Vatsaystävällisempää kasvisruokaa FODMAPien entsymaattisella hajottamisella

Entsymaattinen FODMAP-yhdisteiden pilkkominen on mahdollista ruuanvalmistusprosessin aikana.

Monashin yliopistossa Australiassa 2000-luvun alussa kehitetyn FODMAP-ruokavalion on osoitettu helpottavan oireita, joita ärtyvän suolen oireyhtymästä kärsivät potevat. Määritelmän mukaan FODMAP-ruokavalio koostuu kolmesta vaiheesta. Ensin ruokavaliosta karsitaan paljon FODMAP-yhdisteitä sisältävät ruuat. Tämän jälkeen potilas altistetaan yksi kerrallaan poistetuille ruuille, jotta oireiden syyt selviävät. Kolmannessa vaiheessa koostetaan potilaalle yksilöllinen ruokavalio, jossa vältetään oireita aiheuttavia ruoka-aineksia¹.

Laajan tieteellisen tutkimuspanostuksen lisäksi FODMAP-ruokavalio on viime aikoina ollut julkisen keskustelun kohteena, koska vatsan hyvinvointi kiinnostaa kuluttajaa. Useimmiten ei ole tarpeen välttää kaikkia FODMAP-yhdisteitä sisältäviä ruokia, kunhan tietää, mitkä yhdisteet aiheuttavat oireita.

Palkokasvit, kokojyväviljatuotteet ja hedelmät ovat tärkeä osa terveellistä ruokavaliota niiden sisältämän proteiinin, vitamiinien, hiven- ja kivennäisaineiden ja eritoten kuidun vuoksi. Siirtymistä enemmän kasviproteiineja sisältävään ruokavalioon suositellaan terveyssyiden lisäksi niiden lihaa pienempien ilmastovaikutusten vuoksi. Kasviproteiinituotteiden kysyntä ja tarjonta ovatkin nopeassa kasvussa Euroopassa.

Vaihtoehto FODMAPeja sisältävien ruokien välttämiselle on poistaa FODMAP-yhdisteitä ruuasta tai sen raaka-aineista. Tämä voidaan saada aikaan entsyymikäsittelyllä tai perinteisemmillä idättämiseen ja fermentointiin (käymiseen) perustuvilla menetelmillä².

Käymisprosessissa mikrobien tuottamat ja idättämisessä kasvin omat entsyymit hajottavat FODMAPeja. Fermentointi ja idättäminen aiheuttavat kuitenkin huomattavia muutoksia myös ruoka-aineen maussa ja rakenteessa ja joskus myös ravintoarvossa. Fermentoinnissa mikrobien aineenvaihdunnan seurauksena sokereista syntyy happoja ja muita käymistuotteita. Myös raaka-aineiden omat entsyymit voivat aktivoitua fermentaation aikana, mikä aiheuttaa eri yhdisteiden pilkkoutumista. Vastaavasti itämisessä tapahtuu lukuisia kemiallisia reaktioita, kun siemenen ravintovarastot hajoavat entsymaattisen toiminnan aktivoitumisen seurauksena.

Entsyymipilkkomisella lupaavia tuloksia

Entsymaattisen prosessoinnin etuna fermentointiin ja idättämiseen verrattuna on, että vain kohdemolekyyli hajotetaan ja muut muutokset jäävät vähäisiksi. FODMAP-yhdisteitä pilkkovia entsyymejä on useita, kuten FODMAP-yhdisteitäkin (Taulukko).

EntsyymiEntsyymiluokkanumeroKohdemolekyyliKohdesidos
EksoinulinaasiEC 3.2.1.80FruktaaniKetjun pään fruktoosi-fruktoosisidokset
EndoinulinaasiEC 3.2.1.7FruktaaniKetjun sisäiset fruktoosi-fruktoosisidokset
InvertaasiEC 3.2.1.26FruktaaniKetjun pään fruktoosi-fruktoosisidokset ja ketjun pään glukoosi-fruktoosisidokset
LevanaasiEC 3.2.1.65Levaanityyppinen fruktaaniFruktoosi-fruktoosisidokset
α-GalaktosidaasiEC 3.2.1.22GalaktaaniKetjun pään galaktoosi-galaktoosisidokset
InvertaasiEC 3.2.1.26Raffinoosi1Ketjun pään glukoosi-fruktoosisidokset
β-GalaktosidaasiEC 3.2.1.23LaktoosiGalaktoosi-glukoosisidokset
Taulukko. FODMAPeja pilkkovia entsyymejä

1Raffinoosi on yksi galaktaaneista.

