INDUSTRIGRÖDOR Sammanfattning av forskningsresultat För utveckling av nya lönsamma lantbruksgrödor

Transkript

1 INDUSTRIGRÖDOR Sammanfattning av forskningsresultat För utveckling av nya lönsamma lantbruksgrödor

2 INNEHÅLL Förord 2 Forskningsprogram Industrigrödor 3 Resultat i korthet 5 Ny databas om industrigrödor 6 Vegetabiliska oljor 7 - Användningsområden 9 - Hydraulolja 9 - Rengöring 10 - Drivmedel 12 - Träskydd 14 - Förädling 15 Stärkelse 17 - Användningsområden 18 - Förädling 20 Rörflen 24 Socker 27 Träpulver 29

3 FÖRORD Stiftelsen Lantbruksforskning har under perioden drivit forskningsprogram Industrigrödor. Syftet med programmet har varit att ta fram kunskap för att på jordbruksmark kunna producera lönsamma grödor som kan vidareutvecklas för industriell användning. Forskningsprogrammet är nu avslutat och för att ge en samlad bild av hur långt forskningen kommit inom området industrigrödor, och vilka resultat som kommit fram, ger vi nu ut en temaskrift i ämnet. Texten är sammanställd av agronom Helene Oscarsson, Text & Form, utifrån forskarnas rapporter. Projektens titlar och ansvariga projektledare anges i faktarutan i början av skriften, tillsammans med telefonnummer och e- postadress. Projektledarna anges även under respektive rubrik i texten som berör deras projekt. Resultaten visar att det finns uppfinningsrikedom i forskarvärlden för att bidra till utveckling av lönsammare grödor för lantbruket. Jag hoppas att denna temaskrift om industrigrödor ska ge en bra bild över forskningsläget, samt underlätta kontakten mellan forskning och näring. Stockholm i oktober 2000 Björn Sundell Kanslichef 2

4 FORSKNINGSPROGRAM INDUSTRIGRÖDOR S tiftelsen Lantbruksforskning har under perioden drivit Forskningsprogram industrigrödor. Syftet med programmet har varit att ta fram kunskap för att på jordbruksmark kunna producera lönsamma grödor som kan vidareutvecklas för industriell användning. Fyra områden har prioriterats: Agrofibrer Stärkelse Vegetabiliska oljor Alkoholer Inom ramen för programmet har 23 projekt finansierats (se faktarutan) med totalt 15 miljoner kronor. Av dessa är de flesta nu avslutade och har inkommit med slutrapport. Ett fåtal pågår dock fortfarande och har ännu så länge endast inkommit med lägesrapport. FINANSIERADE PROJEKT Socker som biobränsle i en bränslecell för fordonsdrift eller kraftvärme Börje Folkesson, Kemicentrum, Lunds universitet, projektnr Deltagande i EU-projekt Rörflen (AIR ) Bengt Andersson, Svalöf Weibull AB, tel , e-post bengt.andersson@swseed.se projektnr Rörflen. Utveckling av ett nytt skördesystem baserat på fördröjd skörd och ett system för kombinerad produktion av pappersmassa och biobränslepulver Rolf Olsson, Inst för norrländsk jordbruksvetenskap, SLU, tel , e-post rolf.olsson@njv.slu.se projektnr Tekniskt underlag för standardisering av specifikationer och provningsmetoder för hydraul- och smörjoljor med vegetabiliebas Olle Norén, Mats Bohm, Institutet för miljö- och jordbruksteknik (JTI), Uppsala, tel , e-post olle.noren@jti.slu.se projektnr Prestandaprov och hållbarhetsstudier för blandprodukten RME/Miljöklass 1-diesel Ann Segerborg-Fick, Svenska Lantmännen (SLR). Kontaktperson: Johan Berg, SLR, tel , e-post johan.berg@slr.se projektnr Raps för teknisk användning Lena Bengtsson, Bo Gertsson, Svalöf Weibull AB, tel , e-post lena.bengtsson@swseed.se projektnr Allmäntillgänglig databank industrigrödor Kjell Christensson, HS Malmöhus, tel , e-post kjell.christensson@agellus.se projektnr Ytkemiska egenskaper hos vegetabiliska oljor. En förstudie till en projektframställan till EU inom AIR-programmet Martin Svensson, Ytkemiska Institutet, Stockholm, tel , e-post martin.svensson@slr.se projektnr Stärkelse som bärare av biologiskt aktiva ämnen som läkemedel, pesticider, herbicider, aromämnen m.m. Ann-Charlotte Eliasson, Kemicentrum, Lunds universitet, tel , e-post ann-charlotte.eliasson@livsteki.lth.se projektnr Svällningsegenskaper hos stärkelsefraktionen i korn med ändrad stärkelse- och proteinsammansättning Per T Persson, Lyckeby Stärkelsen, tel , e-post per.persson@lyckeby-starch.se projektnr

