Puuta käytetään yhä useammin ruokaan ja kosmetiikkaan – hemiselluloosalla on tutkijan mukaan valtavat mahdollisuudet
Väitöskirjapalkinto luovutettiin Mamata Bhattaraille juhlallisessa tilaisuudessa 2.9.2021. Palkinnon luovuttajina SLTS:n toimitusjohtaja Roy Siljamäki ja hallituksen puheenjohtaja Pekka A. Nurmi.
Puusta neljäsosa on hemiselluloosaa, jonka uskotaan pian tekevän läpimurron elintarviketeollisuuteen, pakkaamiseen ja lääkkeisiin. Kuusikumiksi kutsuttua hemiselluloosaa saadaan selluntuotannon sivuvirroista.
Kun vettä ja öljyä sekoitetaan toisiinsa, tasaisen emulsion saamiseksi tarvitaan stabilisaattoria. Tuttuja stabilisaattoreita elintarvike- ja kosmetiikkapakkausten tuoteselosteista ovat esimerkiksi arabikumi, guarkumi ja johanneksenleipäpuu.
”Kuusesta neljännes on hemiselluloosaa eli kuusikumia, mutta tarvitaan vielä paljon tutkimusta, jotta sitä osataan hyödyntää samalla tavalla kuin selluloosaa tai edes ligniiniä”, Aalto-yliopiston tutkijatohtori Mamata Bhattarai sanoo. Kuva: Anna Kauppi
Nämä tavanomaiset lisäaineet voitaisiin kuitenkin korvata kotimaisella hemiselluloosalla eli kuusikumilla, jota on viime vuosina tutkittu ahkerasti Suomessa.
”Hemiselluloosan mahdollisuudet ovat valtavat”, sanoo Aalto yliopiston tutkija Mamata Bhattarai.
”Hemiselluloosalla voidaan korvata sekä kasviperäisiä että synteettisiä raaka-aineita niin elintarvikkeissa ja kosmetiikassa kuin lääkkeissäkin. Raaka-aineen mahdollisuuksia kehitetään myös muun muassa aurinkokennoissa ja biopohjaisissa pakkauskalvoissa.”
Kuusesta erotettava kuusikumi sopii stabilointiaineeksi niin elintarvike- kuin kemianteollisuuteenkin. Kuvassa oikealla on puhdistamatonta, kuuman veden avulla uutettua kuusikumia, keskellä teollisuuden materiaalivirrasta saatua kuusikumia ja vasemmalla puhdistettua kuusikumia. Kuva: Mamata Bhattarai
Kuusikumi stabilisoi jugurtin
Bhattarai itse on kiinnostunut hemiselluloosan käytöstä erilaisissa elintarvikkeiden emulsioissa, kuten jogurtissa tai salaatinkastikkeessa. Niille stabilisointiaine antaa halutun rakenteen ja suutuntuman.
Väitöskirjassaan Bhattarai tutki kuusen hemiselluloosaa eli galaktoglukomannaaneja ja sitä, kuinka eri tavalla eristetyt kuusikuminäytteet käyttäytyvät.
Hän havaitsi, että kuusikumin liukoisuuteen ja sen toiminnallisuuteen emulsioissa vaikutti suuresti se, kuinka hemiselluloosa oli uutettu puumassasta. Esimerkiksi muokatusta kuumavesiuutosta saatava puhdas kuusikumi liukeni veteen parhaiten, mutta muilla eristystavoilla saadut kuusikuminäytteet vakauttivat emulsioita paremmin.
”Uskon, että tulokset antavat pohjan monille jatkotutkimuksille. Tarvitsemme vielä paljon lisää tietoa siitä, miten eri eristysmenetelmät vaikuttavat hemiselluloosan ominaisuuksiin ja siten mahdollisuuksiin eri tuotteiden raaka-aineena. ”
Palkittu tutkimus edistää biokiertotaloutta
Bhattarai väitteli viime syksynä Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa. Hänen väitöskirjansa Associative behavior of spruce galactoglucomannans in aqueous solutions and emulsions palkittiin 2.9. Suomen luonnonvarain tutkimussäätiön vuoden parhaana väitöskirjana. Palkinnolla säätiö kannustaa nuoria väitöskirjan tekijöitä suuntautumaan tutkimukseen, joka edistää luonnonvarojen kestävää hyödyntämistä ja jolla on kaupallisia edellytyksiä.
