Ylijäämäleivästä uutta leivontaraaka-ainetta

Ylijäämäleipä on leipomoissa merkittävin sivuvirta, joka päätyy pääasiassa bioetanoliksi tai eläinten rehuksi. Tätä pääosin elintarvikekelpoista leipää ei toistaiseksi ole hyödynnetty uutena elintarvikeraaka-aineena merkittävissä määrin, vaikka se olisikin optimaalisin vaihtoehto taloudellisesta, eettisestä ja ympäristönäkökulmasta. Syy tähän lienee sopivien uudelleenprosessointimenetelmien puute.

Maailmanlaajuiset kehityskulut, kuten ilmastonmuutos, väestönkasvu sekä konfliktit pakottavat ruokajärjestelmäämme raaka-ainetehokkaampaan suuntaan. Elintarvikekelpoiset raaka-aineet ja ylijäämätuotteet tulisi ensisijaisesti pitää elintarvikeketjussa ihmisravintona, ja tämän mahdollistamiseksi on kiireesti kehitettävä prosesseja raaka-aineiden uudelleenkäyttöä varten. Edelleen lähes kolmannes kaikesta tuotetusta ruuasta päätyy jätteeksi.

Mikko Immosen 10.3.2023 julkaistun väitöskirjan keskeisenä tavoitteena oli selvittää ylijäämäleivän kierrätysmahdollisuuksia uuden leipätaikinan ainesosana.

Jo tutkimuksen alkuvaiheessa kävi ilmi, että vehnäleivonnassa ylijäämäleivän kierrätys sellaisenaan (liotettuna ja taikinaan sekoitettuna) ei ole mahdollista, sillä jo pieninä pitoisuuksina (alkaen 4 % jauhon painosta) ylijäämäleipä pienentää uuden leivän tilavuutta, lisää sisuksen kovuutta ja nopeuttaa vanhenemista. Näiden haitallisten vaikutusten arvellaan johtuvan muun muassa leivän sisältämästä liisteröityneestä tärkkelyksestä sekä natiivigluteenin laimenemisesta uudessa taikinassa.

Liisteröityneen tärkkelyksen pilkkominen

Haitallisten vaikutusten poistamiseksi väitöstutkimuksessa kehitettiin kohdennettuja bioprosessointikeinoja. Näistä bioprosesseista tärkkelyksen entsymaattinen pilkkominen ja dekstraanin tuotto maitohappofermentoinnilla osoittautuivat lupaaviksi keinoiksi.

Liisteröityneen tärkkelyksen pilkkominen alfa-amylaasilla nesteyttää ylijäämäleivän ja vähentää tehokkaasti tärkkelyksen ja taikinan gluteenin välisiä haitallisia vuorovaikutuksia, mikä parantaa leivän tilavuutta ja rakennetta. Samalla tärkkelyksestä pilkkoutuneet malto-oligosakkaridit vaikuttivat jopa hidastavan leivän sisuksen kovenemista.

Jos leipään halutaan sokeria nostatusta, makua tai kuoren ruskistumista varten, alfa-amylaasin lisäksi ylijäämäleipään voi lisätä pienen määrän amyloglukosidaasia, joka vapauttaa glukoosia. Tämä on oiva keino korvata taikinaan mahdollisesti lisättävä sokeri, mutta prosessi täytyy hallita niin, että glukoosia ei muodostu liikaa. Glukoosipitoisuus yli neljä prosenttia jauhon painosta alkaa vaikuttaa haitallisesti leivän tilavuuteen ja rakenteeseen.

Mikrobiperäinen dekstraani avuksi

Maitohappobakteerien tuottama dekstraani on todellinen täsmäase ylijäämäleivän kierrätyksessä. Dekstraani on hydrokolloidi ja glukoosista koostuva polysakkaridi, joka toimii parhaiten pitkäketjuisena vain vähän haaroittuneena molekyylinä.

Dekstraani sitoo taikinaan vettä, tukee taikinan gluteeniverkkoa ja mahdollisesti suojaa gluteenia vieraiden ainesosien, kuten liisteröityneen tärkkelyksen vaikutukselta. Nämä dekstraanin aiheuttamat muutokset kompensoivat tehokkaasti ylijäämäleivän aiheuttamia haitallisia vaikutuksia pehmentäen leivän sisusta ja hidastaen vanhenemista jopa tavalliseen vehnäleipään verrattuna.

Dekstraanin tuotto edellyttää useimmiten sopivan maitohappobakteerin käyttöä ylijäämäleivän fermentoinnissa. Tuoreimmassa tutkimuksessa kuitenkin todettiin, että bakteerikannasta eristetyn dekstraanisakkaraasientsyymin avulla tuotettu dekstraani toimii leivonnassa yhtä hyvin.

Entsyymin käyttäminen fermentoinnin sijaan voisi yksinkertaistaa kierrätysprosessia ja mahdollistaisi dekstraanipitoisuuden optimoinnin taikinassa. Toisaalta leivän fermentointi hapanjuureksi on hyödyllistä hygienianäkökulmasta. Taikinan pH:n lasku alle viiteen estää Bacillus-itiöiden aktivoitumisen. Näitä itiöitä voi olla leivässä, ja itiöiden aktivoitumista voi kierrätyksen aikana hallita myös matalalla lämpötilalla sekä prosessin nopeudella.

Käytännön neuvoja

Tutkimuksessa hyväksi todettuja keinoja tärkkelyksen pilkkomiseen ja dekstraanin käyttöön voi suositella kokeiltavaksi leipomoissa, omiin käytäntöihin soveltaen. Käsittelyjä voi toteuttaa erikseen tai yhdessä ja kokeilu lienee helpointa aloittaa sellaisista leipätyypeistä, joissa muutokset tilavuudessa ja kovuudessa eivät ole kriittisiä.

Olennaista on myös löytää sopiva kierrätettävän leivän pitoisuus taikinassa. Esimerkiksi viisi prosenttia ylijäämäleipää taikinan jauhonpainosta voi olla hyvä lähtökohta. Leivän liotus ja pieni määrä alfa-amylaasia mahdollistaa hyvän sekoitettavuuden taikinaan. Dekstraania, sitä tuottavia maitohappobakteerikantoja tai entsyymejä lienee tällä hetkellä kehnosti kaupallisesti saatavilla, mutta näitä kannattaa kysellä raaka-ainetoimittajilta.

Kierrätystä käytettäessä on hyvä muistaa materiaalien jäljitettävyys. Suositellaan, että jo kierrätettyä leipää sisältävää ylijäämäleipää ei enää uudelleen kierrätettäisi uuteen taikinaan. Hävikin vähentäminen on leipomoille oiva keino parantaa toiminnan taloudellisuutta, tuotannon ympäristövaikutuksia ja yrityksen julkisuuskuvaa.

Lähteet:

Immonen M. 2023. Valorization of surplus bread through bioprocessing – from waste to value. Helsingin yliopisto. urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-8967-7

Immonen M ym. 2021. 5 Upcycling of surplus bread using tailored biotransformation. Teoksessa Microbiology of Food Quality: Challenges in Food Production and Distribution During and After the Pandemics. Elias Hakalehto (toim).