5 Kemisk-tekniska produkter med estrar från vegetabiliska oljor som bas Ann Segerborg-Fick, Svenska Lantmännen (SLR). Kontaktperson: Johan Berg, SLR, tel , e-post projektnr Rening av råglycerol från rapsmetylester tillverkning (RME) Sven Norup, Knislinge. e-post projektnr Förbättrad oxidationsstabilitet hos vegetabilisk hydraulolja Ann Segerborg-Fick, Svenska Lantmännen (SLR). Kontaktperson: Johan Berg, SLR, tel , e-post projektnr Gentekniskt modifierade oljor för industriell användning Sten Stymne, Inst för växtförädling, SLU, Alnarp, tel , e-post projektnr Dieselträpulverprojektet Bengt G Törnqvist, Träpulverenergi Sverige AB, Göteborg. projektnr Ytkemisk karakterisering av produkter med estrar från vegetabilisk olja som bas Martin Svensson, Ytkemiska Institutet, Stockholm tel , e-post martin.svensson@slr.se projektnr Höjd amyloshalt i potatis med genteknik Per Hofvander, Amylogene HB, tel , e-post per.hofvander@swseed.se projektnr Höjd stärkelsehalt i potatis med genteknik Per Hofvander, Amylogene HB, tel , e-post per.hofvander@swseed.se projektnr Amfifila stärkelser för tekniska emulsioner Per T Persson, Lyckeby Stärkelse, tel , e-post per.persson@lyckeby-starch.se projektnr Genteknisk modifiering av potatisstärkelse Håkan Larsson, Inst för cellforskning, SLU, tel , e-post hakan.larsson@vbiol.slu.se projektnr Miljöanpassad alkohol-dieselblandning som drivmedel Ann Segerborg-Fick, Svenska Lantmännen (SLR). Kontaktperson: Johan Berg, SLR, tel , e-post johan.berg@slr.se projektnr (konfidentiell) Växtoljor som träskydd m.m. Peter Baeling, Svenska Lantmännen, tel , e-post peter.baeling@slr.se projektnr Rapsoljor för smörjoljor, hydrauloljor och tensider Jan Meyer, Svalöf Weibull AB, tel , e-post jan.meyer@swseed.se projektnr TA REDA PÅ MER Önskas mer information om något projekt kan slutrapporten beställas från Stiftelsen Lantbruksforskning, tel , e-post ulla.sundberg@lrf.se, eller så kontaktas respektive forskare direkt (se adresser ovan). 4

6 RESULTAT I KORTHET Databank industrigrödor Nu finns en databank över industrigrödor i Sverige, bl.a. tillgänglig på (sid 6) Vegetabiliska oljor Ny testmetod utvecklad för att mäta oxidationsbenägenheten hos hydraulolja (sid 9) En ny standard har antagits för krav och provningsmetoder för hydralvätskor (sid 9) Livscykelanalys visar att avfettningsmedel baserat på RME är mer fördelaktigt ur miljösynpunkt än ett baserat på mineralolja (sid 12) Drivmedlet Agrolight har lanserats framgångsrikt. Agrolight är en diesel i miljöklass 1 med 2 procents inblandning av RME (sid 12) Växtoljor är goda lösnings- eller spädningsmedel i alkydfärger (sid 14) En ny rapssort, Corona, med hög oljesyrahalt (75 procent) har godkänts för odling i Sverige. Används bl.a. som råvara till frityrolja (sid 15). Arbete pågår för att hitta och införa gener för nya oljekvaliteter i oljeväxter (sid 15) Arbete pågår för att hitta och införa gener för höjd och förändrad stärkelsehalt i potatis (sid 21) Stärkelse från korn har lika god kvalitet som modifierad majsstärkelse (sid 22) Rörflen Det finns en stor variation i förädlingsmaterialet vilket har stor betydelse för möjligheterna att kunna utveckla nya, förbättrade industrisorter av rörflen (sid 25) Rörflen kan användas vid tillverkning av papper av god kvalitet (sid 26) Socker Socker kan användas som bränsle i bränslecell (sid 27) Träpulver Träpulver kan användas som bränsle i motor (sid 29) Stärkelse Amfifil stärkelse kan ge bättre vattenavstötande effekt vid tillverkning av vätskekartong (sid 18) Stärkelse kan bilda komplex med många olika biologiskt aktiva ämnen (sid 19) Forskarna först i världen med upptäckt av enzymet SBE-II som deltar i bildningen av amylopektin (sid 20) Potatislinjer med upp till 88 procent amylos har framställts (sid 21) 5

