Uusia entsyymejä ja elintarvikesovelluksia tulossa käyttöön

Entsyymien maailmanmarkkinat ovat kasvusuunnassa kaikilla käyttöalueilla.

Vihreät ratkaisut etenevät vahvasti, ja globaali liiketoiminta lähestyy kymmentä miljardia euroa. Suomi on ollut kehityksen etulinjassa ja on edelleen tukevasti mukana kehityksessä. Suomessa entsyymejä elintarvike- ja rehukäyttöön valmistavat Roal Oy (Associated British Foods) ja DuPont Nutrition & Biosciences (entinen Genencor International), joka on sulautumassa International Flavors & Fragrances -yrityksen kanssa.

Entsyymejä on markkinoilla runsaasti, ja niitä käytetään jo nyt lähes kaikkiin elintarvikkeisiin. Toistaiseksi on kuitenkin raapaistu vain pintaa. Kehitys jatkuu edelleen, kun sekä tietämys että tekniikat edistyvät vauhdikkaasti. Tavoitteena on tehdä entsyymeistä spesifisempiä, kestävämpiä, tehokkaampia ja helposti käsiteltäviä. Prosessien pitää olla ”luonnollisia”, katalyyttien biohajoavia, lopputuloksen vihreämpi ja ympäristöjalanjäljen pienempi. Elintarviketeollisuuden tuotekehittäjille on luvassa uusia välineitä näiden tavoitteiden toteuttamiseen.

Monipuolisia käyttömahdollisuuksia

Entsyymeistä 60 prosenttia tuotetaan homeissa, 26 prosenttia bakteereissa ja neljä prosenttia hiivoissa. Yhä vähenevä osa eristetään eläimistä ja kasveista. Perinteiset entsyymit eivät useinkaan kestä teollisia prosesseja, joten ekstremotsyymejä etsitään ääriympäristöistä. Haluttuja ominaisuuksia ovat muun muassa aktiivisuus alhaisessa lämpötilassa, hyvä lämmön- ja suolankesto, aktiivisuus entistä laajemmalla pH-alueella sekä entsyymien toimintaa estävien inhibiittoreiden sieto.

Lihan rakennetta ja makua on voitu parantaa mureuttamalla se jääkaapin lämpötilassa uudella, kylmässä aktiivisella proteaasilla. Alhaisessa lämpötilassa toimiva mäskäys on osoittautunut kustannustehokkaaksi vierteen valmistuksessa. Lämmönkestävää proteaasia on testattu juoksutteena juustonvalmistuksessa sekä proteiinien pilkkomiseen mehun ja viinin kirkastuksessa.

Uusien entsyymien lisäksi näköpiirissä on uusia elintarvikesovelluksia. Ravintotiheää ruokaa saadaan hajottamalla entsyymeillä kiinteät kasvikset ja vapauttamalla ja tiivistämällä ravinteet. Tuotteiden mekaanisia ominaisuuksia parannetaan esimerkiksi tärkkelyksen haaroittaja- tai haaranpurkuentsyymeillä. Transglutaminaaseilla parannetaan leivän, juuston tai lihan rakennetta, aistinvaraisia ominaisuuksia ja saantoa.

Turvallisuutta parannetaan hajottamalla haitallisia bakteereja ja yhdisteitä kuten biogeenisiä amiineja, gluteenia, lektiinejä, akryyliamidia, syanogeenisia glykosideja, glukosinolaatteja ja proteaasi-inhibiittoreita. Gluteeni pilkotaan viljatuotteista proteaaseilla. Asparaginaasilla vähennetään akryyliamidin muodostusta kypsennetyissä elintarvikkeissa aistinvaraisen laadun kärsimättä.

Tulossa on innovatiivisia lisättyjen ja endogeenisten entsyymien inaktivointistrategioita, joilla vähennetään haitallisia vaikutuksia tai estetään aktiivisuus, kun entsyymi on tehtävänsä tehnyt. Menetelmiä on testattu muun muassa endogeeniseen peroksidaasiin, joka osallistuu kypsymiseen ja aromin muodostukseen, tuoreisiin hedelmiin ja kasviksiin värivirheitä aiheuttavaan polyfenolioksidaasiin sekä eltaantumista aiheuttavaan lipoksygenaasiin.

Uusia entsyymien immobilisaatiomenetelmiä kehitetään jatkuvasti. Niillä pyritään parantamaan saantoa ja entsyymien uudelleenkäyttöä sekä poistamaan entsyymi tuotteesta jatkuvan hydrolyysin pysäyttämiseksi tai mahdollisten ongelmien kuten allergiariskin eliminoimiseksi. Immobilisoidulla lysotsyymillä on hajotettu tehokkaasti Oenococcus oeni -maitohappobakteeri valko- ja punaviinistä.

