Laaja OATyourGUT -tutkimushanke kaurasi suoliston

Laajassa OATyourGUT –hankkeessa tutkittiin kauratuotteiden hyväksyttävyyttä Suomessa ja Kiinassa, suoliston hyvinvointia ja toiminnallisuutta in vitro –tutkimuksissa ja kliinisissä tutkimuksissa sekä kauran säilyvyyttä valmistusprosessissa.

Business Finlandin, tutkimusorganisaatioiden ja suomalaisten yritysten rahoittama tutkimushanke päättyi vuodenvaihteessa. Tulokset julkaistaan vertaisarvioiduissa, tieteellisissä julkaisusarjoissa tämän vuoden aikana.

Turun yliopiston osuutta tutkimushankkeessa johti apulaisprofessori Kaisa Linderborg, VTT:n osuutta tutkimusryhmän päällikkö Emilia Nordlund ja Helsingin yliopiston osuutta dosentti Tuula Sontag-Strohm. Turun yliopiston koordinoiman tutkimuksen (2016−2019) kokonaisrahoitus oli 1,23 miljoonaa euroa.

Kuluttajatutkimuksissa syntymämaalla suuri merkitys

Aistittavan laadun tutkimuksessa ja verkkokyselyissä selvitettiin kuluttajien kokemaa kauratuotteiden hyväksyttävyyttä Suomessa ja Kiinassa. Vastaajat jakaantuivat viiteen klusteriin muun muassa syntymämaan, terveystietoisuuden ja uusiin ruokiin suhtautumisen perusteella. Klusterit erosivat toistaan muun muassa leipien ja puurojen miellyttävyysarvioinneiltaan.

Kiinassa tehdyissä kuluttajatutkimuksissa miellyttäväksi koettiin kaurapohjaiset juomat, kun taas korpputyyppisiä tuotteita kuvattiin lähes syömäkelvottomiksi. Syntymämaa vaikutti arvioon sukupuolta, terveystietoisuuta ja uusiin ruokiin suhtautumisalttiutta enemmän. Makea kauragranola ja makea kaurakeksi koettiin miellyttäväksi yli kulttuurirajojen. Myös suomalaiselle kauralle tyypillinen vaalea väri miellytti kuluttajia.

Suomalaisia kauratuotteita aistittavan laadun arviointitesteissä Kiinassa. Kuva: Oskar Laaksonen, Turun yliopisto

Suolistomallit auttavat ennustamaan terveysvaikutuksia

In vitro-suolistomallien avulla tutkittiin erityisesti kauratuotteiden beetaglukaanin fysiokemiallisia ominaisuuksia ohutsuolenkaltaisissa olosuhteissa. Lisäksi selvitettiin muun muassa kauran fytaattien mahdollisia fysiologisia ominaisuuksia. Hankkeessa sovellettiin kolmea erilaista suolistomallia: ohutsuolen viskositeettia ja sappihappojen sitoutumista mittaavia malleja sekä paksusuolimallia, joka ennustaa kuitujen fermentoitumista.

Kauran beetaglukaani nostaa ohutsuolen ruokasulan viskositeettia, jolloin sappihappojen (kolesterolijohdannaisten) takaisin imeytyminen vaikeutuu. In vitro-suolistomallissa uutteesta poistettiin vettä. Tällöin havaittiin sama ilmiö kuin ohutsuolessa, jossa vesi imeytyy takaisin elimistöön ja ruokasula konsentroituu¹.

Beetaglukaanin ominaisuuksia tutkittiin sataprosenttisissa kauraleivissä, napostelutuotteissa, puuroissa, lusikoitavissa ja lihantyyppisissä, kauraa sisältävissä tuotteissa. Tuotteiden beetaglukaanista 20−100 prosenttia oli uuttuvaa, ja beetaglukaanin viskositeeteissa löytyi vaihtelua. In vitro -suolistomallilla voi seurata ja optimoida beetaglukaanin fysikaalisia ominaisuuksia tuotteissa, mikä auttaa ennustamaan tuotteen fysiologisia vasteita ohutsuolessa.