7 NY DATABAS OM INDUSTRIGRÖDOR PROJEKTANSVARIG: KJELL CHRISTENSSON, HUSHÅLLNINGSSÄLLSKAPET MALMÖHUS, (PROJEKTNR ) Det finns ett stort intresse för industriråvaror från jordbruket, inte minst från organisationer, företag och finansiärer utan jordbruksanknytning. I många projekt och diskussioner råder dock betydande oklarheter om produktionspotential och verkliga råvarukostnader, samt kunskapsläget för aktuella grödor. Databank med tillgänglig kunskap I detta projekt har skapats en databank med data kring olika industrigrödor i Sverige vad gäller förväntad kostnad för råvaran samt råvarans tillgänglighet i olika delar av landet under olika förutsättningar m.m. Med en sådan samlad och lättillgänglig databas kan industrirelaterade projekt inom området snabbt få en uppfattning om råvarukostnadernas relation till alternativa råvaror, råvarans tillgänglighet, miljökonsekvenser, kunskapsläge när det gäller råvaruproduktionen, samt effekter av aktuell jordbrukspolitisk styrning. I början av 1998 startade arbetet med att göra materialet tillgängligt på Internet. Arbetet har utförts av Ola Bixo vid Hushållningssällskapens förbund. Databanken nås på adressen: Databanken innehåller en sammanställning av tillgängliga kunskaper (hos Hushållningssällskapet och företag och institutioner knutna till jordbruket) om odlingsförutsättningar och produktionskostnader för olika grödor. Faktamaterialet har samlats in från olika slags litteratur, databaser och personliga intervjuer. I databanken ingår följande grödeområden: energigrödor; t.ex. salix, rörflen oljegrödor; t.ex. raps, lin, vallmo fibergrödor; t.ex. elefantgräs, rörflen stärkelse; t.ex. potatis finkemi; t.ex. gurkört För de olika grödorna redovisas: 1. Biologi 2. Produkter/användningsområde 3. Odlingspotential, areal 4. Allmänna odlingsförutsättningar 5. Odlingsanvisningar 6. Odlingssäkerhet 7. Avkastning 8. Skördeteknik 9. Lagring, transport 10. Miljöpåverkan 11. Produktionskostnadsanalys 12. Utvecklingsmöjligheter 13. Litteratur och kontaktpersoner 6

8 VEGETABILISKA OLJOR R aps odlas framförallt som råvara till livsmedelsindustrin, men intresset för att använda vegetabiliska oljor för tekniskt bruk har ökat. Det beror på att vegetabiliska oljor till skillnad från mineraloljor är biologiskt nedbrytbara och inte ger upphov till skadliga, flyktiga ämnen(projektnr ).Vegetabiliska oljor används idag inom följande huvudområden: 1. livsmedel (margarin, matoljor m.m.) 2. tvål, tvättmedel (ytaktiva produkter) 3. kosmetik, hudvårdspreparat 4. övrigt; polish, smörjmedel, skäroljor, färger m.m. (projektnr ). I växtoljorna ingår olika fettsyror Vegetabiliska oljor innehåller typiskt fettsyror med kolatomer. De naturligt förekommande växtoljorna är alla baserade på glycerol och kallas därför ibland för glycerololjor. De är uppbyggda av triglycerider, d.v.s. den trevärdiga alkoholen glycerol och tre fettsyramole- Figur 1. Växtoljorna är uppbyggda av triglycerider, d.v.s. den trevärdiga alkoholen glycerol och tre fettsyramolekyler av samma eller olika slag, som binds till varandra med en esterbindning.

