Mati Roasto, Tõnu Püssa, Mihkel Mäesaar
Eesti maaülikooli toiduhügieeni üksuse olulisemaid uurimisteemasid on aastaid olnud taimsete lisandite kasutus loomses toidus. Selles valdkonnas kuulutakse maailma parimate hulka. Milliseid paljulubavaid tulemusi on saavutatud?
Oleme teinud kindlaks, et paljud rasvhapete oksüdatsioonisaadused pidurdavad toidus bakterite ja seente kasvu, seega toimivad nad mikroobide vastu. Samas aitavad bakterite ensüümid koos taimsete lisaainetega, millel on antioksüdantne toime, pidurdada rasvhapete ja valkude oksüdatsiooni, muundades neid keemiliselt. Uuringute põhjal ei ole olemas universaalseid häid antioksüdatiivseid aineid, vaid kõik oleneb oksüdeeruva segu koostisest. Mõned võimekad antioksüdandid, eelkõige vabade radikaalide sidujad, võivad toidusegudes, eelkõige suure kontsentratsiooni korral, hakata (pro)oksüdantidena hoopis soodustama oksüdeerumist.
Tehtud on molekulaarsel tasemel süvauuringuid, mille üks praktiline eesmärk on koostada sobivaimad taimsed segud, mille koostisosad aitaksid rasvhapete ja valkude oksüdatsiooni tõkestada. Teatavasti peetakse paljude haiguste soodustajaks oksüdatiivset stressi, mille olemust on rohkem uuritud. See võimaldab meil tõlgendada oma uuringute tulemusi.
Ühtlasi selgitame välja, kuidas taimesegud pärsivad mikroobide paljunemist. Toidu mikrobioloogiline ja keemiline riknemine mõjutavad koos toidu värskust, mida hinnatakse mitmel moel, kuid sageli on need töömahukad ja kallid. Ent meie arendame koostöös ettevõttega Ldiamon maaülikooli toiduhügieeni laboris uudset meetodit „Time“, millega saab määrata liha ja kala värskust. Kuidas see toimib? Siin tuleb appi aine adenosiintrifosfaat (ATP) – tuntud energiatalletaja ning -ülekandja – ja selle lagusaadused ADP, AMP, IMP, inosiin ja hüpoksantiin. Kui mõõdame säilitamise ajal lihas ja kalas nende ainete sisaldust ja tuvastame kontsentratsioonide muutumise, siis selle põhjal saamegi teada, kas säilitatav liha või kala on söömiseks veel piisavalt värske või mitte.
Toore vikerforelli tükid eri taimsete lisanditega valmistatud marinaadides. Foto: EESTI MAAÜLIKOOLI TOIDUHÜGIEENI ÜKSUS
Taimsed bioaktiivsed ühendid – toidu lisandväärtus ja riknemise pidur
Bioaktiivseid ühendeid leidub peamiselt taimedes ning neid seostatakse taimede endi kaitsega mitmesuguste kahjurite vastu, samuti taimede värvuse, lõhna ja maitsega. Paljudel taimedel on nii oksüdatsiooni- kui ka mikroobivastaseid omadusi. Seetõttu tasub neid kasutada toiduainete tootmisel ja ka mujal, näiteks ravimitööstuses ja kosmeetikas. Toidu tootmisel on määrav taimsete materjalide bioaktiivsus, muu hulgas takistavad nad toidu rääsumist ja toimivad mikroobide vastu. Need omadused mõjutavad otseselt toidu ohutust, sensoorset ehk meie meeltega tajutavat kvaliteeti ja toidu säilivust.
Tähtis on lisada, et taimede antioksüdatiivne ja -mikroobne toime seostub positiivse mõjuga inimese tervisele. Varasemate uuringute põhjal on selgunud, et südame-veresoonkonna haiguste, diabeedi ning immuunsüsteemi ja neurodegeneratiivsete häirete korral avaldavad taimede bioaktiivsed ühendid, nagu polüfenoolid, fütosteroolid, karotenoidid jt, tervisele kasulikku mõju. Mõne uuringu järgi on nendel ühenditel isegi kasvajatevastane toime.
Maaülikooli toiduhügieeni ja -ohutuse üksuse töörühm on vedelikkromatograafia-massispektromeetria abil uurinud üle 60 taimeliigi keemilist, põhiliselt polüfenoolset koostist. Ühtlasi on selgitatud taimeekstraktide üldist antioksüdatiivsust ja mikroobivastast mõju.
Aiandussaadusi kasvatades tekib üsna rohkesti taimseid jääke, näiteks mahlatootmise pressjääke. Need sisaldavad kasulikke aineid, millega saaks loomset päritolu toiduainetele anda lisandväärtust ja parandada nõnda toidu kvaliteeti. Seni ei ole marjade ning puu- ja köögiviljade töötlemise kõrvalsaadusi kuigi palju kasutatud. Ent koostöös maaülikooli Polli aiandusuuringute keskusega oleme teinud kindlaks, et mahlapressjääkidest valmistatud pulbrid sisaldavad märkimisväärsel hulgal bioaktiivseid ühendeid, mille tõttu on neil antimikroobne ja/või -oksüdatiivne toime.