Markkinoilla on joitakin vatsavaivojen ehkäisemiseen tarkoitettuja valmisteita, jotka sisältävät FODMAPeja hajottavia entsyymejä, kuten galaktaaneja pilkkovia α-galaktosidaaseja. Erilliset pillerit ovat kuitenkin suhteellisen kalliita, eikä aina ole selvää, ovatko ruuansulatuselimistön pH sekä entsyymin pitoisuus ruokamassassa ja vaikutusaika riittäviä FODMAPien merkittävän hajoamisen saavuttamiseksi.

Ruuan ja sen raaka-aineiden prosessointi kontrolloiduissa olosuhteissa ennen nauttimista lienee tehokkaampi ja varmempi tapa poistaa FODMAP-yhdisteet. Entsyymeillä on pilkottu maidon laktoosia jo kauan ennen FODMAP-käsitteen keksimistä HYLA-tuotteita valmistettaessa.

VTT:n, Gold&Green Foodsin, Raision, Roalin ja Valion rahoittamassa FODMAP -projektissa (2019−2020) tutkittiin mahdollisuuksia vähentää kasviainesten FODMAP-pitoisuuksia entsyymeillä. Tutkittaviksi raaka-aineiksi valittiin paljon galaktaaneja sisältäviä herne- ja härkäpapujakeita sekä fruktaania sisältäviä ruis-, vehnä- ja grahamvehnäjauhoja.

Galaktaanit ovat lyhytketjuisia, pääosin galaktoosiyksiköistä koostuvia, lyhyitä sokeriketjuja ja fruktaanit vastaavanlaisia fruktoosista koostuvia yhdisteitä. Entsyymeinä kokeissa käytettiin galaktaania pilkkovia α-galaktosidaaseja ja fruktaaneja hajottavia fruktanaaseja.

Tutkittaviksi entsyymeiksi valittiin sekä kaupallisia että VTT:n tuottamia entsyymejä. VTT:n kehittämästä homeiden RNA-tietokannasta valittiin emäsjärjestykseltään tunnetuille α-galaktosidaasi- ja fruktanaasigeeneille samankaltaisia geenejä, jotka siirrettiin Trichoderma reesei -homeeseen. Homeisäntiä kasvatettiin bioreaktorissa ja korjattiin talteen kasvuliuos, johon entsyymit olivat erittyneet.

Entsyymien seulominen erilaisissa olosuhteissa osoitti, että VTT:n ja kaupallisten entsyymien tehokkuuksissa ei muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta ollut suuria eroja. Kaikki α-galaktosidaasit hajottivat galaktaaneja jonkin verran tehokkaammin lievästi happamassa kuin neutraalissa pH:ssa, ja pilkkoutuminen onnistui hyvin sekä huoneen- että jääkaappilämpötilassa.

Testatuista fruktanaaseista VTT:n entsyymi osoittautui tehokkaimmaksi. Lisäksi VTT:n tuottokannalla tuotetut entsyymit olivat puhtaampia: ne sisälsivät vähemmän muita entsyymejä ja proteiineja. Tämä on edullista, kun pyritään kohdistettuun FODMAP:ien pilkkomiseen ja halutaan välttää muita vaikutuksia raaka-aineiden ominaisuuksiin.

Valikoiduilla entsyymeillä tutkittiin entsyymikäsittelyjen yhdistämistä erilaisten ruokatuotteiden valmistusprosesseihin. Tutkittaviksi tuotteiksi valittiin kasvipohjaisia lusikoitavia valmisteita, lihankorvaajia ( artikkelin pääkuva) sekä leipomotuotteita.

Suurimmassa osassa ruuanvalmistusprosesseja FODMAP-pitoisuuksia kyettiin pienentämään alle kymmenesosaan alkuperäisestä (Kuva 2). Ainoastaan herneproteiinia sisältäneissä kekseissä galaktaanin pilkkoutuminen oli vähäistä, mikä mahdollisesti johtui taikinan pienestä vesipitoisuudesta.

Kuva 2. Fruktaanin entsymaattinen hajottaminen vehnäleivän leipomisen aikana. Fruktoosia ja pienissä määrin myös glukoosia vapautuu fruktaanin hajotessa.

