Elintarviketeollisuuden sivuvirroista uusia proteiiniainesosia – kansainvälinen Proscale-tutkimushanke vie mikrobiproteiinien tuotantoa kohti teollista mittakaavaa

Elintarviketeollisuuden sivuvirroissa on runsaasti arvokkaita ravinteita, joita voidaan hyödyntää uusien proteiiniainesosien valmistuksessa. VTT koordinoi syyskuussa käynnistynyttä kansainvälistä Proscale-hanketta, jossa tuotetaan proteiineja sienten, hiivojen ja bakteerien avulla. Tavoitteena on monipuolistaa Euroopan proteiininlähteitä kriisinkestävillä vaihtoehdoilla ja kehittää elintarvikeyritysten käyttöön turvallisia, ravitsevia ja toimivia ainesosia.

Euroopan riippuvuus tuontirehusta altistaa sen ruokajärjestelmän hintavaihteluille ja toimitushäiriöille. Samalla nykyiseen proteiinintuotantoon liittyy merkittäviä ympäristöhaasteita. Proteiininlähteitä monipuolistamalla voidaan vahvistaa Euroopan ruokajärjestelmän toimitusvarmuutta ja vähentää sen ympäristökuormitusta.

Yhden mahdollisuuden tarjoavat sienten, hiivojen ja bakteerien avulla tuotettavat mikrobiproteiinit, joita voidaan valmistaa ketterästi viljelymaasta ja ilmastosta riippumatta.

– Mikrobiproteiinien laajempaa käyttöä ovat aiemmin rajoittaneet sopivien raaka-aineiden hinta ja saatavuus sekä siirtyminen pilottimittakaavasta teollisesti merkittävään tuotantoon. Nyt tavoitteena on paitsi löytää vaihtoehtoisia proteiininlähteitä, myös skaalata niiden tuotantoa teolliseen mittakaavaan, VTT:n tutkimusprofessori Nesli Sözer kertoo.

Mikrobiproteiineja kasvatetaan fermentoinnilla eli käymisprosessilla, jossa mikrobit hyödyntävät kasvualustan ravinteita. Elintarvikkeiden jalostuksessa syntyy suuria määriä sivuvirtoja, jotka yhä sisältävät arvokkaita hiilenlähteitä ja ravinteita, jotka päätyvät usein hukkaan. PROSCALE-hankkeessa näitä sivuvirtoja hyödynnetään mikrobiproteiinien ruokana.

Proteiinipitoisuus, maku ja rakenne ratkaisevat

Hanke keskittyy kehittämään hiivaproteiinia, rihmasienistä saatavaa mykoproteiinia sekä bakteeriproteiinia, jota tuotetaan kaasufermentoinnilla. Tavoitteena on saada aikaan elintarvikeainesosia, joiden proteiinipitoisuus on vähintään 50 prosenttia. Ravitsemuksellisen laadun lisäksi on tärkeää arvioida uusien proteiiniainesosien makua, rakennetta ja toiminallisuutta elintarvikesovelluksissa.

– Vaihtoehtoiset proteiinit ovat hyödyllisiä vasta, kun niitä voidaan ja halutaan hyödyntää osana arjen ravitsemusta. Arvioimme ainesosien soveltuvuutta todenmukaisissa käyttöolosuhteissa. Kumppanimme elintarviketeollisuudessa testaavat ainesosia omissa tuotteissaan. Kehitämme yhdessä myös elintarvikeprototyyppejä, Sözer kuvaa.

Suomalainen bioteknologiayritys Enifer kehittää mykoproteiinin tuotantoprosessin skaalausta ja tuo hankkeeseen mykoproteiinin valmistuksen sekä teollisen prosessoinnin osaamista.

– Eniferille sivuvirtojen hyödyntäminen proteiinintuotannossa ei ole vain tutkimuskysymys, vaan teollinen mahdollisuus. PEKILO-teknologiamme juuret ovat juuri tässä ajatuksessa: olemassa olevien raaka-ainevirtojen ravinteet voidaan muuttaa fermentoinnin avulla arvokkaaksi mykoproteiiniksi. PROSCALE-hankkeessa pääsemme viemään tätä ajattelua eteenpäin yhdessä eurooppalaisten teollisuus- ja tutkimuskumppaneiden kanssa, kertoo Eniferin innovaatiojohtaja Joosu Kuivanen.

Hanke tarkastelee markkinoille pääsyn edellytyksiä myös tuotantotalouden, ympäristövaikutusten ja viranomaisvaatimusten näkökulmista. Vaasan yliopisto tutkii vaihtoehtoisten proteiinien arvolupauksia, kestäviä liiketoimintamalleja ja kuluttajien hyväksyntää. 

– Ilman taloudellisesti kestäviä liiketoimintamalleja yritykset eivät voi tuoda hankkeessa kehitettäviä tuotteita markkinoille. Toisaalta myös kuluttajien on koettava tuotteet houkutteleviksi. Pelkkä hyvä maku ja mielekäs hinta eivät välttämättä riitä, vaan tuotteen arvolupauksen on puhuteltava kuluttajia laajemmin, toteaa Vaasan yliopiston tutkimusjohtaja Kyösti Pennanen.

Arvioinnit ohjaavat kehitystyötä ja tukevat uuselintarvikelupien hakemista sekä hankkeen jälkeisiä investointipäätöksiä.

Mukana elintarvikealan osaajia 11 eri maasta

VTT:n koordinoima hanke kokoaa yhteen 16 kumppania 11 eri maasta. Syyskuussa aloittanut kansainvälinen konsortio yhdistää monipuolisesti osaamista sivuvirtojen toimittajista fermentointiteknologian kehittäjiin, prosessilaitteiden toimittajiin ja elintarvikevalmistajiin.

VTT osallistuu myös sivuvirtojen esikäsittelyyn ja fermentointialustojen testaukseen. Lisäksi VTT skaalaa hiivaproteiinin jatkuvatoimista tuotantoa ja arvioi mikrobiproteiiniainesosien toiminnallisuutta sekä soveltuvuutta elintarvikkeisiin.

PROSCALE-hanke kehittää proteiiniainesosia koko matkalta: sivuvirtojen ominaisuuksien selvittämisestä ja esikäsittelystä fermentointiin, jälkikäsittelyyn, laadun ja turvallisuuden arviointiin sekä elintarvikeprototyyppien kehittämiseen. Samalla selvitetään, miten tuotantoprosessien omia sivuvirtoja ja resursseja voidaan hyödyntää uudelleen mikrobiproteiinien tuotannon kestävyyden parantamiseksi. Digitaaliset työkalut, kuten prosessien optimointia ja skaalausta tukeva digitaalinen kaksonen, auttavat siirtämään tulokset mittakaavasta toiseen.

Vuoden 2030 elokuussa päättyvässä hankkeessa ovat mukana VTT, Enifer, Vaasan yliopisto, Wageningen University & Research, German Institute of Food Technologies, American College of Greece Research Center, Institut Lyfe Research Centre, EIT Food, European Federation of Food Science and Technology, Duynie, Circe, Tetra Pak, Sinonin Biotech, Pinar, Barilla sekä Kubara Goodcalories. PROSCALE-hanke on saanut rahoitusta Euroopan unionilta ja hanketta tukevat CBE JU (Circular Bio-based Europe Joint Undertaking) ja sen jäsenet.