Kauran beetaglukaania ja muita kuitukomponentteja myös pilkottiin tietoisesti tarkoituksena tutkia, miten pilkkoutuminen vaikuttaa suolistovälitteisiin vasteisiin erityisesti kolesterolin sitoutumiseen ja fermentoitumiseen paksusuolessa. Kuidun pilkkominen parantaa kauramateriaalien sovellettavuutta nestemäisiin tuotteisiin, kuten jugurtteihin ja juomiin.

In vitro-kokeiden tulosten perusteella todettiin, että kuitujen pilkkominen laski viskositeettia ja sappihappojen sitoutumista sekä lisäsi fermentoitumista paksusuolimallissa. Tulokset ennustavat, että maltillinen beetaglukaanin pilkkoutuminen ei välttämättä kumoa kaurakuidun osoitettuja terveysväittämiä.

Fytaatti on kuidun kanssamatkustaja ja tehokas antioksidantti. Jauhoissa fytaatti on luonnollisessa muodossaan inositoliheksafosfaattina. Tuotteissa niitä voi löytyä eri muotoina, sillä fosfaatteja voi irrota esimerkiksi entsymaattisissa reaktioissa.

OATyourGUT -hankkeessa selvitettiin fytaattien muotoja ja määriä tutkimuksessa mukana olleissa tuotetyypeissä ja tutkittiin, pystyisikö fytaatti sitomaan sappihappoja ja kuinka tämä liittyisi beetaglukaanin sappihappoja ”poistaviin” ominaisuuksiin.

Beetaglukaanin ominaisuudet ja uuttuvan beetaglukaanin aikaansaama viskositeetti sulki itseensä sappihappoja tehokkaammin kuin fytaatit pystyivät sitä sitomaan.

Vatsan hyvinvointia tutkittiin kliinisissä ravitsemustutkimuksissa

Projektin kahdessa kliinisessä ravitsemuskokeessa tutkittavien kirjaamat tuntemukset vatsan hyvinvoinnista yhdistettiin biologisista näytteistä mitattuihin arvoihin. Ensimmäisessä tutkimuksessa selvitettiin koetun vatsan hyvinvoinnin yhteyttä suolistomikrobiston koostumukseen ja kauran biotunnisteisiin keliaakikoilla, gluteenisensitiivisillä ja terveillä verrokeilla.

Kauraa käyttävillä keliaakikoilla ja gluteenisensitiivisillä ravitsemussuositusten mukainen kuidunsaanti toteutui keskimäärin myös gluteenittomassa ruokavaliossa. Gluteenisensitiiviset saivat suuremman osan päivittäisestä energiastaan rasvasta ja vähemmän hiilihydraateista kuin keliaakikot tai verrokit.

Puhdaskauraa käyttävillä keliaakikoilla tai gluteenisensitiivisillä ei havaittu suolistomikrobiston epätasapainoa. Myöskään muissa suoliston hyvinvointia kuvaavissa merkkiaineissa ei havaittu eroja. Gluteenisensitiiviset kokivat eniten vatsaoireita, mutta oireita ei voitu yhdistää kauran käyttöön, suolistomikrobistoon tai sen aineenvaihduntatuotteisiin.

Toinen kliininen koe oli aterianjälkeinen tutkimus, jossa tutkittiin prosessoinnin vaikutusta kauran käyttäytymiseen ruuansulatuskanavassa. Suoliston painetta, lämpötilaa ja pH:ta mitattiin nieltävän kapselin avulla, mikä mahdollisti tutkittavien kokemien vatsaoireiden todentamisen ja yhdistämisen ohut- ja paksusuolimallien tuloksiin sekä kauran molekyylitason ilmiöihin. Samalla tutkittiin prosessoinnin vaikutusta fenolisten yhdisteiden biosaatavuuteen ja sappihappojen erittymiseen ulosteisiin.