Tärkeä havainto oli, että suhteellisen pienillä entsyymiannoksilla voitiin käyttää varsin lyhyitä reaktioaikoja. Tutkimustulokset osoittivat, että entsymaattinen FODMAP-yhdisteiden pilkkominen on mahdollista ruuanvalmistusprosessin aikana.

Vaihtoehtoisesti yhdisteitä voidaan pilkkoa myös raaka-aineiden valmistamisen yhteydessä, jolloin näitä FODMAPittomia raaka-aineita voidaan hyödyntää laajasti erilaisten ruokatuotteiden valmistamisessa. Hankkeen tulokset olivat mielenkiintoisia erityisesti herne- ja härkäpapujakeiden osalta, sillä FODMAP-ruokavalioon soveltuvia palkokasveista valmistettuja ruokia ei tiettävästi ole vielä markkinoilla.

Viitteet:

¹ Gibson PR & Shepherd SJ. 2005. Personal view: Food for thought − Western lifestyle and susceptibility to Crohn’s disease. The FODMAP hypothesis. Alimentary Pharmacology and Therapeutics 21:1399–1409. doi.org/10.1111/j.1365-2036.2005.02506.x

² Nyyssölä A. ym. 2020. Reduction of FODMAP content by bioprocessing. Trends Food Sci Technol 99:257–272. doi.org/10.1016/j.tifs.2020.03.004

Vähentääkö FODMAPien entsymaattinen poistaminen vatsavaivoja?

Jo päättyneessä VTT:n koordinoimassa FODMAP -tutkimushankkeessa (2019−2020) keskityttiin FODMAP-yhdisteitä pilkkovien entsyymien tuottamiseen ja ruokaprosessien tutkimiseen. Sitä ei tutkittu, miten kuluttajat kokevat entsyymaattisesti muokatut ruuat, eli vähenevätkö suolisto-oireet, kun huomattava osa FODMAP-yhdisteistä on pilkottu?

Tähän kysymykseen etsii vastausta EIT-Food-verkoston rahoittama hanke LeguComf, jota koordinoi Helsingin yliopisto. Mukana tutkimuksessa ovat VTT, Valio ja espanjalainen kasvuyritys BeYou.

Hankkeessa valmistetaan entsyymien avulla lusikoitavia mallituotteita, joista toisesta versiosta FODMAP-yhdisteet on poistettu. Näitä tuotteita verrataan FODMAP-yhdisteitä sisältäviin tuotteisiin. Terveet koehenkilöt listaavat hankkeessa kehitetyllä puhelinsovelluksella tuntemuksia ja mahdollisia oireita tuotteiden syömisen jälkeen.

Tutkimuksen tulokset valmistuvat vuoden 2020 lopulla. Niiden odotetaan tarjoavan uusia kasviruokainnovaatioita ja uutta tutkimustietoa suolisto-oireiden syntymekanismeista.

Lisätietoja:

eitfood.eu/innovation/projects/innovative-tools-to-produce-legume-based-foods-for-increased-consumer-acceptance-legucomf-2020


Joka kymmenes suomalainen kärsii ärtyvän suolen oireyhtymästä

FODMAP-yhdisteet ovat vatsavaivoja aiheuttavia hiilihydraatteja. Termi käsittää joukon ruoka-aineiden sisältämiä oligo-, di- ja monosakkarideja ja sokerialkoholeja. FODMAPeihin kuuluvat muun muassa palkokasvien sisältämät galaktaanit, kokojyväviljan fruktaanit, maidon laktoosi, hedelmien sorbitoli sekä fruktoosi silloin, kun sitä on enemmän kuin glukoosia.

FODMAP-yhdisteet aiheuttavat herkkävatsaisille ja erityisesti ärtyvän suolen oireyhtymästä kärsiville ikäviä oireita kuten vatsakipua ja turvotusta. Oireiden uskotaan johtuvan FODMAP-yhdisteiden heikosta imeytymisestä ohutsuolessa. Sen seurauksena suolistobakteerit muodostavat niistä paksusuolessa kaasuja ja lyhytketjuisia rasvahappoja.

Ongelma on merkittävä, sillä yksin ärtyvän suolen oireyhtymästä kärsii noin joka kymmenes suomalainen. Jopa kolmasosa ihmisistä liittää palkokasvit suolisto-oireisiin.