Peale selle on taimse toorme tootmisjääkide tarvitus loomse toidu väärindamisel oluline ring-, bio- ja rohemajanduse seisukohast, sest võimaldab kasutada taimseid kõrvalsaadusi teaduslikult põhjendatult ja senisest jätkusuutlikumalt. Kahjuks läheb palju väärtuslikku toorainet praegu veel komposti hulka, mida ei saa kindlasti pidada arukaks. Toidu riknemisel mängivad sageli põhirolli mikrobioloogilised protsessid. Selleks et väärindada kiiresti riknevaid toite ja aeglustada riknemist, tasub kasutada taimseid lisandeid, mille bioaktiivsed ained pärsivad mikroobide kasvu või koguni hävitavad neid. Enamasti püütakse patogeensete või riknemist põhjustavate mikroorganismide kasvu takistada toidule lisatud sünteetiliste ainete, näiteks säilitusainete abil, kuid usinalt otsitakse ka teisi võimalusi. Tarbijate nõudmisel on hakatud toitudes kasutama järjest rohkem taimseid lisandeid, millel on mikroobidevastane toime.
<!–zlick-paywall–>
Tõhusaid taimseid lisandeid ei ole lihtne välja selgitada: see eeldab kompleksuuringuid, sh keemilised, füsikokeemilised, mikrobioloogilised ja organoleptilised analüüsid. Seniste uuringutega on leitud, et in vitro ehk katseklaasikatsetes mõjusateks osutunud taimsed lisandid ei pruugi kiiresti riknevates toitudes piisavalt pidurdada mikroobide kasvu ja/või rasvade rääsumist. Probleeme võivad tekitada ka toidu organoleptilised omadused ehk konsistents, maitse, värvus ja lõhn. Tugeva mikroobivastase toimega taimepulber või -ekstrakt võib anda toidule mõrkja maitse, mis ei pruugi tarbijale meeldida.
Meie katsete põhjal pärsib rabarberi risoomi pulber toidus üllatavalt hästi mikroobide kasvu, isegi selliste haigustekitajate korral nagu Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni ja Escherichia coli. Ent samas hakkasid probleeme valmistama toidu sensoorsed omadused, mis muutusid. Kindlasti tuleb uurida ka nende vähekasutatud taimeosade ohutust inimesele.
Sageli ei avalda tõhusat toimet üks kindel taimne materjal, vaid eri taimede pulbrite segu, mille kasutamisel tuleb omakorda leida õige koostisosade vahekord ning arvestada toidu maitseomadusi. Katsumusi on teisigi; kõrvuti rakendusuuringutega tuleb teha alusuuringuid, et selgitada välja, mismoodi taimsed lisandid takistavad toidus nii keemilisi kui ka mikrobioloogilisi protsesse.
Mikrobioloogiliste analüüsidega selgitatakse maaülikooli toiduhügieeni laborites välja taimelisandite mõju riknemist põhjustavate, kasulike ja patogeensete mikroorganismide kasvule. Meie eesmärk on leida taimsed lisandid, mis soodustavad kasulike mikroorganismide, näiteks piimhappebakterite kasvu, aga samas pärsivad toidupatogeenide (näiteks Listeria monocytogenes) ja toidu riknemist põhjustavate mikroobide (näiteks pseudomoonaste) paljunemist.
Mikrobioloogilised analüüsid maaülikooli toiduhügieeni üksuse laboratooriumis. Foto: EESTI MAAÜLIKOOLI TOIDUHÜGIEENI ÜKSUS
Hinnates toidupatogeenide kasvupotentsiaali, tehakse toidu nakatamise katseid (ingl challenge test), mille käigus lisatakse toidule teatav kogus mikroorganisme. Seejärel hinnatakse mikroobi kasvu, säilitades toitu ettenähtud temperatuuridel. Seniste nakatamiskatsete järgi on toidupatogeenide kasvu loomses toidus raske täielikult pidurdada üksnes taimsete pulbritega. Siiski on seda võimalik saavutada, kui kombineerida taimseid lisandeid üldtuntud sünteetiliste lisaainetega. Sel moel ei pea toidu koostisse kuuluma nii palju lisaaineid kui tavapärase tööstusliku tarvituse korral. Ühtlasi tagab see toidu ohutuse ning taimsed lisandid muudavad toidu kindlasti tervislikumaks.
