Mäskin UV-käsittely
Mäski on oluen valmistuksen sivutuote, jota syntyy maailmanlaajuisesti noin 39 miljoonaa tonnia vuodessa. Mäski on hyvin ravintorikasta ainesta, mikä tekee siitä herkästi pilaantuvaa. Tällä hetkellä sitä käytetään lähinnä eläinten rehuksi tai biokaasulaitosten materiaaliksi.
Juuri mäskin ravintorikkauden vuoksi on sääli, että se päätyy eläimille ja biokaasuksi, muualla maailmassa jopa suoraan kaatopaikalle. Tässä työssä tutkittiin UV-C valon tehokkuutta mäskin mikrobimäärän vähentämiseksi, koska se olisi nopea, helppokäyttöinen ja suhteellisen edullinen desinfiointimenetelmä. Näin mäskille saataisiin pidempi säilyvyysaika ja siten enemmän mahdollisuuksia sen jatkokäyttöön.
Mitä mäski on?
Mäski koostuu pääsääntöisesti maltaiden kuorista. Suurin osa maltaiden hiilihydraateista pilkkoutuu pienemmiksi molekyyleiksi, jotka liukenevat vierteeseen, mutta pääosa proteiineista, kuoriaineksista ja rasvasta jää mäskiin. Alkuperäisestä ravintosisällöstä on veteen liukenematonta jäljellä vielä noin 23–33 %. On laskettu, että 5 g märkää mäskiä vastaa ravintoarvoltaan 1 kg ohraa. (Mäkinen & Enari, 1993)
Mäski koostuu siis suurimmaksi osaksi kuiduista ja proteiineista. Hemiselluloosa ja selluloosa ovat sokeriyksiköistä koostuvia jakeita, joten sokerit vastaavatkin noin puolta mäskin koostumuksesta. Sokerien lisäksi myös proteiineilla on mäskissä suuri osuus. Näistä proteiineista noin 30 % on välttämättömiä aminohappoja, kuten lysiiniä ja leusiinia. Ei-välttämättömiä aminohappoja edustavat taas histidiini ja glutamiinihappo. Lisäksi mäski sisältää myös mineraaleja, joista pii, kalium ja kalsium ovat merkittävimmät. (Mussatto, 2013)
Kun mäski keitto-ohjelman päätteeksi erotetaan vierteestä, siinä on vielä maltilliset mikrobimäärät ja sitä voisi käyttää sellaisenaan ilman erillistä desinfiointia. Mäski vaatii kuitenkin useamman tunnin jäähtyäkseen, minkä aikana mikrobitoiminita aktivoituu. Mäski siis pilaantuu todella herkästi, koska sillä on korkea vesipitoisuus sekä runsaasti mikrobeille sopivia typen ja hiilen lähteitä . Tämä mahdollistaa bakteerien, homeiden ja hiivojen voimakkaan kasvun. Siksipä mäski tulisi stabiloida ja varastoida sopivissa olosuhteissa, jotta sen jatkokäyttö olisi mahdollista.
UV-C steriloinnin perusteet ja käyttö elintarviketeollisuudessa
UV-C desinfiointi perustuu mikro-organismien vahingoittamiseen, erityisesti niiden nukleiinihappojen vaurioittamiseen. Kun nukleiinihappo on vaurioitunut, mikro-organismit eivät kykene enää lisääntymään. Tutkimuksissa on havaittu, että UV-valo kykenee tuhoamaan niin erilaisia viruksia, loisia kuin sieniäkin. (Yemmireddy, et al., 2022)
Elintarvikkeiden mikrobimäärän vähentämiseksi desinfiointi UV-valolla on suhteellisen turvallinen menetelmä, koska se ei edellytä vahvojen kemikaalien käyttöä. UV-valo ei myöskään vahingoita raaka-aineen ulkonäköä eikä ravintosisältöä. Huonoja puolia ovat valon huono läpäisykyky (sillä voidaan steriloida vain raaka-aineen pinta, muttei sisältöä) sekä epätasainen annostus. UV-desinfiointia käytetään elintarviketeollisuudessa lähinnä nestemäisiin tuotteisiin, kuten maidon, mehujen ja hunajan sterilointiin. Sitä hyödynnetään myös elintarvikkeiden pakkausmateriaaleja sekä ruuankäsittelyyn tarkoitettuja pintoja. Nykyisin UV-desinfiointia käytetään myös tuoretuotteiden, kuten pilkottujen hedelmien tai vihannesten, lihaleikkeiden yms mikrobimäärän vähentämiseen. (Yemmireddy, et al., 2022)
Miten tutkimus tehtiin ja mitä tuloksia saatiin?
