Eesmärk on saada ülevaade uuritavate taimsete valkude eraldamise, puhastamise ja kontsentreerimise võimaluste kohta. Kaardistada inhibiitorite degradeerimise võimalused ning sobivus rakendamiseks töötlusprotsessides. Saada informatsiooni eraldamisviisi mõjust valkude struktuurile ning peptiidide ja aminohapete sisaldusele.
Tegevuse eest kannab hoolt Eesti Maaülikooli põllumajandus- ja
keskkonnainstituudi Polli aiandusuuringute keskus. Tegevuse koordinaator on
Peeter Laurson (peeter.laurson@emu.ee).
Tulemused:
Projekti elluviijad: Peeter Laurson, Viive Sarv, Hedi Kaldmäe, Eesti Maaülikool (peeter.laurson@emu.ee; viive.sarv@emu.ee; hedi.kaldmae@emu.ee)
Innovatsioonitegevuse kogueelarve: 107 856 €
Innovatsioonitegevuse periood: november 2019 – juuni 2022
Rahastamisallikas: Eesti maaelu arengukava 2014-2020 meetme 16 „Koostöö“ alameetme „Innovatsiooniklaster“ raames antav innovatsiooniklastri toetus EL ja Eesti rahalistest vahenditest.
Innovatsioonitegevuse „Taimsete valkude eraldamine, kontsentreerimine ja omaduste iseloomustamine“ kirjeldus
Eesmärgiks oli saada ülevaade uuritavate taimsete valkude eraldamise, puhastamise ja kontsentreerimise võimaluste kohta. Kaardistada inhibiitorite degradeerimise võimalused ning sobivus rakendamiseks töötlusprotsessides. Saada informatsiooni eraldamisviisi mõjust valkude struktuurile ning peptiidide ja aminohapete sisaldusele.
Koostati kirjanduse ülevaade uuritavatest kultuuridest (kaer, hernes, põlduba, lääts, hirss, kanep) taimsete valkude eraldamise, kontsentreerimise, puhastamise, inhibiitorite degradeerimise, struktuuri, peptiidide ja aminohapete sisalduse ja sisalduse sõltuvuse kohta töötlusviisist.
Valiti välja mitte õlikultuuridest valgu eraldamise potentsiaalseimaks eraldamise meetodiks kuivfraktsioneerimine.
Põhiliseks probleemiks märgekstraheerimise puhul on see, et pH muutuste ja kuivatamise käigus kaotavad valgud oma loodusliku funktsionaalsuse. Samuti jäävad isolaatide tootmise käigus kasutamata lahustumatud valgud, millel on samuti oma eriline funktsionaalsus. Lisaks sellele kasutavad märgekstraktsiooni protseduurid palju kemikaale, vett ja energiat. Tärkliserikastest kaunviljadest valgu märgekstraheerimine algab tüüpiliselt jahu lahustamisega (13 g jahu/100 g lahust). Teine lahustamine toimub enne pihustuskuivatust. Nende kahe lahustamise käigus kulutatakse vett vastavalt 50 kg ühe kilogrammi toodetud valgu kohta. Õlirikaste kaunviljade puhul on vee kuluks leitud isegi 90 kg ühe kilogrammi toodetud valgu kohta. Kontrastina, kuivfraktsioneerimine ei kuluta üldse vett. Osa lisatud veest märgekstraheerimise käigus eemaldatakse ka pihustuskuivatusega, mis annab põhilise energia kulu erinevuse: kuivfraktsioneerimisel 3.6 MJ/kg toodetud valgu kohta ja märg- eraldamisel 54 MJ/kg toodetud valgu kohta (Joonis 4). Valgu tootmise efektiivsust arvestatakse valgu koguse suhtena tootmisesse investeeritud energiasse. Arvutustest selgub, et loomsed tooted annavad 4-11g valku MJ kohta, samal ajal kui kaunviljad annavad 41-77g valku MJ kohta. Kui herne valku toota märgekstraktsiooni teel, väheneb valgu kogus 14,6 g –ni MJ kohta. Kuivfraktsioneerimisel on tulemuseks 55,8 g valku MJ kohta. Arvutused näitavad, et märgekstraktsioonil saadud valgu suhe tootmisesse investeeritud energiasse on peaaegu võrdne loomse toidu vastava suhtega, mis viitab vajadusele eelistada efektiivsemat kuivfraktsioneerimist ja uudsete toitude arendamisel tuleks lähtuda kuivfraktsioneerimisel saadud valgufraktsioonidest.
