Proteiinin merkitys ruokavaliossa on noussut viime vuosina puheenaiheeksi mediassa. Proteiinin tarve, saanti ja valmistus ovat asioita, jotka mietityttävät ihmisiä aktiivisuuteen, sukupuoleen tai ikään katsomatta. Eikä suotta, sillä proteiinit toimivat elimistössämme solujen, hormonien ja entsyymien rakennusaineina sekä ravintoaineiden ja kaasujen kuljettajina. Proteiinin tuottamisen ilmastovaikutukset on myös tuotu tutkimuksilla päivänvaloon. Kasvipohjainen ruokavalio kiinnostaa monia, mutta juuri proteiinin saanti voi olla kynnyskysymys kasvipohjaisten proteiininlähteiden valinnassa. Isoimmat erot ravitsemuksen näkökulmasta kasvipohjaisten ja eläinperäisten proteiinin välillä on imeytyminen, aminohappokoostumus sekä proteiinin mukana tulevat muut ravintoaineet, kuten rasva, kuitu ja suola. Näitä aiheita selventääksemme kirjoitimme tämän blogitekstin, jossa kerromme tämänhetkisen tutkimustiedon pohjalta, miten kasvipohjaisten proteiininlähteiden laatua ja hyväksikäytettävyyttä voidaan parantaa prosessoinnilla.
Viimeisimmät suomalaiset ravitsemussuositukset vuodelta 2014 määrittelevät 18–64 – vuotiaiden henkilöiden proteiinin saantisuositukseksi 1,1–1,3 grammaa painokiloa kohden ja proteiinista saatavan energian määrän osuudeksi 10–20 % ravinnon kokonaisenergiamäärästä. Ikääntyminen, runsas liikunta ja sairaudet voivat lisätä proteiinin tarvetta yksilöllisesti. Pelkässä proteiinissa on 4 kilokaloria (kcal) yhtä proteiinigrammaa kohden. Proteiinin lähteenä voidaan yleisesti ottaen pitää raaka-aineitta, jonka proteiinipitoisuus 100 grammassa tuotetta ylittää 10 grammaa. Suomalaisissa ravitsemussuosituksissa (2014) hyviksi proteiinin lähteiksi määritellään liha, kala, kananmuna, maitotuotteet sekä palkokasvit. Suomalaiset saavat Finravinto- tutkimuksen (2017) mukaan tarpeeksi proteiineja, mutta kaksi kolmasosaa on eläinperäisistä lähteistä. Kasvipohjaisten tuotteiden kulutuksen lisääntyminen vaatii sitä, että tuotteet ovat tarpeeksi hyviä proteiinin ja aminohappojen lähteitä. Kasvipohjaisten tuotteiden suurentunut kulutus on myös syy tarkastella tarkemmin, miten kyseisten tuotteiden proteiinin määrää ja aminohappokoostumusta voisi lisätä prosessoinnilla.
Kasvipohjaisia proteiinin lähteitä ovat palkokasvit, pavut ja näistä valmistetut elintarvikkeet. Myös pähkinät ja siemenet sisältävät proteiinia, mutta niiden sisältämä rasva nostaa kokonaisenergian saantia. Täysjyvävalmisteet, kuten täysjyväpasta ja -leipä sisältävät myös proteiinia. Ravitsemuksellisesti laadukas proteiininlähde pitää sisällään kaikkia ihmiselle välttämättömiä aminohappoja (EAA=essential amino acids). Soija sisältää kaikkia tarvittavia aminohappoja. Kasvipohjaisten proteiinilähteiden rajoittava aminohappo on usein leusiini, lysiini tai metioniini. Siksi proteiinivalmisteissa, kuten proteiini-isolaattijauheissa voidaan yhdistää eri lähteitä, kuten riisiä, hamppua ja soijaa.
Proteiini (raakaproteiini) määritetään elintarvikkeissa esimerkiksi kokonaistypen avulla, sillä aminohapot ovat typpeä sisältäviä yhdisteitä. Jotta elintarvikkeen proteiinipitoisuus saadaan selville, on siis ensin analysoitava typen määrä, joka kerrotaan 6,25 muuntokertoimella. Muuntokerroin on likiarvo, sillä se aliarvioi esimerkiksi maitotuotteiden proteiinipitoisuuden ja yliarvioi palkokasvien proteiinipitoisuuden. Tuloksiin aiheutuu myös heittoa johtuen typestä, joka ei ole proteiineista peräisin. Muusta kuin proteiineista peräisin olevaa typpeä on todella paljon vähemmän eläinperäisissä lähteissä verrattuna kasvipohjaisiin. Kasvipohjaisissa lähteissä sitä voi olla jopa 70%, mutta eläinperäisissä lähteissä sitä on muutaman prosentin. Kokonaistyppimäärä ei siis anna absoluuttista kuvaa proteiinipitoisuudesta, mutta se on riittävän lähellä kuvaamaan elintarvikkeen proteiinin määrää. Aminohappoja sen sijaan analysoidaan kromatografisin menetelmin, eli erottamalla aineita faasien avulla.
