Puusta pitkään ja enemmän

24.2.2016

Suomi elää edelleen - tai joidenkin mielestä uudelleen - metsästä. Tutkijat etsivät puulle uutta entistä monipuolisempaa käyttöä. Suomen Akatemian tutkijatohtori ja Helsingin yliopiston dosentti Kirsi Mikkonen tutkii puun massan merkittävän ainesosan, hemiselluloosan ominaisuuksia ja uutta käyttöä pakkausmateriaaleissa.

”Kasvien massasta jopa yli 30 prosenttia on hemiselluloosaa. Esimerkiksi metsäteollisuuden prosessissa tästä materiaalista valtaosa poistuu nykyisin prosessivesien mukana”, muistuttaa Mikkonen.

Mikkonen on tutkinut hemiselluloosaa jo 11 vuotta. Kaikki lähti pakkausmateriaalikehityksestä. ”Tutkimme kuusen galaktoglukomannaania eli kuusen hemiselluloosaa, josta valmistimme laboratorio-oloissa toimivaa ohutta ja hapenläpäisyä tehokkaasti estävää pakkauskalvoa. Tämän materiaalin käytettävyyspulmana on kuitenkin ollut vesiherkkyys ja elastisuuden puute. Materiaali voisi toimia kahden muovikerroksen välissä, jolloin elintarvikkeiden säilyvyys paranisi huomattavasti”.

Mikkosen työtä hemiselluloosien parissa on auttanut merkittävästi Åbo Akademin, BLN-Woodsin ja Luonnonvarakeskuksen (LUKE) kehittämät menetelmät hemiselluloosan eristämiseksi puusta.

”Puu sisältää hemiselluloosan lisäksi selluloosaa, ligniiniä sekä pieniä määriä muita aineita. Hemiselluloosan eristäminen on hyvin hankalaa, sillä sen molekyylirakenne saattaa helposti pilkkoontua mikä vaikuttaa aineen käytettävyyteen”.

”Perinteisissä prosesseissa hemiselluloosan keräämiseksi ei ole ollut tehokasta menetelmää. Nyt BLN-Woodsin kehittämässä menetelmässä puun kaikki ainesosat voidaan erottaa toisistaan jatkojalostusta varten”. Mikkosen mukaan tämän merkittävän menetelmän patentointiprosessi on käynnissä.

”Aiemmin hemiselluloosaa on pyritty erottamaan puuaineksesta paineistetun kuuman veden avulla. Turkulaiset ovat kääntäneet painevivun toiseen asentoon eli hemiselluloosaa erotetaan alipaineen avulla”.

Tarkoitus on säilyttää hemiselluloosan rakenne siten, ettei sitä tarvitse pilkkoa tai polymeroida.

Korvaako suomalainen kuusikumi elintarvikkeissa arabikumin?

Mikkosen laboratoriossa on valmistettu kuusen galaktoglukoomannaanista myös sokeripalan kokoisia ja mekaanisesti erittäin jäykkiä paloja, aerogeelejä. Korvaako suomalainen kuusikumi elintarvikkeissa arabikumin? Koska kappaleiden ominaispinta-ala on erittäin suuri, tämä tuo kappaleille kiinnostavia ominaisuuksia. Kappale imee esimerkiksi 40 kertaa painonsa verran vettä. Materiaalista voidaan valmistaa vaikkapa aktiivinen pakkaus, joka poistaa elintarvikkeista vettä tai auttaa elintarvikkeiden säilyvyyttä pakkauksissaan. Muita ominaisuuksia voisivat olla lämmön eristys, avaruusteknologian sovellukset tai lääkeaineiden suojaaminen.

Mikkosen tutkijatohtoriprojektissa on myös kehitetty kuusen galaktoglukomannaanista vaniljakastikkeen värinen emulsio, jonka avulla on mahdollista niin stabiloida kuin yhdistääkin vesi ja pienipisarainen rasva.

”Valmistin emulsioita Saksan vierailullani Karlsruhen Teknillisessä Instituutissa viime marraskuussa. Samalla kun emulsio stabiloi yhdisteen fysikaalista rakennetta, se myös stabiloi sitä kemiallisesti ja suojaa tuotetta hapettumista vastaan”.

Emulsion fysikaalisia ominaisuuksia käsittelevä artikkeli on juuri julkaistu Food Hydrocolloids -lehdessä ja saman emulsion kiinnostava kemiallisten ominaisuuksien kuvaus julkaistaan lähiaikoina. 

”Rasva hapettuu nopeasti. Prosessissa vapautuu hapettumistuotteita, jotka aiheuttavat härskiintyneen ja pilaantuneen hajun. Tällä hetkellä käytössä olevan arabikumiin ja Yhdysvalloissa juuri kaupallistamisen kynnyksellä olevan maissikumiin verrattuna kuusen galaktoglugomannaani on emulsioissa huomattavasti tehokkaampi pilaantumisen estäjänä. Tuote säilytti haastavissa olosuhteissa rasvan kemialliset ominaisuudet erinomaisesti”.

Lisäaineiden ja e-koodin korvaaminen luonnonmukaisesti

”Emulsiolla voitaisiin korvata monta lisäainetta ja e-koodia varsin luonnonmukaisesti”, sanoo Mikkonen. Tuotenimi puuttuu vielä, mutta kuusikumi voisi olla vahva ehdokas.

Tuotetta voidaan hyödyntää vaikkapa monityydyttymättömiä rasvahappoja sisältävissä salaattikastikkeissa.  Monet ovat havainneet, ettei oliiviöljyn ja etikan yhdistäminen onnistu, mutta tilanne voisi olla toinen Mikkosen kehittämän emulsion avulla. Lisäksi lopputuotteen hapettuminen tämän avulla on huomattavasti hitaampaa.

”Tarvitaan tietenkin lisätutkimusta ja varsinkin yritys, joka haluaisi tehdä tuotteen turvallisuusselvityksen elintarvikekäytössä”.

Muitakin käyttökohteita on Mikkosen mielessä. Esimerkkinä Mikkonen mainitsee kosmetiikan. "Suomalaisuudella ja luonnonmukaisuudella on mahdollisuus edetä uusille alueille”, pohtii Mikkonen.

Uudessa Jane ja Aatos Erkon Säätiön rahoittamassa WOODLIPS-hankkeessa on tarkoitus tehdä pitkäaikaisia säilyvyyskokeita uudelle tuotteelle.

Lisätutkimuksia tarvitaan myös eri kasvien eri hemiselluloosista. Ominaisuudet vaihtelevat merkittävästi kasvista toiseen, minkä vuoksi kiinnostavaa tutkittavaa löytyy vielä runsaasti.  

Teksti: Vesa Varpula
Video: Suvi Alakalhunmaa

Viimeksi muokattu 25.2.2016
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »