa tutkijoille ja elintarviketeollisuudelle innovatiivisen lähestymisen kehittää uusia elintarvikkeiden ainesosia. Uudet raaka-aineet voivat olla uuselintarvikelainsäädännön rajoissa mineraaleja, kasveja tai kasviperäisiä yhdisteitä, mikro-organismeja kuten hiivoja ja rihmasieniä, leväperäisiä aineita, eläimiä tai niiden osia sekä erilaisia solu- ja kudosviljelmiä. 

Uuselintarvikelainsäädännön voimaantulon jälkeen vuonna 1997 on otettu käyttöön jo muutamia uusia raaka-ainelähteitä, mutta vielä löytyy paljon raaka-aineita, jotka voisi muokata ihmisravintoon sopiviksi. Seuraavaksi esittelemme eri raaka-aineista kehitettyjä ja hyväksyttyjä uuselintarvikkeita sekä raaka-aineita ja prosesseja, jotka ovat vielä kehitysvaiheessa.  

Kasvisteroleita puusta 

Puu voidaan muuntaa elintarvikkeen ainesosaksi, josta tunnettu suomalainen esimerkki on kasvisterolit. Fytosterolit ja -stanolit ovat uuselintarvikehyväksynnän mukaan eristetty kasveista ilman tarkennusta kasviraaka-aineesta.  

Muista lähteistä kuin elintarvikekäytössä olevista kasviöljyistä eristetyissä fytosteroleissa ja -stanoleissa ei saa olla vierasaineita, mikä varmistetaan analysoimalla puhtaus ja koostumus yli 99 prosenttia. Yhtenä raaka-aineena uuselintarvikeluvan hakija kuvasi mäntyöljyn (Pinus maritima L). Lisäksi kasvisterolia valmistetaan eristämällä männyn, kuusen ja koivun puumateriaalista emäskäsittelyllä ja kiteyttämällä. 

Puuperäisten sterolien, joissa on 98,5 prosenttia steroleja, osalta todetaan, että ne eivät aiheuta turvallisuushuolta elintarvikkeena. Puhtaus tarkoittaa haitta-aineiden pitoisuuksia lainsäädännön rajoissa. Arvioinnissa huomioidaan muun muassa raskasmetallit, polyaromaattiset hiilivedyt, PCB-yhdisteet ja dioksiinit. 

 Puusta on eristettävissä myös muita ainesosia joko lisäaine- tai ainesosakäyttöön elintarvikkeissa. Uuselintarvikkeena on hyväksytty Dahurian Larch -puusta (Larix gmelinii) eristetty taksifoliini (> 90%) jauhe. Tämä puuperäisen flavonoidin käyttö on sallittu erilaisilla maitopohjaisissa tuotteissa ja ravintolisässä.  

Rypsistä välttämättömiä aminohappoja 

Useita kasvipohjaisia materiaaleja ja sivuvirtoja, joita nyt käytetään eläinrehuna, voisi hyödyntää myös elintarvikkeiden ainesosien lähteenä. Esimerkiksi rypsi -ja rapsiöljyn valmistuksen sivutuotteena muodostuu puristekakkua tai rouhetta, joka on proteiinirikas rehu märehtijöiden ravitsemuksessa. Rapsi- ja rypsiproteiinissa on ravitsemuksellinen optimaalinen koostumus välttämättömiä aminohappoja ihmisravintoon. 

Rapsiproteiini on hyväksytty uuselintarvikkeeksi kymmenen vuotta sitten. Tämä on merkittävästi helpottanut muiden rapsituotteiden hyväksyntäpolkua.  

Öljynpuristuksessa puristekakkuun jää proteiinin lisäksi kuitua, joka vastaa ihmisravintona kokojyväviljasta saatavaa liukenematonta kuitua. Toisessa jo hyväksytyssä rapsituotteessa, osittain rasvattomassa rapsijauheessa, yhdistyvät proteiini, öljy ja kuitu. Tässä suomalaisessa innovaatiossa on alennettu rapsinsiementä prosessoimalla ravintoarvoa alentavan fytiinihapon ja kilpirauhasen toimintaan vaikuttavien glukosinolaattien määrä turvalliselle tasolle.  