Rehuissa tarvitaan aktiivisia entsyymejä

Elintarvike- ja rehuteollisuudessa käytetään paljolti samoja entsyymejä. Elintarvikkeista poiketen rehujen entsyymien on tarkoitus olla aktiivisia rehussa ja eläimessä. Eniten entsyymejä käytetään siipikarjatuotannossa. Kasvun arvioidaan kohdistuvan etenkin kalojen ja lemmikkieläinten ruokintaan.

Entsyymimarkkinoiden kasvua vauhdittavat huolet ravinteiden riittävyydestä, eläinten terveydestä ja ympäristöstä. Eläintuotannon kustannuksiin voidaan vaikuttaa parantamalla ravinteiden vapautumista, rehun muuntosuhdetta ja eläinten kasvua.

Entsyymeillä voidaan parantaa suoliterveyttä vaikuttamalla rehun viskositeettiin ja mikrobiekologiaan esimerkiksi vähentämällä sulamattomien aineiden ja ravitsemuksellisesti epäedullisten antinutrienttien määrää ja tuottamalla paikan päällä prebiootteja polysakkarideista. Ympäristö kiittää, koska fosforin, kivennäisten ja aminohappojen saatavuus paranee fytaasien ansiosta.

EFSAssa entsyymihakemusruuhka

Elintarvike- ja rehuentsyymien hyväksynnästä vastaa EU:ssa Euroopan komissio, ja turvallisuuden arvioi Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA). Entsyymien käytöstä rehuissa säädettiin vuonna 1993, elintarvikkeissa vuonna 2008.

Kun Suomi liittyi EU:hun vuonna 1995, Kasvintuotannon tarkastuskeskuksessa oli yhtäkkiä satoja laatikollisia mikro-organismi- ja rehuentsyymihakemuksia. Ne jaettiin eri jäsenvaltioiden asiantuntijoille pikaiseen, alustavaan arviointiin. Tämän jutun kirjoittajalle niitä siunaantui 50 laatikollista. Vuonna 2015 EFSAan tuli yli 300 elintarvike-entsyymihakemusta. Kun yhteisistä periaatteista päästiin sopuun, näistä hakemuksista on arvioitu lähes 80, ja loppujenkin arviointi on käynnissä.

EFSAn yhteenvedosta selviää, että valtaosaan hakemuksista kaivataan lisätietoja. Komission entsyymiluettelo odottaa edelleen julkaisemista. Neuvottelua käydään siitä, mitä tapahtuu entsyymeille, jotka ovat tulleet markkinoille tällä välin.

Fazer innovaattorina

Leipomotuotteet on ennustettu suurimmaksi elintarvike-entsyymien kasvusektoriksi. Fazer on kehittänyt, patentoinut ja kaupallistanut maailman ensimmäisen entsymaattisen ratkaisun low-FODMAP leivontaan. FODMAPit (fermentoituvat oligo-, di-, monosakkaridit ja polyolit) ovat muun muassa vehnässä ja rukiissa esiintyviä, huonosti sulavia yhdisteitä, jotka aiheuttavat suolisto-oireita monille herkkävatsaisille.

Fazerin LOFO-entsyymi perustuu havainnolle, että fruktaani, eikä niinkään gluteeni, aiheuttaa oireita ”gluteeniherkillä” ihmisillä, joilla ei ole keliakiaa. Entsyymi alentaa FODMAPien määrää vaikuttamatta leivän makuun tai rakenteeseen. Samaan perustuu Fazerin vatsaystävällinen ruisleipä, jossa työn tekevät tietyt hapantaikinan maitohappobakteerit, jotka sisältävät luontaisesti LOFO-entsyymiä.

******************************************************

Apua entsyymien rekisteröintiin ja turvallisuuden varmistamiseen

Biosafe toimii globaalisti auttaen yrityksiä entsyymien rekisteröinnissä ja turvallisuuskysymyksissä sekä tarjoten EFSAn vaatimukset täyttäviä analytiikkapalveluja.

Näitä ovat muun muassa mikro-organismien karakterisointi (lajintunnistus, geneettisten muunnosten, haittageenien ja sekundaarimetaboliittireittien tunnistus genomisekvenssistä; antibioottiherkkyyden ja sytotoksisuuden analysointi) sekä tuotanto-organismin ja DNA:n analysointi tuotteesta.

Erillinen ”homelaboratorio” mahdollistaa itiöivien organismien turvallisen käsittelyn. Riskinarviointi ja konsultointipalvelut ovat tärkeä osa toimintaa. Esimerkiksi Fazerin LOFO-entsyymille on tehty gap-analyysi ja useita selvityksiä.