9 kyler av samma eller olika slag (se fig.1). Antalet dubbbelbindningar som finns mellan kolatomerna i fettsyrorna avgör oljornas egenskaper. En fettsyra utan dubbbelbindningar kallas mättad och ger en fastare konsistens och gör att den motstår oxidation (reaktion med luftens syre) bättre vilket ger bättre hållbarhet. En fettsyra med en dubbelbindning kallas enkelomättad och en fettsyra med flera dubbelbindningar i kolkedjan kallas fleromättad. Högre omättnadsgrad ger upphov till mer lättflytande konsistens hos fetterna, samt gör att de oxideras lättare. De viktigaste fettsyror som ingår i vegetabiliska oljor är (projektnr ): 1. palmitinsyra C16:0 (d.v.s. 16 st kolatomer, 0 st dubbelbindningar) 2. stearinsyra C18:0 3. oljesyra C18:1 4. linolsyra C18:2 5. linolensyra C18:3 6. elastearinsyra, C18:3 7. recinolsyra C18:1 Rapsolja innehåller mycket oljesyra Sedan 1970-talet dominerar dubbellåg rapsolja med lågt innehåll av erukasyra och låg halt glukosinolater. Dubbellåg rapsolja innehåller fettsyrorna: oljesyra, 60 procent linolsyra, 22 procent linolensyra, 10 procent palmitinsyra, 4 procent stearinsyra, 2 procent eikosensyra, 2 procent erukasyra, <1 procent Rapsolja har en mycket låg halt mättade fettsyror och således generellt stor omättnad, även om den dominerande oljefettsyran endast har en dubbelbindning (projektnr ). Rapsmetylester (RME) Rapsmetylester (RME) är en förening mellan alkoholen metanol och fettsyror från rapsolja. RME framställs genom behandling av rapsolja med metanol, varvid fettsyrorna släpper från triglyceriden och istället binds till metanol med en esterbindning (se fig 2). RME kan användas i olika tekniska applikationer såsom rengöringsmedel, hydraulolja och drivmedel. Figur 2. Rapsmetylester är en förening mellan alkoholen metanol och en fettsyra från rapsolja, bundna till varandra med en esterbindning. 8

10 ANVÄNDNINGSOMRÅDEN FÖR VEGETABILISKA OLJOR HYDRAULOLJA Nytt test för bättre hydraulolja PROJEKTANSVARIG: ANN SEGERBORG-FICK, SVENSKA LANTMÄNNEN, MATS JOHNSSON, BINOL FILIUM AB (PROJEKTNR ) En svaghet hos vegetabiliska oljor vid användning som hydraulolja är att de oxiderar (reagerar med luftens syre) och därmed polymeriserar snabbare än mineraloljor. Polymeriseringen innebär att fettsyrorna binds till varandra vilket gör att oljan blir mer trögflytande och till slut stelnar. Rapsolja innehåller fettsyror med en viss mängd dubbelbindningar (omättnadsgrad). Det är dubbelbindningarna som gör att de vegetabiliska oljorna oxiderar då de kommer i kontakt med syre. Ju fler dubbelbindningar oljan har desto känsligare är den för polymerisation. Detta har visserligen inte orsakat nämnvärda problem i hydraulsystemen, däremot har olja som läckt ut orsakat problem. Ny och bättre testmetod utvecklad För att kunna kontrollera hydraloljornas kvalitet behöver tillverkarna bra testmetoder. I detta projekt har Binol AB utvärderat sju befintliga metoder för att testa oxidationsstabilitet hos vegetabilisk hydraulolja. Det kan konstateras att de allmänt vedertagna metoderna ger resultat som inte självklart kan relateras till verklighetens oxidationsproblematik eftersom polymerisation, d.v.s. slutgiltig oxidation, inte mäts i dessa. Binol AB har utvecklat metoder (Binol-test 1-3) som mäter polymerisationstendensen och Binol-test 3 är den hittills bästa metoden för att mäta polymerisation av läckande oljor från hydraulsystem. Även Binol-metoderna har dock brister och är inte helt överensstämmmande med den verkliga situationen när spillolja polymeriserar. Binol-test 3 används idag som ett av flera tester i företagets kvalitetskontroll av nya och använda oljor från kunder. Standardisering av hydraul- och smörjoljor PROJEKTANSVARIG: OLLE NORÉN, MATS BOHM, JTI, (PROJEKTNR ) Målet har varit att ta fram tekniskt underlag till standarder för kvalitets- och provningsmetoder för oljor på vegetabiliebas, samt förslag på svensk standard för hydrauloljor baserade på vegetabiliska oljor. Befintliga standarder gäller mineralolja, och eftersom växtoljor har andra egenskaper (är bl.a. mer oxidationskänsliga) behövs särskilda standarder för dessa. Förbättring av befintlig metod När det gäller hydrolytisk stabilitet (d.v.s. stabilitet vid kontakt med vatten) har SMP svensk Maskinprovning Figur 3. Studier vid JTI har visat på höga föroreningshalter i hydrauloljan i transmissions- och hydraulsystem på traktorer. Foto: Bengt Ekberg, SVA. 9