Säätiön mukaan Bhattarai on tarkastellut galaktoglukomannaanin eristämistä ja hyödyntämistä tavalla, jolla on suurta teollista potentiaalia Suomen metsäpohjaisessa biokiertotaloudessa.
Bhattarai kertoo kiinnostuneensa puun hemiselluloosasta pian aloitettuaan opinnot Helsingin yliopistossa vuonna 2015. Kiinnostusta lisäsi pääsy apulaisprofessori Kirsi Mikkosen assistentiksi.
Mikkonen on tutkinut hemiselluloosaa jo vuosia ja uskonut jo pitkään kuusikumin laajoihin käyttömahdollisuuksiin.
Neljännes puusta on hemiselluloosaa
Hemiselluloosan tehtävä luonnossa on tehdä puista joustavampia. Ilman hemiselluloosaa puu ei heiluisi tuulessa.
Karkeasti voidaan laskea, että puusta neljännes on hemiselluloosaa kolmannes ligniiniä ja loput selluloosaa. Rakenteeltaan hemiselluloosa on pitkä ja polveileva monosakkarideista eli sokereista muodostunut ketju.
Mutta miksi hemiselluloosa on jätetty tähän asti hyödyntämättä toisin kuin selluloosa ja ligniini? Bhattarain mukaan selluloosan vahva asema metsäteollisuudessa jatkuu, kunnes hemiselluloosasta saadaan riittävästi tutkimustuloksia.
”Erityisen vaikeaa on erottaa hemiselluloosa ligniinistä. Sitäkin on vielä tutkittava, mitä hyötyä niiden yhdistelmästä voisi olla raaka-aineena”, Bhattarai toteaa.
”Teollisuus ryhtyi hyödyntämään ligniininkin laajoja mahdollisuuksista raaka-aineena vasta muutama vuosi sitten. Nyt biotuotetehtaita on enemmän, ja niissä varmasti kiinnostutaan tutkimuksen myötä hyödyntämään myös hemiselluloosaa.”
Tuholaistorjunnassa kuusikumi korvaa synteettiset raaka-aineet
Parhaillaan Bhattarai tutkii hemiselluloosan ominaisuuksia hyönteisten ja sienten torjunnassa, jossa hemiselluloosa voisi korvata kasvinsuojeluaineiden synteettisiä ainesosia.
”Myös tässä tutkimuksessa on suuri merkitys sillä, miten hemiselluloosa on uutettu. Yritämme löytää useasta uutteesta sen, joka toimii parhaiten kasvien lehdillä”, Bhattarai sanoo.
Bhattarai kiittää saaneensa sekä väitöskirjaansa että uusimpaan tutkimukseensa erinomaista kuusikumimateriaalia Luonnonvarakeskuksen erikoistutkijalta Petri Kilpeläiseltä. Omassa tutkimuksessaan Kilpeläinen on keskittynyt hemiselluloosan kuumavesiuuttamiseen raaka-aineeksi ja tutkimusmateriaaliksi.
Bhattarain mukaan hänen oma tutkimuksellinen intohimonsa on elintarvikkeissa ja ruoan arvoketjuissa sekä kestävän teknologian parissa. Luonnollisten materiaalien ominaisuuksien hyödyntäminen fossiilisten korvaajina on hänen mukaansa vasta alussa.
Nepalista kotoisin olevalle Bhattaraille puu merkitsi pitkään vain tutkimusmateriaalia ja kestävää raaka-ainetta. Suomessa hän on oppinut arvostamaan metsää.
”Suomessa olen löytänyt metsän polut, sen rauhoittavan vaikutuksen ja monet aarteet, kuten marjat ja sienet.”
Artikkelin kirjoittaja on Suomen Metsäyhdistyksen vastaava päätoimittaja Anna Kauppi