UV-valon vaikutusta mäskin mikrobimäärään tutkittiin eri etäisyyksiltä mäskin pinnasta ja eri altistusajoilla:
- 10 cm – 10 min, 20 min ja 30 min
- 15 cm – 10 min, 20 min ja 30 min
- 20 cm – 10 min, 20 min ja 30 min
UV-valonlähteeksi valittiin Sylvania G30W UV-C -lamppu, jonka aallonpituus oli 253,7 nm. Näytteitä otettiin joka toinen päivä ja niiden perusteella määritettiin kasvukäyrä spektrofotometrisesti hyödyntäen E.coli bakteerin oletussolutiheyttä OD600: 1,0 = 8 * 108 solua/ml. Taulukossa 1 on esitetty näytteiden kokonaisbakteerimäärät:
Lisäksi 15 cm etäisyydellä ja 30 min altistusajalla olleesta näytteestä tehtiin vielä mikrobiologinen tutkimus maljausmenetelmällä. Nämä näytteet tutkittiin joka kolmas päivä, ja niistä saatiin taulukossa 2 esitetyt tulokset:
Vertailuarvoksi valittiin Elintarvikeliiton ja Ruokaviraston määrittelemä mikrobiologinen raja-arvo neutraaleille, käsittelemättömille kasvipohjaisille tuotteille (kuten tuorepuuro tai smoothie) niiden viimeisenä käyttöpäivänä tai parasta ennen -päivänä. Tämä arvo oli 1*103 – 1*104 pmy/ml.
Sekä spektrofotometrinen menetelmä että maljausmenetelmä paljastavat raja-arvojen ylittyvän jo toisen ja kolmannen päivän jälkeen. Bakteerien kokonaismääristä nähdään, että UV-valon etäisyydellä ei ollut juurikaan vaikutusta mikrobimääriin. Tästä on siis vedettävä johtopäätös, että UV-valo ei ollut toimiva menetelmä mäskin desinfioimiseksi, ja mäski tulisi edelleen käyttää heti keiton jälkeen. Mäskin säilyvyyttä voitaisiin parantaa esimerkiksi kuivaamalla tai pakastamalla. Muita mahdollisia desinfiointimenetelmiä voisi olla autoklaavi tai kuumailmasterilointi. Näissä on kuitenkin se huono puoli, että ne ovat varsin kalliita investointeja, joten mäskin syöttäminen eläimille pysyy edelleen taloudellisesti edullisimpana vaihtoehtona.
Lähdeluettelo
Varemäki, H. 2024. Mäskin UV-käsittely – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.
Bianco, A. ym., 2020. The role of microorganisms on biotransformation of brewers’ spent grain. [Online]
Available at: https://doi.org/10.1007/s00253-020-10843-1
[Haettu 04 06 2024].
Mussatto, S., 2013. Brewer’s spent grain: a valuable feedstock for industrial applications. [Online]
Available at: https://doi.org/10.1002/jsfa.6486
[Accessed 04 06 2024].
Mäkinen, V. & Enari, T.-M., 1993. Panimotekniikka. In: Kuopio: Savonia-ammattikorkeakoulu, pp. 75-215.
Yemmireddy, V., Adhikari, A. & Moreira, J., 2022. Effect of ultraviolet light treatment on microbiological safety and quality of fresh produce: An overview. [Online]
Available at: https://doi.org/10.3389/fnut.2022.871243
[Accessed 04 06 2024].