Taimsete lisanditega marinaadid. Foto: EESTI MAAÜLIKOOLI TOIDUHÜGIEENI ÜKSUS
Taimsete ainetega toidu oksüdeerumise vastu
Kuna me elame oksüdeerivas hapnikukeskkonnas, peame ennast ja ka toitu kaitsma selle keskkonna kahjuliku toime eest. Organismidel on selle stressi vastu kujunenud välja mehhanismid, mis ei lase neil liiga kiiresti n-ö ära põleda. Samuti peame kaitsma oma toitu, eriti loomset, oksüdeerumise eest, mille tõttu tekivad mitmesugused organismile kahjulikud ühendid, nagu aldehüüdid, ketoonid, mürgised vaheproduktid oksülipiinid jne. Nende toimel omandab toit kiiresti rääsunud välimuse, maitse ja lõhna ning kaotab toitaineid, seega muutub söögikõlbmatuks.
Põhilised oksüdeeruvad ained on rasvad, täpsemini vabad polüküllastumata rasvhapped, ning kolesterool, aga ka valgud jm. Lihatoitudele tuleb juba valmistamise käigus lisada antioksüdante, mis takistavad eeskätt rasvade oksüdeerumist. Praegu kasutatakse sel otstarbel sageli sünteetilisi lisaaineid, näiteks butüülhüdroksütolueeni, mis võib olla inimorganismile negatiivse toimega. Selle asemel oleks mõistlikum rakendada rohkem taimseid aineid, mis seovad vabu radikaale (suure oksüdatsioonivõimega keemilisi osakesi) ja/või pärsivad oksüdatsiooni kiirendavaid ensüüme. Niisuguseid aineid nagu polüfenoolid, karotenoidid jms leidub rikkalikult kõigis toidutaimedes. Sageli on nende sisaldus suurem just esmase toidutootmise jääkides, mida saab senisest paremini väärindada.
Lihaproovidesse lisatakse taimset materjal. Foto: EESTI MAAÜLIKOOLI TOIDUHÜGIEENI ÜKSUS
Selle sihiga oleme huvipakkuvatest taimedest kõige enam uurinud musta sõstart (Ribes nigrum L.), harilikku naati (Aegopodium podagraria L.), harilikku angervaksa (Filipendula ulmaria (L.) Maxim.), harilikku rabarberit (Rheum rhaponticum L.), rosmariini (Salvia rosmarinus Spenn.), küüslauku (Allium sativum L.), harilikku sibulat (Allium cepa L.), tumedat arooniat (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliott), harilikku tomatit (Solanum lycopersicum L.), aed-õunapuu (Malus domestica Borkh.) vilju, pihlaka (Sorbus sp.) õunvilju ehk nn marju ja harilikku mändi (Pinus sylvestris L.). Seniste katsetulemuste põhjal on kõige paremaid bakterivastaseid omadusi näidanud must sõstar, rabarber, sibul ja küüslauk ning antioksüdantseid omadusi aroonia, tomat ja õun. Katsed jätkuvad, eriti taimsete materjalide optimeeritud segudega. Koostöös Helsingi ülikooli farmaatsiateaduskonna kolleegidega hindame katseklaasimeetoditega taimelisandite bioaktiivseid omadusi, sh ainete kontsentratsioone, mille korral toime avaldub.
Praeguste tulemuste põhjal saab väita, et paljusid taimi võib funktsionaalsete lisanditena kasutada toidu koostises. Seetõttu saab lähitulevikus toidu tööstuslikul tootmisel üha enam sobitada kokku taimset ja loomset toitu. Seda igati teaduslikult põhjendatud viisil ja arvestades tõsiasja, et tarbijad eelistavad toitu, mille koostises leidub võimalikult vähe sünteetilisi lisaaineid. Uusi rakendusi võivad aidata leida taimede risoomide või muguljuurte uuringud, sest kõigi eelduste järgi võib just maa-alustel osadel olla küllaltki tugev antibakteriaalne toime.
Artikli esimene osa on ilmunud Horisondi eelmises numbris.
Uurimaks bioaktiivseid aineid sisaldavate taimsete materjalide toimet loomsetes toitudes on Eesti maaülikoolis käsil rühmagrandi projekt „Looduslike bioaktiivsete ainete toimete mehhanismide uurimine loomsetes toitudes” (PRG1441).
Mati Roasto (1973) on toiduteadlane, Eesti maaülikooli veterinaarse biomeditsiini ja toiduhügieeni õppetooli tenuuriprofessor toiduhügieeni ja rahvatervise alal.
Tõnu Püssa (1946) on biokeemik, Eesti maaülikooli veterinaarse biomeditsiini ja toiduhügieeni õppetooli toksikoloogiaprofessor.
Mihkel Mäesaar (1986) on Eesti maaülikooli veterinaarse biomeditsiini ja toiduhügieeni õppetooli toidupatogeenide genoomika teadur.
Artikkel on ilmunud Horisondi 2025. aasta kolmandas numbris.