Lisäksi uuselintarvikekäsittelyssä on myös rapsin kuitua (40–70%) ja proteiinia (30-45%) sisältävä ainesosa. 

Nurmea myös ihmisravinnoksi 

Muutkin rehuina käytetyt raaka-aineet voisivat sopia elintarvikkeiden ainesosien eristämiseen. Tosin ihmisravinto ei tule ensimmäisenä mieleen, kun katsomme vihreinä kasvavia timotein (Phleum pratense) ja puna-apilan (Trifolium pratense) nurmipeltoja.  

Vihreissä kasveissa esiintyvä proteiini nimeltä Rubisco eli ribuloosi-1,5-bisfosfaattikarboksylaasi on yksi kasvien yhteyttämisestä vastaavista entsyymeistä. Tätä entsyymiä löytyy kaikista vihreistä kasveista, jotka ovat jo osa meidän ruokavaliotamme, mutta luonnollisesti myös kasveista, jotka eivät ole syötäviä sellaisenaan.  

Tuorepainoa kohden proteiinipitoisuudet ovat kurkussa (Cucumis sativus) 0,7 g/100 g, sinimailasen (Medicago sativa) iduissa 4 g/100 g, ja pinaatissa (Spinacia oleracea) 2,1 g/100 g. Keskimäärin Rubiscon arvioidaan vastaavan noin 50 prosenttia vihreiden kasvien proteiinimäärästä.  

Sinimailasesta eristetty proteiinirikas aineosa on jo läpäissyt uuselintarvikkeiden turvallisuusarvion. Sinimailasen proteiinikonsentraatissa on proteiinia 45–60 prosenttia, rasvaa 9-11 prosenttia ja liukenematonta kuitua 11-15 prosenttia. Sen käyttötarkoitus on rajattu ravintolisiin. 

Tuotteen turvallisuusarviossa selvitettiin ympäristön haitta-aineiden lisäksi kumestrolin, L-kanavaniinin, beetakaroteenin, saponiinin ja fytaatin saannin vaikutusta turvallisuuteen. Tuotteen valmistusmenetelmä kuvataan uuselintarvikeluvassa, sisältäen sadonkorjuusta kahden tunnin sisällä toteutettavan hienonnuksen, mehun puristuksen ja neutraloinnin. Lopuksi karotenoidi- ja klorofyllipigmentteihin liittyvät proteiinit saostetaan lämpökoagulaatiolla, erotetaan sentrifugoimalla ja kuivataan.  

Tämä yksinkertainen menetelmä voisi olla hyödynnettävissä myös muille vihreille proteiineille. Eri raaka-aineet tarvitsevat kuitenkin jokainen oman uuselintarvikeluvan, sillä niiden luontaiset ja ympäristöstä kertyvät haitta-aineet ovat erilaiset.  

Suomalaisittain kiinnostavaa on Rubisco-proteiinin eristäminen timoteistä ja puna-apilasta. Maailmalla nurmen käyttöä elintarvikkeena on suunniteltu jo 1800-luvun lopulla, mutta elintarvikekäytön kehittämiseen on päästy vasta viime vuosina. Rehutaulukoiden arvoista laskettuna tuorepainoa kohden proteiinia on ensimmäisen sadon nurmiheinäkasvustossa 3,3 g/100 g ja puna-apilassa 3,5 g/100 g.  

VTT on mukana kehittämässä Rubiscon eristysmenetelmää Luonnonvarakeskuksen koordinoimassa ja Maa- ja metsätalousministeriön (MMM) rahoittamassa NurmiProteiini-hankkeessa. 

Sivuvirrat bioreaktoreihin 

Ainesosien eristämisen ohella kasviperäisiä materiaaleja kuten maatalouden ja elintarvikkeiden sivuvirtoja sekä nurmikasveja voidaan hyödyntää myös solumaatalouden prosesseissa. Monet sivuvirrat tarjoavat ravinteikkaita ja puhdasta sokeria kestävämpiä vaihtoehtoja fermentointi- ja muihin soluviljelyprosesseihin, joilla voidaan tuottaa esimerkiksi proteiinirikkaita ainesosia tai rasvoja elintarvike- ja rehuteollisuuden käyttöön.  

