Teknologiske kostfibre

Kartoflen er roden til al business for den svenske koncern Sveriges Stärkelseproducenter. Koncernen, der har hovedsæde i den skånske by Kristianstad omkring 150 km fra DTU’s campus i Lyngby, beskæftiger over 600 mennesker. Sveriges Stärkelseproducenters omsætning ligger på 1,2 mia. svenske kr. årligt (cirka 1 mia. danske kr.) og omfatter stivelse udvundet af kartofler, som derefter indgår i bl.a. lim- og byggematerialer. Et andet af koncernens forretningsområder ligger i selskabet Culinar, der producerer fødevareingredienser. Her omdannes kartoflerne til bestanddele, som fødevareproducenterne kan bruge til at ændre på madens konsistens og smag. Hele koncernens produktion afgiver årligt en reststrøm på godt 35.000 ton kartoffelpulp, som er den bløde masse, der bliver tilovers, når saften er presset ud af kartoflerne. I dag anvendes pulpen til dyrefoder – nærmest i mangel på bedre anvendelsesmuligheder. Ny teknologi kan dog betyde, at pulpen kan forvandles til mere værdifulde produkter. Ved hjælp af enzymer er det blevet muligt at omdanne kartoffelresterne til sundhedsfremmende kostfibre, som tilsættes menneskeføde og dermed fungerer som ingredienser i funktionelle fødevarer. Funktionelle fødevarer er levnedsmidler, som er tilført sundhedsfremmende ingredienser som vitaminer, mineraler eller som i dette tilfælde kulhydrater i form af kostfibre. 

Den nye enzymteknologi er udviklet i Center for BioProcess Engineering ved DTU Kemiteknik, og den vækker stor interesse hos Sveriges Stärkelseproducenter, oplyser Mathias Samuelsson, strategisk udviklingschef i Culinar. ”Det er en meget interessant teknologi for os, for det kan udvide vores forretningsområde inden for funktionelle fødevarer. Det er et spændende marked, da vi kan se, at der er en stigende efterspørgsel på netop disse produkter,” udtaler Mathias Samuelsson. 

Trækker fibre ud 

Professor Anne Meyer er leder af Center for BioProcess Engineering ved DTU Kemiteknik. Hun fortæller: ”Man har længe vidst, at kostfibre er præbiotiske, dvs. de har en gavnlig ind virkning på sundheden. Men fibre kan være mange ting, og hvilke fibre har en præbiotisk effekt? Derfor opstillede vi en videnskabelig hypotese, der definerede en række bestemte molekylære strukturer af kulhydrater som værende de fibre, vi ønskede at fremstille. Samtidig skulle vi holde fast i et bæredygtigt koncept, så det var afgørende for os, at fibrene kunne produceres ud fra eksisterende biproduktstrømme i virksomhederne – som eksempelvis kartoffelpulp og sukker roepulp, så man ikke skal ud og anvende helt nye råvarer,” fortæller Anne Meyer. 

Forskerne stod også over for valget, om de skulle forsøge at trække fibrene ud af biprodukterne, eller om man skulle splitte materialet ad for derefter at ’bygge’ de ønskede fiberstrukturer op igen. DTU Kemitekniks forskere valgte den første mulighed, og den er lykkedes: ”Vi kan ved hjælp af enzymkatalyse trække præcis de veldefinerede og hyperaktive kulhydratstrukturer ud, som vi havde sat os for,” uddyber Anne Meyer. De ph.d.-studerende, der har arbejdet på projektet, har arbejdet med at raffinere og adskille de forskellige fibre ud fra deres kemiske struktur, men arbejdet på DTU Kemiteknik har især bestået i at identificere nøjagtig de rigtige enzymer til at udtrække de ønskede fibre ved en minimal enzymatisk behandling. 

Dokumenterer præbiotisk effekt 

En del af forskningen har fundet sted på DTU Fødevareinstituttet og har omhandlet at dokumentere, at de frembragte kulhydratstrukturer har den efterspurgte præbiotiske effekt. Indtil videre viser resultaterne, at fibrene gør en stor forskel. Fibrene er tilsat til prøver med menneskeafføring, og efterfølgende er udviklingen i bakteriefloraen i afføringen sammenlignet med prøver, hvor der ikke er tilsat fibre. Dette har vist, at der opstår en stor vækst af gavnlige bakterier i de afføringsprøver, der indeholder fibrene. Det er den gængse overbevisning, at bakterierne i tarmsystemet spiller en central rolle i vores immunsystem og bl.a. medvirker til at forebygge livsstilssygdomme som fedme og diabetes. ”DTU’s teknologi ser meget lovende ud. Vil vi dog gerne se mere dokumentation for, at fibrene er præbiotiske,” siger Mathias Samuelsson fra Culinar. Den dokumentation kan meget vel være i hus i løbet af det første halvår af 2012, fortæller professor Anne Meyer. I det internationale panel, som er tilknyttet Center for BioProcess Engineering, sidder chefforsker Arland Hotchkiss fra det amerikanske landbrugs ministerium, United States Depart ment of Agriculture (USDA). Han ser spændende muligheder i de enzymfrembragte kostfibre fra forskellige restprodukter og har tilbudt at arbejde for at få dem testet in vivo – i første omgang i dyr. ”USDA har et forsøgs-setup med levende grise, som de kan fodre med vores kostfibre og derefter følge fibrenes vej gennem grisenes fordøjelsessystem. Det kan give meget nyttige resultater,” forklarer Anne Meyer. 

Teknologi med flere formål 

Imens der arbejdes på en opskalering af kostfiberproduktionen og yderligere test af fibrene, vil forskerne i Center for BioProcess Engineering udvide anvendelsesmulighederne af den nye enzymteknologi. ”Det er en helt ny teknologiplatform, som betyder, at vi dels selv kan producere enzymer enkeltvis i store mængder og dels kan undersøge enkelte enzymer og designede kombinationer af enzymer. 

Den platform er et afgørende fundament i vores multiproduktstrategi, hvor vi arbejder hen imod, at avanceret teknologi skal gøre os i stand til bedre at oparbejde forskellige typer biomasse til en række andre produkter end kostfibre. På sigt vil vi også kunne producere komponenter til nye kompositter og emballagetyper, nye biokemikalier eller nye typer brændstoffer. De langsigtede perspektiver er, at vores teknologi vil spille en rolle i samfundets transition til et fossilfrit samfund,” lyder visionen fra professor Anne Meyer.