Future superfood thrives in Finland’s cool fields

_J2A1466_1web_2

Finland is the world’s fifth largest producer of oats with an annual output of almost 1.2 billion kilogrammes. Finland benefits from its cool climate and long growing season, thanks to which the quality of Finnish oats is excellent. I think we should use this valuable product more efficiently.

New possibilities of oat use through processes developed by VTT

VTT has studied oats for almost 40 years. In my doctoral dissertation, I developed processes for separating the different oats fractions – especially fibre and protein – by grinding and dry fractionation. At best, the fibre-rich fractions contained 56 per cent of soluble fibre, beta-glucan. The protein content of the protein-rich fractions could rise up to 73 per cent. These are the highest concentrations ever achieved without water and solvents in the extraction process. Producing concentrations as high as these may not be reasonable in industrial scale, since the yields may easily be too low. However levels such as 30 per cent beta-glucan and 50 per cent protein are more realistic.

These types of fractions would surely be in demand in the food industry. Accordingly, the VTT-developed separation process is expected to be in commercial use in the next few years.

Oats prevent cardiovascular diseases and increase Finland’s protein self-sufficiency

According to the health claims approved by the European Commission in 2013, the dietary fibre in oats, beta-glucan, helps with cholesterol management while also attenuating the glycaemic response.

Three grams of beta-glucan included in a daily diet may efficiently prevent cardiovascular diseases, which are still the most common cause of death in Finland.

Oats also have high protein levels (15–17 % in whole grains), and the proteins in oats are of very good quality. Compared with the other grains, oats have a higher content of an amino acid called lysine, which people on a vegetarian diet often do not get enough of. The protein-rich fraction separated by VTT’s process thus provides new alternatives to imported soy and animal proteins. Finland’s protein self-sufficiency has already dropped below 30 per cent, meaning that we are in dire need of domestic protein sources.

Consumers are not yet aware of the health benefits of oats

In the United States, Cheerios cereals, a brand of General Mills, has used children for promoting the health benefits of beta-glucan, which is an efficient way to communicate an important message. We should also be advertising the health benefits of beta-glucan in Finland, considering that a VTT consumer survey found that beta-glucan was much less well known than omega 3 fatty acids, for instance.

Beta-glucan has already been successfully highlighted in some bakery products such as VAASAN’s Kaurasydän bread and Fazer’s Oululaisen Kaurakorppu crispbread. Nevertheless, I challenge the domestic food industry to develop a more diverse range of products around oat fibre.

Oats could be combined with milk, meat or vegetable-protein sources to create new kinds of snacks. The VTT technology for producing beta-glucan-rich drinks may also revolutionise the soft drinks market, as young people in the future move from sugary soft drinks and energy drinks to fibre drinks that promote long-lasting energy and cardiovascular health.

Instead of attempting to add three grams of beta-glucan to every product, another approach might be to add oat-fibre in lower concentrations into several different product categories, including yoghurts, dressings and even minced meat. This would make it easier for the consumer to achieve – in addition to the three grams of beta-glucan – the recommended 25–30 gram daily dosage of dietary fibre. The effects would certainly be witnessed in public health in the long term.

Juhani Sibakov

Research Scientist

 

Tulevaisuuden superruoka viihtyy Suomen viileillä pelloilla

_J2A1466_1web_2

Suomi on maailman viidenneksi suurin kaurantuottaja liki 1,2 miljardin kilon vuosituotannolla. Suomen etuina ovat viileä ilmasto ja pitkä kasvukausi, joiden ansiosta suomalainen kaura on laadultaan erinomaista. Minusta meidän pitää ottaa enemmän irti tästä arvokkaasta raaka-aineesta.

VTT:n kehittämien prosessien avulla uusia mahdollisuuksia kauran hyödyntämiseen

VTT:llä on tutkittu kauraa jo liki 40 vuoden ajan. Kehitin omassa väitöstyössäni prosesseja kauran eri jakeiden – erityisesti kuidun ja proteiinin – erottamiseen jauhatus- ja kuivafraktiointitekniikoilla. Kuiturikkaat jakeet sisälsivät parhaimmillaan 56 % liukoista kuitua, beetaglukaania ja proteiinirikasta jaetta, jonka proteiinipitoisuus ylsi jopa 73 %:iin. Nämä ovat korkeimmat koskaan saavutetut pitoisuudet ilman vettä ja liuottimia. Teollisessa mittakaavassa näin korkeita pitoisuuksia ei ole ehkä järkevä tuottaa, koska saannot jäävät helposti liian pieniksi, mutta esimerkiksi 30 %:n beetaglukaanipitoisuus ja 50 %:n proteiinipitoisuus ovat täysin realistisia.