Ruoansulatuksessa proteiinit pilkkoutuvat pienemmiksi palasiksi, eli aminohapoiksi. Elimistö pystyy hyödyntämään vain osan ravinnosta saatavasta proteiinista, ja määrään vaikuttaa esimerkiksi proteiininlähde, inhibiittorit ja antinutrientit. Kasvipohjaisista lähteistä peräisin olevat proteiinit ovat yleisesti ottaen huonommin hyödynnettävissä elimistössä johtuen siitä, että niitä on hankala pilkkoa. Kasviperäisissä lähteissä proteiinit ovat tiukasti kiinnittyneitä kyseessä olevan elintarvikkeen muihin ainesosiin, jolloin aminohappojen ”eristäminen” elimistön tarpeisiin on vaikeampaa ruoansulatuskanavassa verrattuna eläinproteiineihin. Kasvipohjaiset lähteet sisältävät myös tiettyjä aineita, jotka hidastavat tai estävät proteiinien pilkkomisen tai imeytymisen. Kyseisiä ainesosia kutsutaan inhibiittoreiksi. Näitä ovat esimerkiksi viljojen sisältämä fytaatti ja tanniini sekä palkokasvien sisältämät trypsiinin ja kymotrypsiinin inhibiittorit. Esimerkiksi soijapapu sisältää runsaasti trypsiini-inhibiittoria, joka voi heikentää proteiinin imeytymistä jopa 50%. Elintarvikkeiden prosessoinnin aikana trypsiini-inhibiittorit voivat varastoitua proteiinien kanssa ja liittäytyä yhteen, joka tekee niiden eristämisestä entistä hankalampaa.
Prosessointimenetelmillä voi vaikuttaa kasvipohjaisten lähteiden proteiinien imeytymiseen. Yleisimpiä prosessointimenetelmiä ovat esimerkiksi lämpökäsittelyt, kuten keittäminen, autoklavointi, säteilytys ja höyryttäminen, sekä muut käsittelyt, joita ovat esimerkiksi fermentointi, idättäminen, kuoren poistaminen ja ekstruusio.
Keittämisellä voi esimerkiksi vähentää palkokasvien antinutritiivisia yhdisteitä, jotka vaikuttavat proteiinien imeytymiseen elimistössä. Lämpökäsittelyt inaktivoivat myös inhibiittorit, ja tällöin on osattava ottaa huomioon kyseessä olevan inhibiittorin inaktivoitumislämpötila.
Fermentointi eli käymisprosessi on myös keino saada kasvipohjaisten proteiinilähteiden proteiinit muotoon, joka on elimistön hyväksikäytettävissä paremmin. Fermentointi voi aikaansaada proteiinin irtaantumisen ympärillä olevasta elintarvikkeesta, eli tekee sen alttiimmaksi pilkkoutumiselle. Fermentoimalla palkokasveja voidaan myös vähentää proteiinien ruoansulatusta häiritseviä yhdisteitä, kuten trypsiinin ja kymotrypsiinin inhibiittoreita. Fermentointi voi myös vaikuttaa kasvipohjaisten lähteiden aminohappokoostumukseen, lisäten yksittäisten aminohappojen massaa ja täten vaikuttaen kokonais-aminohappokoostumukseen. Fermentoinnilla on puolensa, sillä joissain tapauksissa se voi saada aikaan ei-toivottuja muutoksia proteiinien kannalta. Liian pitkä fermentointiaika voi jopa lisätä proteiinien sulavuutta häiritsevien yhdisteiden määrää.
Prosessointimenetelmä tulee valita harkitusti kyseessä olevan elintarvikkeen ominaisuuksiin ja toivottujen ominaisuuksien kannalta. Prosessoitaessa on myös otettava huomioon menetelmien vaikutukset elintarvikkeen muihin yhdisteisiin. Jokin lämpökäsittely voi esimerkiksi vaikuttaa tärkkelyksen rakenteeseen, sillä tärkkelys pilkkoutuu kuumennettaessa. Tämä johtaa tiettyjen elintarvikkeiden kohdalla ei-toivottuihin muutoksiin rakenteen ja maun kannalta. Vaikka antinutrienteista pyritään pääsemään eroon, tietyt antinutrientit voivat kuitenkin olla terveyden kannalta hyödyllisiä. Tanniinit ovat esimerkiksi tehokkaita sitomaan proteiineja lähes imeytymättömään muotoon, mutta niillä on siitä huolimatta joitakin hyödyllisiä vaikutuksia terveyteen.
Lähteet
Çabuk B., Nosworthy MG., Stone AK., Korber DR., Tanaka T., House JD., Nickerson MT. Effect of Fermentation on the Protein Digestibility and Levels of Non-Nutritive Compounds of Pea Protein Concentrate. Food Technol Biotechnol. 2018 Jun;56(2):257-264. doi: 10.17113/ftb.56.02.18.5450. PMID: 30228800; PMCID: PMC6117996.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6117996/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6245118/
https://ruokatieto.fi/ruokatietoa/pellolta-poytaan/kuluttaja/ravitsemus/ravintoaineet/
Sarwar Gilani, G.; Wu Xiao, Chao & Cockell, Kevin A. 2012. «Impact of Antinutritional Factors in Food Proteins on the Digestibility of Protein and the Bioavailability of Amino Acids and on Protein Quality». British Journal of Nutrition 108 (S2): S315–S332. doi:10.1017/S0007114512002371
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2019.1688249