11 AB vidareutvecklat en befintlig mätmetod (ASTMD 2619) så att den passar miljöanpassade oljors speciella förmåga att binda vatten. Avsikten är att metoden ska kunna inarbetas i svensk standard (SS ) vid kommande revidering inom 2-5 år. Ny kunskap om oljornas filtrerbarhet Filtrerbarhetsstudier vid KTH har resulterat i en förbätttring av en testmetod (CETOP-metoden), som efter vissa justeringar fastställts som ISO-standard. Studierna har visat att det verkar bildas vissa substanser i hydraulsystemen, som minskar oljornas filtrerbarhet. Orsaken till att substanser bildas kan vara dålig lösning av tillsatser i basoljan, kemiska reaktioner mellan olika tillsatser då olika oljor blandas med varandra, hydrolys och oxidation. Dessa resultat kan bilda basen för utformning av filtrerbarhetstester för fältbruk. Ny ren olja kan snabbt förorenas Studier vid JTI har visat att det är mycket vanligt med maskinhaverier där oljan av en eller annan anledning varit orsaken. JTI har genomfört studier av föroreningar i oljan i transmissions- och hydraulsystem på traktorer och studerat filtrens funktion. Resultaten visar på mycket höga föroreningshalter. En källa är föroreningar som bildas vid traktorns användning genom förslitning. En annan föroreningskälla är olja som vid användning av yttre hydraulik kommer in från andra redskap och som förorenats via defekta tätningar eller öppna påfyllningslock. Även en ny ren olja med goda filtreringsegenskaper kan alltså snabbt förorenas, vilket förorsakar betydande problem. Förslag till ny standard Ett förslag till standard för hydraulvätskor utarbetades under 1996, delvis baserat på ovanstående resultat, och har därefter remissbehandlats i flera omgångar. Det slutgiltiga förslaget fastställdes som svensk standard SS Hydraulvätskor Krav och provningsmetoder i januari år Några krav beträffande hydrolytisk stabilitet har inte specificerats i standarden. Forskarna kommer att föreslå att ovanstående framtagna metod för bestämning av hydrolytisk stabilitet införs i standarden vid kommande revidering. RENGÖRING PROJEKTANSVARIG: MARTIN SVENSSON, YTKEMISKA INSTITUTET (PROJEKTNR , ), JOHAN BERG, ANN SEGERBORG- FICK, SVENSKA LANTMÄNNEN FOU, BINOL FILIUM AB, YTKEMISKA INSTITUTET, KM MILJÖTEKNIK (PROJEKTNR ) Det har visat sig att rapsoljemetylestrar (RME) fungerar bra som rengörings- och avfettningsmedel. Fördelen med vegetabiliska estrar är att de är icke-flyktiga, icketoxiska och biologiskt nedbrytbara. EU-ansökan om forskningsmedel Ytkemiska institutet (YKI) har i nära samarbete med Svenska Lantmännen (SLR) utformat en ansökan till EU:s forskningsprogram för fiske- och jordbruk (FAIR), angående forskning om vegetabiliska oljor för rengöringsändamål samt som tillsats i växtskyddsmedel. Projektet fick en god bedömning i första expertgranskningen men lyckades inte gå igenom den andra omgången. I avvaktan på besked om ett större EU-projekt påbörjades en undersökning av de ytkemiska egenskaperna hos vegetabiliska oljor, bl.a. för att få en indikation på lösningsmedlets förmåga att lösa smuts och föroreningar (Martin Svensson). Kvaliteten varierar från olika leverantörer Undersökningarna visar att RME är blandbar med en mängd lösningsmedel, såväl polära som opolära eftersom rapsmetylester har både polära och opolära egenskaper. 10