Tällaisilla jakeilla riittää varmasti kysyntää elintarviketeollisuudessa, ja VTT:n kehittämän erotusprosessin arvioidaankin olevan kaupallisessa käytössä lähivuosina.

Kaura ehkäisee sydän- ja verisuonitauteja sekä parantaa Suomen proteiiniomavaraisuutta

EU-komission vuonna 2013 hyväksymien terveysväittämien mukaan kauran ravintokuitu, beetaglukaani, auttaa kolesterolin hallinnassa ja tasaa verensokerin piikkejä.

Kolme grammaa beetaglukaania päivittäisessä ruokavaliossa voi tehokkaasti ehkäistä sydän- ja verisuonitauteja, jotka ovat edelleen yleisin kuolinsyy Suomessa.

Kaurassa on lähtökohtaisesti myös runsaasti proteiinia (15–17 % kokonaisissa jyvissä) ja kauran sisältämät proteiinit ovat laadultaan erittäin hyviä.  Kaurassa on muihin viljoihin nähden enemmän lysiini-nimistä aminohappoa, jota saadaan usein liian vähän kasviruokavaliosta. VTT:n prosessilla erotettu proteiinirikasjae tarjoaa siis uusia mahdollisuuksia tuontisoijan ja eläinproteiinien rinnalle. Suomen proteiiniomavaraisuus on vajonnut alle 30 %:n, joten kotimaisille proteiininlähteille on erittäin suuri tarve.

Kuluttajat tuntevat kauran terveysvaikutukset huonosti

Yhdysvalloissa General Millsin tuotemerkkinä tunnetut Cheerios-murot ovat kampanjoineet lasten kautta beetaglukaanin terveyshyödyistä, mikä on tehokas keino viestiä hyvää asiaa. Suomessakin kaurakuidun terveysedut kannattaisi tuoda enemmän esiin, sillä VTT:llä tehdyssä kuluttajatutkimuksessa beetaglukaani tunnettiin vielä huomattavasti heikommin kuin esimerkiksi omega-3-rasvahapot.

Beetaglukaania on jo menestyksekkäästi tuotu esiin muutamissa leipomotuotteissa, kuten VAASAN Oy:n Kaurasydän-leivässä sekä Fazerin Oululaisen Kaurakorpussa. Haastan kotimaisen elintarviketeollisuuden kuitenkin kehittämään entistä monipuolisempia tuotteita kaurakuidun ympärille.

Uudentyyppisissä välipaloissa kauraa voitaisiin yhdistellä esimerkiksi maidon, lihan tai kasviproteiinilähteiden kanssa. VTT:n kehittämä teknologia beetaglukaanirikkaiden juomien valmistukseen voi myös mullistaa virvoitusjuomamarkkinat, kun tulevaisuuden nuoriso siirtyy sokeripitoisista limuista ja energiajuomista pitkäkestoista energiaa ja sydänterveyttä edistäviin kuitujuomiin.

Sen sijaan, että kaikkiin tuotteisiin pyrittäisiin lisäämään 3 grammaa beetaglukaania, voisi toinen lähestymistapa olla kaurakuidun lisääminen pienemmissä pitoisuuksissa moneen eri tuotekategoriaan, esimerkiksi jogurtteihin, kastikkeisiin ja jopa jauhelihaan. Tällöin kuluttajan olisi helpompi saavuttaa – kolmen beetaglukaanigramman ohella – ravitsemussuositusten mukainen päivittäinen 25–35 gramman kuituannos. Vaikutukset näkyisivät varmasti pitkällä aikavälillä myös kansanterveydessä.

Juhani Sibakov

Tutkija

Advancing technologies for Arctic seas

IMG_0356

Arctic areas have recently got significant attention for economic and political reasons. The interest and presence by multiple nations has increased operations in Arctic area. This has raised concerns to preserve the Arctic environment with good reason. Challenges with sulphur emissions, energy efficient infrastructure and propulsion noise are just few examples of challenges which require reliable and speedy solutions. Arctic means an area but also certain conditions. Among Finns, the coldness, darkness, ice and snow are well known, but a majority of the world’s population is surprised to face darkness and cold climate conditions of the north. When designing for Arctic it gives you great advantage to be the next door neighbour.

Arctic presents requirements for vessel autonomy and infrastructure

One of the Arctic research activities of the future is infrastructure to be built in Arctic areas. The infrastructure should be designed in a way that is energy efficient, sustainable and able to utilise renewable energy sources as well.  For the energy production, other than burning-process-based energy sources are preferred as burning processes may produce soot or black carbon on Arctic areas and thus accelerate the snow and ice melt. The challenge lies in designing the burning processes as clean as possible as they cannot be totally avoided.

