Branża spożywcza nie może się obejść bez dodatków do żywności. Nie tylko nadają one jedzeniu pewne pożądane cechy – tj. trwałość – ale też umożliwiają powstawanie całych kategorii produktowych, które bez tych substancji po prostu by nie istniały. Przez ostatnich kilka lat producenci coraz chętniej sięgają po tzw. dodatki prozdrowotne, które w różny sposób uzupełniają dietę w substancje biologicznie aktywne.

– Branża spożywcza jest podatna na trendy. Producenci poszukają teraz możliwości dodania do swoich produktów kwasów tłuszczowych i probiotycznych szczepów bakterii. Ale nikt jeszcze nie zaoferował rozwiązania, które łączy te dwie klasy dodatków. My jesteśmy pierwsi – chwali się prof. Artur Bartkowiak, dyrektor Centrum Bioimmobilizacji i Innowacyjnych Materiałów Opakowaniowych CBIMO przy Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie ZUT, który nadzorował prace nad projektem.

Szczecińscy naukowcy wpadli na pomysł opracowania technologii produkcji dodatku spożywczego „2 w 1” po rozmowach z przedstawicielami branży. Uczeni złożyli więc wniosek o grant o akronimie ProBioKap w ramach funduszy strukturalnych POIG 2007-2013. Kiedy zapadła pozytywna decyzja, prof. Bartkowiak stworzył 12-osobowy zespół, w skład którego oprócz pracowników CBIMO weszli również naukowcy z Katedry Mikrobiologii i Biotechnologii Stosowanej oraz Zakładu Towaroznawstwa i Oceny Jakości ZUT.

Tak duży zespół był potrzebny przez wzgląd na ambitny charakter samego wyzwania. Naukowcy musieli połączyć wodę z ogniem i to w taki sposób, żeby końcowy produkt miał formę proszku, a sam proces produkcji nie wpływał na ich właściwości.

– Opracowując technologię otrzymywania produktu sypkiego, wykorzystano techniki oparte na immobilizacji, gdzie substancje aktywne zamknięte są w szczelnych mikrokapsułkach uzyskiwanych w wyniku procesu suszenia rozpyłowego. Proces ten polega na rozpyleniu produktu w postaci płynnej do komory suszącej, gdzie wtłaczane jest gorące powietrze o temperaturze nawet do 240°C – tłumaczy prof. Bartkowiak.

Kapsułkowanie to technika powlekania lub zamykania jednego lub mieszaniny materiałów wewnątrz innego materiału lub układu. Materiał powlekany nazywany jest aktywnym lub rdzeniem, powlekający natomiast to powłoka, nośnik lub otoczka. Proces kapsułkowania wrażliwych związków składa się z dwóch etapów. Pierwszym jest stworzenie stabilnej wodnej emulsji/dyspersji niemieszających się składników przez dodanie odpowiednich stabilizatorów, a drugi to suszenie lub chłodzenie emulsji.

Nawet jeśli technologia ta w zarysie wygląda na dość prostą, to w praktyce jest od tego daleka. Naukowcy musieli bowiem bardzo precyzyjnie dobrać substancje towarzyszące, a także parametry techniczne całego procesu. – Okazało się, że najlepsze stabilizatory kwasów tłuszczowych mają właściwości antymikrobiologiczne. Musieliśmy więc dobrać taki związek, który był wystarczająco skutecznym antyoksydantem, ale jednocześnie nie szkodził bakteriom. Albo kiedy udało się opracować taką emulsję/dyspersję, która się nie rozwarstwiała – czyli faza wodna nie oddzielała się od fazy olejowej – to okazało się, że mamy niewłaściwie dobrany nośnik w postaci skrobi. Jednak kiedy zmieniliśmy skrobię, to okazywało się, że proces suszenia nie zachodzi w oczekiwany sposób – tłumaczy prof. Bartkowiak. W ten sposób, pilnując kilkunastu parametrów – oprócz składu emulsji również samego procesu suszenia rozpyłowego, w tym temperatury wlotowej czy prędkości podawania produktu – naukowcom udało się opracować upragnioną metodę (okazało się również, że proces inaczej zachodzi w skali laboratoryjnej, a inaczej w skali 1-technicznej, tzn. 10x większej). Łącznie prace trwały 44 miesiące.

Ten trud jednak się opłacił, bowiem końcowy efekt spełnił wszystkie wymagania naukowców. Uzyskany dodatek nie zmienia właściwości produktów spożywczych, ma bowiem postać jednorodnego proszku bez smaku i zapachu. Jak zapewniają naukowcy, zwiększa dodatkowo stabilność chemiczną produktów spożywczych, a także obniża ich podatność na zmiany mikrobiologiczne. A ponieważ jest proszkiem, łatwo się go składuje i przewozi, co obniża koszty logistyczne.

Nie bez znaczenia jest również fakt, że zawarte w produkcie składniki mają realny wpływ na stan zdrowia człowieka. – Nienasycone kwasy omega-3 i omega-6 pełnią ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu układu nerwowego. Z kolei wyselekcjonowane szczepy bakterii probiotycznych zasiedlają przewód pokarmowy człowieka, dbając o odpowiednią mikroflorę (blokują w ten sposób miejsce bakteriom i wirusom chorobotwórczym), ułatwiają przyswajanie żelaza, wapnia i fosforu (chronią przed anemią i osteoporozą), obniżają poziom cholesterolu, wspomagają układ odpornościowy, pomagają przy zaparciach, wzdęciach oraz stanach zapalnych jelit – tłumaczy prof. Bartkowiak.

Opracowany przez naukowców dodatek można w formie posypki stosować przy produkcji surówek, jako dodatek do wyrobów garmażeryjnych, a także przy produkcji wyrobów czekoladowych, piekarniczych i mięsnych. Potencjalnym zastosowaniem jest również gigantyczny rynek produktów typu instant. Potencjał opracowanego w Szczecinie dodatku już doceniła branża spożywcza, bo ZUT jest po wstępnych rozmowach z przedstawicielami kilku dużych firm na temat komercjalizacji technologii. Będzie ona możliwa w drugiej połowie tego roku, kiedy uczelnia zakończy wycenę wynalazku.

Wynalazek doskonale wpisuje się też w trendy w branży spożywczej, gdzie dodatki cieszą się coraz większą popularnością. Według jednego z raportów dotyczącego tego segmentu branży w 2020 r. sprzedaż tego typu substancji na całym świecie może osiągnąć wartość nawet 50 mld dol., a tempo wzrostu tego rynku wynosi ponad 5 proc. rocznie.