Hinnati parameetrite optimeerimise võimalusi.
Valitud meetodil valkude eraldamise ja puhastamise katsete ettevalmistamiseks valiti välja kaks kultuuri, milleks oli põldhernes (sort Kirke) ja kaer (sort Kusta).
Läbi viidi rida katseid koostöös Rootsis RISE Research Institutes of Sweden. Katsete eesmärgiks oli välja selgitada kaerast ja hernest valgufraktsioonide eraldamise võimalused kuivfraktsioneerimise teel.
Katsetusi teostati seadmega windmill Alpine 100 AFG (1993).
Läbi viidud korduvad katsed positiivseid tulemusi ei andnud. Võimalikuks põhjuseks hinnati vajaliku jahvatustaseme mitte saavutamist ja/või fraktsioneerimisratta ebapiisavat toimimist kandvas õhuvoos.
Läbi viidi uue katse ettevalmistamine koostöös Saksamaa kuivfraktsioneerimisseadmete toota NEUMAN & ESSER Process Technology GmbH katselaboriga.
Koostöös Eesti Taimekasvatuse Instituudiga viidi läbi kaeraterade koorimine valgu kuivfraktsioneerimise ettevalmistamiseks.
NEUMAN & ESSER Process Technology GmbH katselaboris viidi läbi põldhernest „Kirke“ ja kaerast „Kusta“ valgu fraktsioneerimise katse.
Põldherne valgueraldamise ja kontsentreerimise protsessist põldherne peenjahu kuivfraktsioneerimisel õnnestus saavutada kõrge 59,34%-ise valgu sisaldusega ühtlase hernevalgufraktsiooni eraldumine. Selliselt läbi viidud kuivfraktsioneerimise tulemusena kontsentreeriti valgurikkasse fraktsiooni 79% kogu põldhernes Kirke sisaldunud valgust, mida võib kirjandusandmetest kogutud informatsiooniga võrreldes väga heaks tulemuseks.
Innovatsioonitegevuse käigus läbi viidud katsete tulemused lähevad hästi kokku kirjanduseülevaates kogutud informatsiooni ja teadmistega. Taimse valgu kontsentreerimist õli sisaldava kultuuri (kaer) peenjahust kuivfraktsioneerimise teel pärsib oluliselt neis sisalduva õli tõttu kleepunud jahvatatud osakeste kogumite tekkimine.
Õlivabast kultuurist (põldhernes) taimse valgu kontsentreerimine kuivfraktsioneerimise teel, annab häid tulemusi ning omab toiduainetetööstusele suurt potentsiaali toorainena.
Plaanitud tegevused said edukalt läbi viidud.
Innovatsioonitegevuse käigus kogutud informatsioon, teadmised ja läbi viidud tegevuste kohta koostati kokkuvõtlik raamat „Taimsete valkude eraldamine, kontsentreerimine ja omaduste iseloomustamine.“
Erinevused tegevuskavas kavandatud ja tegelike tulemuste vahel
Innovatsioonitegevus „Taimsete valkude eraldamine, kontsentreerimine ja omaduste iseloomustamine“ lõppeesmärk saavutati.
Koostöö klastri liikmetega oli tihe ja regulaarne. Klastri koosolekutel tutvustati klastri liikmetele pidevalt tegevuste tulemusi ja hetkeseisu. Arutati seonduvaid küsimusi.
Koostöö Eesti partneritega oli hea.
Koostöö välispartneritega oli samuti hea kuid oli oluliselt häiritud COVID-19 epideemiaga seotud piirangutest ja mõjutustest
Algselt olid taimsevalgu kontsentreerimise katsetega kuivfraktsioneerimise teel planeeritud edukalt tulemusteni jõuda Rootsis RISE Research Institutes of Sweden. COVID-19 epideemiaga seotud piirangud ja kaasnevad mõjud
raskendasid oluliselt Rootsis läbi viidavate katsete läbi viimist ja soovitud tulemusteni jõudmist. Uue partneri leidmine ja COVID-19 tingimustes katsetuste teostamine oli keerukas ja aega nõudev kuid sellest hoolimata saadi planeeritud katsed läbi viia ning saavutati tegevuskavas kavandatu.