Snow and ice loads on the structures and buildings are significant design aspects when designing for Arctic, particularly near shoreline and offshore. For example, moving ice field can exert forces on wind turbine foundation. Estimating the ice loads correctly saves you either from a structural failure or buying thousands of tons extra concrete.

Arctic efficiency and sustainability must be tackled from multiple angles: single components have to be well-designed, overall system must work correctly and the situation awareness has to be sufficient to operate in an efficient manner. Situation awareness and automation are research areas to guarantee safety margin and enable automated operations. New technology is required to make ships autonomous, carry out rescue operations or even recover oil.

Pollution of all types 

Emission control changes marine traffic business environment. Starting from 2015, Sulphur Emission Control Areas came in force in Baltic Sea. Even being energy efficient does not directly solve the problem of emitting Sulphur; it helps a lot if expensive low-Sulphur fuel is consumed less. Emission control will turn research and development focus not only burning and exhaust gas control, but also on energy efficiency. If you become more efficient, you will emit less. How to design an efficient powertrain and energy system for future vessels?

If ratified fully, the Polar code will restrict several types of emissions when operating in Arctic areas. It is notable that such emissions as propulsion noise can also be considered a regulated emission. This would require the future vessels to be much more silent.

arctic_research

The different arctic challenges VTT’s research scientists are finding solutions for in the Arctic Research programme.  

Solutions through Arctic Research programme

On the bottom line, operating at the Arctic raises several technological challenges. What can we benefit from solving these challenges and what is the meaning  to Finland? We strongly believe it brings better life in Arctic areas and multiple opportunities to Finnish economy.

VTT has a significant role in Arctic Research in Finland and in several projects launched within the framework of TEKES Arctic Seas research programme. We will publish a series of blog posts to briefly describe the different challenges Arctic areas are facing and how we can find solutions to them in the Arctic Seas programme. We wanted to open this discussion with a general approach by presenting the key challenges and a bold promise: VTT, with its’ partners from academia and industry, have a solution to offer for each challenge.

Kari Tammi

Research Professor

Arviointi – innovaatio- ja kehitystoiminnan jarrumies vai vauhdittaja?

Kirsi_Hyytinentoivonen1 IMG_9304

Kasvanut tehokkuuden ja tuottavuuden vaatimus sekä niitä tukeva uusi julkishallinnon johtamistapa ovat nostaneet taloudelliset vaikutukset keskeisiksi arvioinnin kriteereiksi myös julkisella sektorilla. Arviointitoiminta on kehittynyt pitkälti osana tilivelvollisuusraportointia ja siihen liittyvää mittaamista. Sitä on alettu pitää toimijoiden ja toimenpiteiden olemassaolon oikeuttamisen eli legitimoinnin välineenä. Arvioinneilla pyritään usein vakuuttamaan, että julkisia varoja käytetään tarkoituksenmukaisesti ja että kansalaiset saavat vastinetta maksamilleen veroeuroille.

Julkisten varojen käytön seuraaminen on erittäin tärkeää, mutta legitimoinnin perinteestä kumpuavat arviointikäytännöt ovat vanhanaikaisia, sillä ne perustuvat suoraviivaiseen panos-tuotos-vaikutus -tyyppiseen ajatusketjuun. Ne eivät tuota riittävän reaaliaikaista eivätkä kokonaisvaltaista tietoa nykyisen ketterän innovaatio- ja kehittämistoiminnan ohjaamiseksi. Teknologian tutkimuskeskus VTT ja Cleen Oy kehittävät yhdessä uudenlaisia arvioinnin käytäntöjä.

Jotta arvioinnit tukisivat tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoiminnan (T&K&I) ohjaamista, on tartuttava seuraaviin ongelmiin. Ensinnäkin mittaamista painottava arviointitoiminta yksinkertaistaa sen kohteena olevan ilmiön eikä huomioi vaikutusten syntymistä monimutkaisten ja pitkäjänteisten prosessien tuloksena. Toiseksi yksittäisten toimenpiteiden, ohjelmien ja organisaatioiden toimintaan kohdistuvat arvioinnit eivät tarkastele vaikutusten syntymistä isojen järjestelmämuutosten kannalta. Havainnollinen esimerkki on energiasektorin uudistuminen, jossa oleellista on monien eri toimijoiden ja toimenpiteiden yhteisvaikutus. Kolmanneksi arviointi on ollut tyypillisesti taaksepäin katsovaa ja painottunut seuraamaan sitä, miten hyvin on onnistuttu saavuttamaan toiminnalle ennalta asetetut tavoitteet. T&K&I-toiminnan suuntaamisessa vielä saavutettuja tuloksiakin oleellisempaa on tietää, onko valittu suunta oikea ja vauhti riittävä.