Kauran bioprosessointi ei vaikuttanut koettuun vatsan hyvinvointiin, mikä kannustaa edelleen kehittämään erilaisia kaurapohjaisia tuotteita. Mielenkiintoista oli, että miehet ja naiset kokivat vatsan hyvinvoinnin toisistaan poiketen. Kauran beetaglukaanin molekyylipaino oli yhteydessä kapselin mittaamaan paineeseen ohutsuolen yläosassa. Kauran entsymaattinen käsittely taas vapautti fenolisia yhdisteitä, ja lisäsi niiden biosaatavuutta. Käsitelty kaura taas sitoi vähemmän sappihappoja ulosteisiin.


Erilaisille kauratuotteille tehtiin ruuansulatuskanavaa mallintava uutto. Tuotteista uuttuvan beetaglukaanin tilaa selvitettiin määrittämällä uutteiden viskositeetit suolistomallin ohutsuolivaiheessa. Näiden tulosten perusteella voidaan arvioida beetaglukaanin viskositeettiin liittyvää terveysvaikutteisuutta. Näennäiset viskositeetit mitattiin leikkausnopeudella 25 s ̵¹ kolmessa beetaglukaanipitoisuudessa, jotka saatiin konsentroimalla näytettä mallintaen ohutsuolessa tapahtuvaa ruokasulan väkevöitymistä.
Kuva: Noora Mäkelä, Helsingin yliopisto

Uutta tietoa kauran säilyvyydestä

Korkean rasvapitoisuuden vuoksi kauran aistittavaa laatua on perinteisesti muokattu muun muassa estämällä kauran rasvoja hydrolysoivien, hajottavien entsyymien toimintaa ja poistamalla osa rasvasta. Rasvan stabiilisuutta on tutkittu pitkään, mutta etenkin rasvan hapettumisen vaikutus muiden ainesosien reaktioihin ja toiminnallisiin ja aistittaviin ominaisuuksiin vaati yhä tutkimusta.

Hankkeessa tutkittiin, miten rasvojen hajoaminen etenee eri tavalla prosessoiduissa kauraleseissä säilytysajan ja lämpötilan funktiona. Erityisesti tutkittiin, vaikuttaako rasvojen hajoaminen (hapettuminen ja hydrolyysi) beetaglukaanin toiminnallisuuteen ja aistittavaan laatuun. Kauraleseitä tutkittiin sekä kuivissa että vesipitoisissa ruokamalleissa.

Kun kauraleseitä tutkittiin kuivina, todettiin, että rasvojen hajoaminen vaihteli riippuen kauraleseiden valmistusprosessista. Vapaita rasvahappoja muodostui eniten kuumentamattomassa kauraleseessä, kun taas kuumennuskäsitellyssä kauraleseessä muodostui eniten heksanaalia. Rasvahappoja muodostuu hydrolyysireaktiossa kauran lipaasien vaikutuksesta, kun taas heksanaali on rasvojen hapettumistuote.

Juomamallin tulokset osoittivat, että aistinvarainen laatu vaihteli näytteiden välillä. Säilytetystä kauraleseestä valmistetut juomat olivat viskositeetiltaan korkeampia kuin tuoreista leseistä valmistetut juomat. Heksanaali- ja tokolipitoisuuksissa juomissa ei havaittu muutoksia säilytyksen aikana. Beeta-glukaanissa ei havaittu muutoksia kummassakaan tutkitussa ruokamallissa.

Viite:

¹ Mäkelä, N. ym. Viscosity of β-glucan from oat products at the intestinal phase of the gastrointestinal model. Food Hydrocolloids 100 (2020) 105422.

doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105422

OatHow -hankkeella uutta tietoa kauraraaka-aineista

Business Finlandin rahoittamassa OatHow -projektissa laaja kansallinen konsortio tuottaa uutta tietoa kauraraaka-aineista uusien kaurainnovaatioiden kehittämistä varten. Kauraerien laatuvaihtelu aiheuttaa ongelmia teollisuudessa, kun ei tiedetä, miten tuotantoprosesseja tulisi säätää raaka-aineen laadun mukaisesti. Taikina voi tarttua kattiloihin, syntyy turhaa jätettä, eikä lopputuotekaan välttämättä vastaa kuluttajien toiveita.

Vehnän ja mallasohran osalta vaihtelu on hallinnassa, koska niiden koostumuksen ennakointiin on jo pitkään ollut käytössä vakiintuneita, laatua mittaavia analyysimenetelmiä. OatHow -projektin tavoitteena on löytää vastaavia analyysimenetelmiä myös kauralle. Projekti keskittyy erityisesti löytämään yhteyksiä kauran prosessointilaadun ja kauramateriaalista mitattavien ominaisuuksien välillä.

Hanke toteutetaan neljän tutkimusryhmän, VTT:n (Emilia Nordlund), Turun yliopiston (Kaisa Linderborg), Helsingin yliopiston (Tuula Sontag-Strohm) ja Luonnonvarakeskuksen (Veli Hietaniemi) tiiviissä yhteistyössä.

Siinä on mukana 13 kauran pellolta-pöytään -ketjua edustavaa yritystä: Avena, Boreal Kasvinjalostus, Fazer, Helsingin Mylly, Kinnusen Mylly, Lantmännen Agro, Myllyn Paras, Plantanova, Polar Glucan, Raisio, Vaasan, Valio ja Viking Malt.

VTT:n koordinoima hanke toteutetaan vuosina 2019–2020 osana Business Finlandin Food From Finland 2.0 -rahoitusohjelmaa, ja sen kokonaisbudjetti yltää kahteen miljoonaan euroon.



Kaurassa on paljon hyviä ominaisuuksia

  • Kaura on luontaisesti gluteenitonta.
  • Kauran kuitupitoisuus on korkea, ja sen sisältämä rasva on pääasiassa monityydyttymätöntä.
  • Kauran aminohapot täydentävät hyvin palkokasvien aminohappoja.
  • Kauran beetaglukaani tasaa aterianjälkeistä veren glukoositason nousua.
  • Kauran kuidut lisäävät ulostemassaa.
  • Kauran avenantramidit ovat antioksidatiivisia.


AVEPURE -projekti selvittää kauran aveniinin vaihtelua

AVEPURE -projekti keskittyy selvittämään, voiko kauran aveniinin rakenteellinen vaihtelu aiheuttaa riskiä kauraa kuluttaville keliaakikoille. Luonnonvarakeskuksen koordinoimassa hankkeessa ovat mukana myös Helsingin ja Tampereen yliopiston tutkimusryhmät.

Kauran on todistettu soveltuvan keliaakikoille monissa korkeatasoisissa, suomalaisissa, kliinisissä tutkimuksissa. Tulos on vahvistettu eri puolilla maailmaa. Suomessa suurin osa keliaakikoista on käyttänyt päivittäin kauraa jo yli 20 vuotta.

Kaurassa on gluteenin kaltaista prolamiiniproteiinia, aveniinia, jossa löytyy lajikkeiden välistä luonnollista vaihtelua. Aveniinien vaihtelu aiheuttaa gluteenia havaitsevissa menetelmissä joskus epämääräistä aktiivisuutta. Tutkimuksessa selvitetään tämän aktiivisuuden alkuperää, määrää ja merkitystä. Selvitystyöhön kuuluvat proteiinitason, genomin eli geenien ja ihmisen suolistosolujen viljelmissä tehdyt analyysit.

AVEPURE-hanke, Erikoisruokavalioon soveltuvien kauralajikkeiden tunnistaminen ja kauran gluteenianalytiikan parantaminen – työkaluja puhdaskauratuotantoon, toteutetaan vuosina 2018−2021 osana maa- ja metsätalousministeriön MAKERA -ohjelmaa, ja sen kokonaisbudjetti on 1,36 miljoonaa euroa.