Forskare utvecklar metod för att utvinna användbara proteiner ur rester från ölbryggning

Forskare från Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), har skapat en metod som extraherar mer än 80% av det tillgängliga proteinet i spannmålsrester från ölbryggning, allmänt känt som bryggeriernas använda spannmål.

Brewers’ spent grain (BSG) är den fasta återstoden från mältat korn efter ölbryggning. Det är den viktigaste biprodukten från ölbryggningsindustrin och utgör 85 % av det totala avfallet. Globalt sett produceras cirka 36,4 miljoner ton drank varje år.

Den använda spannmålen kasseras vanligtvis efter den primära användningen vid ölbryggning. Även om vissa ansträngningar görs för att återanvända BSG i tillämpningar som djurfoder, biobränsleproduktion eller kompostering, hamnar en betydande del fortfarande på deponier, vilket genererar växthusgaser som metan och koldioxid.

Efter att ha undersökt nya användningsområden för BSG-proteinerna säger forskarna från NTU:s program för livsmedelsvetenskap och teknik att deras proteinextraktionsmetod kan bidra till att minska avfallet. De extraherade proteinerna kan sedan användas för att berika dieter och även för kosmetiska ändamål, vilket bidrar till konsumenternas växande preferenser för hållbart framställda och miljövänliga varor, där 66% av de globala konsumenterna är beredda att betala premiumpriser för produkter från hållbara varumärken.

Forskarna utvann upp till 200 gram protein från ett kilo BSG, vilket visar på dess potential som proteinkälla. Singapores Health Promotion Board rekommenderar att en genomsnittlig kvinna behöver 40 gram protein per dag, medan en genomsnittlig vuxen man behöver 56 gram per dag.

Forskarna konstaterar att BSG-proteiner är säkra för humankonsumtion och av hög kvalitet, vilket gör dem lämpliga för direkt användning i kosttillskott och för att öka proteininnehållet i växtbaserade livsmedel. Resultaten publicerades nyligen i tidskriften Innovative Food Science and Emerging Technologies.

Med tanke på hur viktiga växtbaserade livsmedel är för att tillföra viktiga proteiner till vår kost, har BSG-protein i dessa livsmedel potential att avsevärt förbättra deras näringsvärde. Detta tillskott skulle kunna hjälpa människor att tillgodose sitt dagliga proteinbehov på ett mer effektivt sätt.

Det skulle också bidra till att mildra en eventuell proteinbrist på grund av en prognostiserad ökning av köttkonsumtionen med 73 % fram till år 2050 till följd av den snabba globala befolkningstillväxten, enligt FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO).

De proteiner som extraherades av NTU-forskarna visade sig vara rika på antioxidanter, som inte bara kan skydda huden från föroreningar utan även förlänga hållbarheten hos kosmetika som body lotions och fuktkrämer.

Detta skulle kunna utgöra ett miljövänligt alternativ till konventionella kosmetiska komponenter såsom parabener, som stör hormonfunktionen hos vattenlevande organismer, och petroleumbaserade ingredienser, som är kända för att bidra till miljöföroreningar under utvinnings- och produktionsprocesserna.

Professor William Chen, chef för NTU:s program för livsmedelsvetenskap och teknik (FST), som ledde studien, säger: ”Vår studie, som presenterar mer hållbara och effektiva sätt att tillföra värde till bryggeriernas avfallshantering, är ett avgörande steg mot att minska dess bidrag till växthusutsläpp och minska miljöbelastningen, samtidigt som den berikar den globala livsmedelsförsörjningskedjan.

”Genom att visa att de proteinrika egenskaperna hos bryggeriernas returspannmål framgångsrikt kan utvinnas och omvandlas till kosttillskott och berikande växtbaserade proteiner för att göra dem mer attraktiva för konsumenterna tar man itu med två globala tryckpunkter – livsmedelsslöseri och livsmedelsbrist.”

Professor Chen är också chef för Singapore Agri-food Innovation Lab (SAIL) och chef för Singapore Future Ready Food Safety Hub (FRESH).

Försteförfattaren till studien, Dr. Chai Kong Fei, Senior Research Fellow vid NTU:s FST-program, säger: ”Det protein som extraheras från bryggeriernas använda spannmål från den NTU-utvecklade metoden har visat sig inte bara ha potential att ingå i vår kost, utan de kan också tjäna i en annan industri – kosmetika.

”På grund av deras naturliga exfolierande egenskaper och stora mängd antioxidanter anser vi att de skulle kunna ingå i olika hudvårdsformuleringar, från fuktkrämer till kroppslotioner, och erbjuda ett alternativ till kemikalier som konserveringsmedel, som har visat sig orsaka skador på djurlivet och miljön när de spolas ner i våra diskhoar.”

Flera av NTU:s branschpartners har tagit emot NTU:s innovation positivt. Mirte Gosker, VD för The Good Food Institute Asia Pacific, säger: ”Innovativa tillämpningar av underutnyttjade spannmål som de som utvecklas vid NTU har potential att minska Singapores beroende av import av råvaror, ge en extra inkomstkälla för lokala producenter och hjälpa entreprenörer att skapa mer näringstäta växtbaserade kötträtter. Med tanke på den ökande efterfrågan på livsmedel är proteinutvinning från sidoströmmar från jordbruket ett fält som är redo att utnyttjas.”

Studien, som presenterar en innovation som främjar en hållbar livsmedelsteknisk lösning som minskar avfallet, återspeglar NTU:s åtagande att minska vår miljöpåverkan, en av fyra stora utmaningar för mänskligheten som universitetet försöker ta itu med genom sin strategiska plan NTU 2025.

Att frigöra det inre proteinet

NTU FST-programmet samarbetade med Heineken Asia Pacific, tillverkaren av Tiger Beer, och använde bryggeriernas returspannmål i studien.

För att extrahera proteinet från den förbrukade spannmålen steriliserade forskarna först den innan de använde Rhizopus oligosporus, en svamp av livsmedelskvalitet som vanligtvis används för att fermentera sojabönor för att producera tempeh, ett sojabaserat livsmedel som är populärt i Sydostasien. Den tre dagar långa fermenteringsprocessen hjälper till att bryta ner BSG:s komplexa struktur, vilket gör att proteininnehållet lättare kan extraheras.

Den fermenterade BSG torkas sedan, mals till ett pulver, siktas och centrifugeras för att separera proteinet, som skulle flyta upp till ytan från resten av blandningen. När proteinet har extraherats kan det tillsättas i livsmedel för att öka proteininnehållet eller kombineras med lotioner eller krämer för att öka deras fuktgivande och antioxidativa egenskaper.

Professor Chen tillade: ”Vår metod presenterar ett innovativt sätt att återanvända ölavfall till en värdefull proteinkälla för global näring. Utöver ren innovation förkroppsligar vårt arbete en berättelse om att förvandla det som en gång ansågs vara avfall till en viktig resurs, en symbol för hållbarhet och en lösning på en av mänsklighetens mest pressande utmaningar: proteinbrist.

”Vår strävan understryker NTU:s banbrytande roll inom livsmedelsteknik och vårt engagemang för att ta itu med verkliga problem med uppfinningsrikedom och framsynthet.”