12 Figur 4. Studier har visat att rapsmetylester (RME) fungerar bra som rengörings- och avfettningsmedel. Forskarnas livscykelanalys har dessutom visat att det RME-baserade avfettningsmedlet Agrol Bio är miljömässigt mer fördelaktigt än ett alternativ baserat på mineralolja. Foto: Bengt Ekberg, SVA. RME bör därför kunna lösa upp både vatten- och fettlösliga föroreningar. Studierna visar också att polariteten hos RME kan variera från olika leverantörer (Martin Svensson). Mikroemulsion ett fungerande system Forskarna har utfört fasstudier med blandningar av RME och vatten och ytaktiva ämnen (tensider). Ett exempel på fungerande system är mikroemulsioner, d.v.s. emulsioner där oljedropparna är så små att emulsionen blir optiskt klar och aldrig separerar. En mikroemulsion med olika tensider, RME och vatten är ett system som kan lämpa sig för både avfettning och vatttenlöslig smuts (Martin Svensson). Packningar kan påverkas Undersökningarna visar att detaljer av elastomera material, t.ex. plast eller gummi, kan svälla i kontakt med RME. I maskiner som ofta kommer i kontakt med RME, bör man således välja packningar av annat material än gummi (Ann Segerborg-Fick). Skumningbildning kan avhjälpas Skumbildning kan vara ett problem, särskilt för rengöring av processutrustning inom livsmedelsindustrin där inga rester av rengöringsmedlet får vara kvar. Försöken visar att skumbenägenheten kan minskas markant genom tillsats av skumdämpande ämne samt att ju mer utspädd 11

13 grundformuleringen är desto bättre blir den skumbrytande förmågan vid tillsättningen (Ann Segerborg-Fick). Oljeavskiljning med olika metoder Oljehaltigt avloppsvatten från t.ex. biltvättar måste avskiljas i en oljeavskiljare och därefter behandlas, eftersom det innehåller föroreningar som är skadliga för vattenorganismer. Ett avfettningsmedels innehåll av tensider (t.ex. RME) kan medverka till att problem uppstår vid reningen av avloppsvattnet. Därför har forskarna undersökt hur man på bästa sätt kan skilja av oljefasen ur en mikroemulsion baserad på RME. Bäst resultat visade man sig få genom sedimentering, kemisk behandling och membranfiltrering. En fördelaktig blandning har visat sig vara 20 procent Tensidmix, 60 procent RME och 20 procent vatten (Ann Segerborg-Fick). Miljömässigt bättre än fossilt alternativ I en livscykelanalys har det RME-baserade avfettningsmedlet Agrol Bio jämförts med ett mineraloljebaserat alternativ. RME-alternativet har visat sig vara miljömässigt mest fördelaktigt, och bedöms därför vara konkurrenskraftigt på marknaden. Den miljöässiga styrkan är främst att RME-produkten i högre grad utgörs av förnyelsebara biologiska råvaror. Den RME-baserade produktens miljömässiga svaghet är främst det ökade bidraget till övergödning från växtodlingen. RME ger också ett bidrag till försurning och förbrukning av fossila råvaror. Den relativt stora förbrukningen av fossila råvaror förklaras främst av en energikrävande odling samt av att metanol (från fossil råvara) används vid framställningen av RME (Ann Segerborg-Fick). DRIVMEDEL Utveckling av miljövänligare drivmedel PROJEKTANSVARIG: ANN SEGERBORG-FICK, SVENSKA LANTMÄNNEN, KONTAKTPERSON: HANS-ARNE ERIKSSON, AGROOIL, STOCKHOLM (PROJEKTNR ) Svenska Lantmännen har under en period på nästan tre år arbetat tillsammans med OK Petroleum för att finna ett kommersiellt koncept för RME som drivmedel. Forskarna kan idag konstatera att låginblandning av RME i Miljöklass 1 diesel (Mk1) ger en fördelaktig emissionsbild samtidigt som RME fungerar som en funktionsförbättrare för Mk1. Flera prestandatester har utförts I detta projekt har Statens Maskinprovningar på uppdrag av Svenska Lantmännen och AgroOil, som är ett dotterbolag till Svenska Lantmännen, utfört en studie vad gäller prestanda och hållbarhet hos låginblandad RME i Miljöklass 1 diesel. Prestandastudier har utförts både i rigg och i fält för att få dokumentation av hur prestandan förändras, genom att dels blanda i RME i Mk1-diesel, dels köra AgroLight jämfört med Diesel D32 (traditionell vinterdiesel). SLF har finansierat ytterligare ett projekt vad gäller AgroLight, men resultaten därifrån är konfidentiella. Framgångsrik lansering av nytt drivmedel AgroOil lanserade 1995 produkten AgroLight, som är en låginblandning av RME i Mk1-diesel för att kunna erbjuda kunderna en miljöanpassad diesel med förbättrade egenskaper som dessutom är delvis biobaserad. Drivmedlet har blivit en framgång, och försäljningen har ökat med 50 procent sedan Huvudsakligen används AgroLight i jordbruksmaskiner, men även i skogsmaskiner och entreprenadmaskiner. Idag innehåll- 12