Parhaillaan VTT:n koordinoimana on käynnissä kaksikin tutkimushanketta, Ruokaa ilman Peltoja ja CERAFIM, joissa selvitetään sivuvirtojen hyödyntämistä mikrobibiomassan fermentoinnissa (yksisoluproteiini), täsmäfermentoinnissa ja kasvisolutuotannossa.  

Ruokaa ilman Peltoja -hankkeessa on myös kerätty tietoa eri raaka-ainevirtojen määristä (Kuva 1) ja koostumuksista sekä osoitettu laskennallisesti, että näissä virroissa olisi huomattavasti potentiaalia ravinnelähteiksi solumaatalousprosesseihin.  

Erityisesti pelloilla syntyvän oljen määrä on merkittävä, mutta sen hyödyntäminen teollisissa prosesseissa ei ole logistisesti helppoa. Yleisesti sivuvirtojen kuljetus, esikäsittely ja turvallisuuden varmistaminen ovat kriittisiä seikkoja prosessien kannattavuuden näkökulmasta. 

Solutuotteita markkinoille 

Polku ideasta kaupalliseen tuotteeseen vaatii myös solumaatalouden tuotteilta turvallisuusarvion osana uuselintarvikkeen hyväksyntää. Solumaatalouden tuotteista uuselintarvikeluvalla markkinoilla on Yarrowia lipolytica -hiivabiomassa, joka ensin oli ravintolisänä suunnattu painonhallintaan, mutta viimeisimmässä hyväksynnässä sen käyttö sallittiin useisiin elintarvikkeisiin. Käyttökohteina on mm. juustoja, prosessoidut perunatuotteet, suklaa ja suklaatuotteet, pasta, leivät, leivokset, mausteet, kahvi ja prosessoidut pähkinät. 

Samoin hiivasta (Saccharomyces cerevisiae) eristetyt beetaglukaanit on hyväksytty uuselintarvikekäyttöön. Uuselintarvikeprosessin on käynyt läpi myös Lentinula edodes -rihmaston eli siitakerihmaston avulla fermentoitu herne-riisiproteiini, jota voi lisätä useisiin elintarvikkeisiin mukaan lukien leivät, valmisateriat ja jogurttipohjaiset tuotteet.  

NurmiProteiini-, Ruokaa ilman Peltoja- ja BF-CERAFIM-hankkeet esittävät tutkimustuloksia kaikille avoimessa englanninkielisessä seminaarissa Helsingissä Hotelli Paasitornissa 15.4.2024. Ilmoittautuminen on avoinna 17.3.2024 asti.

Lähteet 

Di Stefano, E., Agyei, D., Njoku, E. N., & Udenigwe, C. C. (2018). Plant RuBisCo: An Underutilized Protein for Food Applications. Journal of the American Oil Chemists Society, 95(8), 1063-1074. https://doi.org/10.1002/aocs.12104 

EFSA Panel on Nutrition, (2009). Opinion on the safety of ‘Alfalfa protein concentrate’ as food. EFSA Journal, 7(4), 997. https://doi.org/https://doi.org/10.2903/j.efsa.2009.997 

EFSA Panel on Nutrition, (2023). Safety of an extension of use of Yarrowia lipolytica yeast biomass as a novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283. EFSA Journal, 21(11), e8416. https://doi.org/https://doi.org/10.2903/j.efsa.2023.8416  

Grass as Human Food. (1941). Nature, 148(3752), 368-368. https://doi.org/10.1038/148368c0  

Komission täytäntöönpanoasetus (EU) 2017/2470, annettu 20 päivänä joulukuuta 2017, unionin uuselintarvikeluettelon laatimisesta uuselintarvikkeista annetun Euroopan parlamentin ja neuvoston asetuksen (EU) 2015/2283 mukaisesti  

Opinion of the Scientific Committee on Food on an application from MultiBene for approval of plant-sterol enriched food, 2003, SCF/CS/NF/DOS/24 ADD 2 Final, 15 April 2003