Uusi menetelmä erottaa proteiinit tehokkaasti maatalouden sivutuotteista – erityisesti olutmäskistä
Syväeutektiset eli ns. DES-liuottimet (Deep Eutectic Solvents) tarjoavat VTT:n tutkimusten mukaan tehokkaan, kestävän ja helpon menetelmän proteiinien liuottamiseen maatalouden sivutuotteista. DES-liuottimet ovat kiintoaineiden seoksia, jotka muodostavat liuoksen matalissa lämpötiloissa ja sopivissa sekoitussuhteissa.
Menetelmää on kokeiltu proteiinin erottamiseen panimomäskistä, rypsin puristekakusta ja vehnäleseestä, jotka kaikki sisältävät huomattavia määriä proteiinia. Näissä elintarviketeollisuuden sivutuotteissa on runsaasti kuituja, mikä heikentää niiden soveltuvuutta muiden tuotantoeläinten kuin märehtijöiden rehuksi. Parhaiten proteiini erottui DES-liuottimilla olutmäskistä: mäskin proteiinista onnistuttiin erottamaan lähes 80 %, kun se perinteisin uuttomenetelmin yltää korkeintaan 40 %:nttiin. Erilaisilla DES-liuotinvalinnoilla voidaan optimoida muiden ainesosien, esimerkiksi hiilihydraattien erottumista biomassasta.
Uudesta proteiinin rikastusmenetelmästä voivat hyötyä erityisesti panimot ja rehuntuottajat, mutta lisätutkimusten jälkeen menetelmästä toivotaan myös käyttökohteita elintarviketeollisuuteen.
Proteiini erottui hyvin myös rypsikakusta, mutta ero perinteisiin uuttomenetelmiin ei ollut merkittävä. Vehnäleseen osalta tarvitaan vielä jatkotutkimuksia. Proteiinin erottaminen vehnäleseestä on tunnetusti vaikeaa.
VTT on testannut menetelmää 60 litran pilot-laitteistolla. Menetelmä on helposti skaalattavissa teolliseen mittakaavaan. Käytettävät kemikaalit ovat edullisia ja elintarvikekelpoisia eli FDA:n hyväksymiä.
DES-liuottimia käytetään yleisesti metalliuutoissa ja kiillottamisessa, mutta nykyisin myös biomassan jakeiden erottamiseen. Aiemmin ei ole tutkittu, miten ne soveltuvat proteiinien erottamiseen massasta.
Helppo ja tehokas liuotusprosessi
Kyseessä on varsin yksinkertainen menetelmä: DES-liuotin ja kiinteä aine, esimerkiksi olutmäski, laitetaan reaktoriin kahdeksi tunniksi. Lopuksi reaktoriin lisätään vettä, minkä jälkeen kiinteät aineet erotetaan sihdillä. DES-liuotinmolekyylit, proteiinit ja vesi erotetaan kalvosuodattamalla. Proteiini kuivatetaan, ja lopputuloksena on korkealaatuinen proteiinirikaste, jota voitaisiin hyödyntää proteiinilisänä esimerkiksi sikojen tai siipikarjan ruokinnassa.
DES-liuottimilla on ravintoarvoa; ne sisältävät esimerkiksi B-vitamiinin esiastetta, jota käytetään siipikarjan rehussa.
Menetelmä voi soveltua myös elintarvikkeisiin lisättäväksi proteiinirikasteeksi, mutta tämä edellyttää vielä lisäselvityksiä. VTT:n tutkijoiden mukaan rehu on ensisijainen käyttökohde DES-liuottimilla rikastetulle proteiinille.
Patentoidun keksinnön kaupallistamista selvitetään parhaillaan. Tutkimustulokset julkaistaan tieteellisessä lehdessä vuonna 2016. Kehitystyö on toteutettu Tekesin ja VTT:n rahoituksella.
Mikä on syväeutektinen liuotin?
Syväeutektinen liuotin on kahden tai useamman korkean sulamispisteen aineen seos, jonka sulamispiste on huomattavasti alempi kuin puhtailla lähtöaineilla. Tunnettu esimerkki tästä on koliinikloridin (sp 302 °C) ja urean (sp 133 °C) seos (moolisuhteessa 1:2), jonka sp on 12 °C. Syväeutektiset liuottimet edustavat uutta orgaanisten liuottimien sukupolvea, ja niiden sovelluksia on vasta viime vuosien aikana lähdetty tutkimaan.
Lisätietoja:
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Erikoistutkija Ronny Wahlström
puh. 040 0254073, ronny.wahlstrom@vtt.fi
Lisätietoja VTT:stä:
Olli Ernvall
Viestintäjohtaja
puh. 040 840 0288
olli.ernvall@vtt.fi
www.vtt.fi
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy on Pohjoismaiden johtava tutkimus- ja teknologiayhtiö. Tuotamme tutkimuksen ja tiedon kautta asiantuntijapalveluja kotimaisille ja kansainvälisille asiakkaillemme ja kumppaneillemme, liike-elämälle ja julkiselle sektorille. Käytämme 4 miljoonaa tuntia vuodessa aivovoimaa teknologisten edistysaskelien kehittämiseen. VTT:n löydät sosiaalisen median kanavilta: Facebook, LinkedIn ja Twitter @VTTFinland.
Avainsanat: