Kasviproteiinijakeiden flavoriprofiilit.
Valmistus- ja lisäaineet & TuotekehitysAnna-Marja AuraKatariina RommiRaija-Liisa Heiniö

Kasviproteiinijakeet – miltä ne maistuvat ja miten sulavat?

Erityisesti prosessointitapa vaikuttaa proteiinijakeen ravitsemukselliseen laatuun, kun taas raaka-aine vaikuttaa keskeisesti sen aistittaviin ominaisuuksiin.

Kasviproteiinit ovat parin viime vuoden aikana löytäneet tiensä yhä useamman suomalaisen ruokalautaselle. Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:ssä kehitetään hellävaraisia prosessointimenetelmiä, joilla erilaisista kasviraaka-aineista voidaan rikastaa teknologisilta, ravitsemuksellisilta ja aistittavilta ominaisuuksiltaan elintarvikkeisiin soveltuvia proteiinijakeita.

Äskettäin päättyneessä VTT:n omarahoitteisessa liiketoiminnankehitysprojektissa vertailtiin VTT:llä kehitettyjen kasviproteiinijakeiden sulavuutta, aminohappokoostumusta ja flavoriominaisuuksia. Tulokset osoittivat, että on tärkeää valvoa kasviproteiinien aistittavaa ja ravitsemuksellista laatua jo fraktiointiteknologioiden kehitysvaiheessa.

Prosessointi vaikuttaa sulavuuteen

Kasviproteiinijakeiden sulavuutta tutkittiin in vitro ruoansulavuusmallissa. Kaikki testatut proteiinijakeet olivat helposti sulavia. Ruuansulatusentsyymit pilkkoivat nopeasti proteiinit, jotka olivat kasviraaka-aineiden prosessoinnin aikana jo irronneet kasvimatriiseista. Siten prosessointi edisti biosaatavuutta eli liuenneen proteiinin käytettävyyttä.

Jakeiden aminohappokoostumusmittaukset osoittivat, että välttämättömistä aminohapoista erityisesti hajoamisherkän lysiinin pitoisuutta tulisi seurata.

Hellävaraisella märkäprosessoinnilla, kuten fermentoinnilla tai vesiuutolla, ei nähty merkittävää vaikutusta aminohappopitoisuuteen. Sen sijaan kuivaprosessoinnilla oli mahdollista erotella fraktioita, joilla oli keskenään erilainen aminohappokoostumus.

Tulokset osoittavat, että uusia proteiinijakeita kehitettäessä on hyvä selvittää ne prosessointitekijät, jotka edesauttavat proteiinien irtoamista ympäröivästä kasvimatriisista, koska se edistää parhaiten niiden sulavuutta. Erityisen tärkeää on seurata aminohappojen säilymistä prosessoinnissa, jottei menetettäisi ihmiselle välttämättömiä aminohappoja varsinkaan silloin, kun kasviproteiinituotteilla halutaan korvata lihaa.

Eroja flavoriominaisuuksissa

Proteiinipitoisten elintarvikkeiden suuri haaste on usein niiden karvas maku, jonka aiheuttavat makureseptoreille kiinnittyvät peptidit ja tietyt aminohapot. VTT:n tutkimuksessa havaittiin merkitseviä eroja kasviproteiinijakeiden flavoriominaisuuksissa. Kaurajae, jossa oli 30 prosenttia sulavaa proteiinia, oli maultaan pehmeä, eikä virhemakuja havaittu. Se vastasi aistittavilta ominaisuuksiltaan hyvin paljon soijaproteiinia.

Sen sijaan teollisuudessakin paljon käytetyssä herneproteiinissa havaittiin karvas, voimakas, hernemäinen maku, joka on tyypillinen monille palkokasveille.

Härkäpavun proteiinijae (noin 58 % proteiinia) ja tärkkelysjae (noin 21 % proteiinia) olivat aistittavilta ominaisuuksiltaan keskenään samanlaiset, mutta poikkesivat merkitsevästi kaurajakeesta. Niiden maku oli vähemmän pehmeä, ja ne olivat happamia, karvaita, suuta kutistavia ja voimakkaamman makuisia. Kasvimateriaalien tyypillinen maku säilyi siis varsin muuttumattomana fraktiointiprosessista riippumatta.