Yhteiskunnan palveluvaltaistuminen asettaa oman haasteensa arviointitoiminnan kehittämiselle. Palvelualat muodostavat kaksi kolmasosaa kehittyneiden maiden elinkeinorakenteesta. Digitalisaation myötä palveluiden rooli korostuu entisestään osana eri teknologioiden kehittämistä ja käyttöä sekä kokonaisten järjestelmien uudistumista. Palveluissa arvioinnin haaste liittyy erityisesti indikaattoreihin. Nykyiset indikaattorit – esimerkiksi patentit ja muut immateriaalioikeudet – on viritetty tunnistamaan saavutettuja hyötyjä pääasiassa teknologisesta ja taloudellisesta näkökulmasta. Lisäksi ne mittaavat hyötyä vain palveluntarjoajan kannalta ottamatta huomioon asiakkaalle tuotettua lisäarvoa. Nykymuotoisina indikaattorit eivät tunnista palveluihin liittyvää aineetonta arvoa eivätkä pysty mittaamaan vuorovaikutteisia ja systeemisiä ilmiöitä. Palveluja ja teknologioita integroivien ratkaisujen tuloksellisuus ja yhteiskuntaan laaja-alaisesti kohdistuva vaikuttavuus – esimerkiksi monien eri käyttäjäryhmien saama hyöty – jäävät näkymättömäksi, ja mittarit kannustavat teknologioiden ja tuotteiden kehittämiseen palveluiden ja ratkaisujen kustannuksella.

Haasteita voidaan jälleen tarkastella konkreettisemmin energiajärjestelmien näkökulmasta. Tulevaisuudessa niistä tulee nykyistäkin monimutkaisempia systeemeitä, jotka rakentuvat yhdistelmästä uusia teknologioita ja niihin kytkeytyneitä palveluita sekä monien eri toimijoiden välisestä vuorovaikutuksesta. Yksi keskeinen muutosta kuvaava trendi on se, että uudet energiatuotannon muodot – kuten hajautettu energia – kehittyvät enenevässä määrin kokonaisratkaisuina, jotka edistävät kuluttajien osallistumista ja tekevät heistä aktiivisia toimijoita. Uudenlaiset palvelut, liiketoimintamallit ja erilaisten toimijoiden välinen integraatio ovat tulevaisuuden energiajärjestelmissä keskeisiä.

Tulevaisuuden energiaratkaisuja kehitettäessä ei pärjätä pelkällä insinööritaidolla. Tarvitaan monialaisuutta sekä yhteistyötä kansalaisten ja eri käyttäjäyhteisöjen kanssa. Lisäksi ratkaisujen kehittäminen, käyttöönotto ja levittäminen yhteiskunnallisiksi uudistuksiksi edellyttävät päätöksentekoympäristön ja erilaisten liiketoimintavaihtoehtojen tuntemista laajasti.

Jotta päätöksenteossa voitaisiin nojautua ajanmukaiseen tietopohjaan, tulisi arviointeja kriteereineen ja käytäntöineen päivittää nykyistä moniulotteisemmiksi, reaaliaikaisemmiksi ja joustavammiksi. Arvioinnit tulisi virittää havaitsemaan uudistusten systeeminen luonne eli se, että isot järjestelmätason muutokset syntyvät yhdistelmästä erilaisia innovaatioita monien eri toimijoiden yhteisvaikutuksen ja monimutkaisten, pitkäjänteisten prosessien tuloksena. Tuotetun tiedon tulisi olla jatkuvaluonteista, ennakoivaa ja kehittämistä tukevaa, ja se tulisi kytkeä entistä tiiviimmäksi osaksi johtamista ja päätöksentekoa. Tämä parantaa toimijoiden herkkyyttä ja ennakointikykyä jatkuvasti muuttuvassa toimintaympäristössä ja tukee kansalaisten kannalta sellaisten parempien ratkaisujen kehittämistä, joilla on todellista vaikutusta heidän elämäänsä.

Kirjoitus on alunperin julkaistu Suomen Akatemian sivuilla

Kirsi Hyytinen, erikoistutkija, VTT
Tommy Jacobson, toimitusjohtaja, Cleen Oy
Marja Toivonen, tutkimusprofessori, VTT