Uusia proteiinilähteitä arvioitaessa aistittava laatu on keskeinen tekijä. Kestävää kehitystä ja ruuan terveellisyyttä pidetään pysyvinä ruokatrendeinä. Tämä näkyy kasviproteiinivaihtoehtojen ja niiden kulutuksen kasvuna. Uusille kasviproteiinifraktioille onkin markkinoilla kysyntää edellyttäen, että ne ovat maultaan ja ravitsemukselliselta arvoltaan korkeatasoisia.

Anna-Marja Aura
johtava tutkija
anna-marja.aura(at)vtt.fi

Katariina Rommi
tutkija
katariina.rommi(at)vtt.fi

Raija-Liisa Heiniö
johtava tutkija
raija-liisa.heinio(at)vtt.fi
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Sulavuustutkimuksissa harmonisoitu ohutsuolimalli

Proteiinien biosaatavuuden ja sulavuuden määrittämistä varten on kehitetty erityinen harmonisoitu ohutsuolimalli vastikään päättyneessä COST-InfoGest -verkostoprojektissa. Siinä johtavat eurooppalaiset laboratoriot päätyivät yhteisymmärrykseen siitä, miten ylempää ruoansulatuskanavaa tulee jäljitellä proteiinien sulavuutta tutkittaessa (Minekus et al. 2014). Menetelmä validoitiin tutkimalla rasvattoman maitojauheen sulavuutta laboratorioiden välisessä tutkimuksessa (Egger et al. 2016).

VTT:llä tämä konsensusmalli otettiin käyttöön vuonna 2014. Sitä on käytetty muun muassa kasviproteiinien sulavuuden ja kuitujen sappisuolojen sitomiskyvyn tutkimuksessa.
Proteiinien sulavuusmenetelmä jakautuu kahteen osaan: ruokamateriaalin käsittelyyn suun, mahan ja pohjukaissuolen olosuhteissa sekä otettujen näytteiden analysointiin kvalitatiivisesti molekyylipainoa seuraamalla ja kvantitatiivisesti hydrolyysiastetta mittaamalla.

VTT:llä käytössä olevassa ruoansulavuusmallissa (Minekus et al. 2014, Aura et al. 1999) näyte sekoitetaan simuloituun sylkinesteeseen neutraalissa pH:ssa (pH7). Sen jälkeen pH lasketaan kolmeen suolahappoa sisältävällä simuloidulla mahanesteellä, lisätään sian pepsiiniuutetta ja haudotaan kaksi tuntia 37 °C asteessa. Tämän jälkeen pH nostetaan neutraaliksi (pH 7) simuloidulla suolinesteellä, lisätään sian sappisuoloja ja pankreatiinia ja haudotaan edelleen 37 °C asteessa sekoittaen samalla kevyesti.

Näytteitä otetaan suuvaiheen ja mahavaiheen lopussa sekä pohjukaissuolivaiheen aikana että lopussa ja säilytetään pakastettuna analysointiin saakka. Näytteen proteiinin biosaatavuutta voidaan mitata liuenneen proteiinin pitoisuutena ja sulavuuden etenemistä mitataan kvalitatiivisesti seuraamalla molekyylipainon muutoksia SDS–PAGE elektroforeesilla (natriumdodekyylisulfaattipolyakryyliamidigeelielektoroforeesi) (Mattila et al. 2013). Lopulta näytteistä mitataan proteiinien hajoamista kvantitatiivisesti (hydrolyysiaste) spektrofotometrisellä OPA (O-ftaalidialdehydi ) -menetelmällä, jossa väriaine sitoutuu peptidien aminopäähän (Avila Ruiz et al. 2016).

Viitteet

  • Minekus, M. et al. 2014. A standardised static in vitro digestion method suitable for food – an international consensus. Food and Function 2014, 5, 1113−1124
  • Egger, L. et al. 2016. The harmonized INFOGEST in vitro digestion method: From knowledge to action. Food Res. Int. 88, 217–225
  • Aura, A.-M. et al. 1991. Development of an in vitro enzymic digestion method for removal of starch and protein and assessment of its performance using rye and wheat breads. J. Cereal Sci. 29, 139−152.
  • Avila Ruiz, G. et al. 2016. Denaturation and in Vitro Gastric Digestion of Heat-Treated Quinoa Protein Isolates obtained at Various Extraction pH. Food Biophysics 11,184–197
  • Santala, O. et al. 2013 Treatments with Xylanase at high (90 %) and low (40 %) water content have different impacts on physicochemical properties of wheat bran. Food Bioprocess Technol. 6: 3102−3112.