14 Rening av råglycerol från RME PROJEKTANSVARIG: KENNETH WIBRÅN, SVENSKA ECOBRÄNSLE AB, SVEN NORUP, KNISLINGE (PROJEKTNR ) Vid framställning av RME får man en restfraktion bestående av råglycerol som utgör ca procent av RMEproduktionen. Renad glycerol är efterfrågad på marknaden och används i foder, läkemedel och kosmetika. Därför är det önskvärt att på ett ekonomiskt lönsamt sätt rena fram glycerolen ur råglycerolen för att på så vis göra framställningen av RME mer lönsam. Mot bakgrund av detta har Svenska Ecobränsle undersökt lönsamheten i en ny metod för att rena fram glycerol ur råglycerol; tangentiell flödesfiltrering (TFF). Figur 5. AgroLight är en miljöklass 1-diesel med 2 procents inblandning av RME. Drivmedlet används i dagsläget framför allt i lantbruksmaskiner, men även i skogs- och entreprenadmaskiner. Foto: Bengt Ekberg, SVA. Fungerar men för dålig lönsamhet Syftet med studien har varit att optimera driftsförhålllanden för metoden att utvinna glycerol ur råglycerol. Metoden, som är billigare än befintliga metoder, baseras på filtrering i flera steg. Studien visar att filtreringen fungerar bra. Vid separering av 100 kg råglycerol bildas 70 kg bottenfas och ur denna är det möjligt att utvinna 42 kg glycerol. Däremot är kapaciteten i filtret för liten och lönsamheten för låg för att tekniken ska kunna vara ekonomiskt försvarbar. Tekniken kan dock användas vid rening av mindre mängder råglycerol för direktförsäljning till läkemedels- och livsmedelsindustrin som ställer höga krav på glycerolens renhet. ler AgroLight 2 procent RME. De förbättrade smörjegenskaperna, liksom den bättre konsistensen (viskositeten) uppnås redan vid 1 procents inblandning, men en högre inblandning eftersträvas för att förbättra bränslets miljöprofil. Målet är en inblandning på 5 procent, men för närvarande hindras detta av skattetekniska skäl. 13

15 Växtoljor löser alkydfärger bra Studien visar bl.a. att växtoljorna är goda lösnings- eller spädningsmedel för alkydoljefärger, men att torktiden förlängs med minskande grad av omättnad. Metylestrarna är också goda spädare, men ger färgen längre torktid. Rönen visar på behovet att bättre förstå torkningsmekanismerna i oxidativt torkande (reagerar med luftens syre) färgskikt. Växtoljorna förändrar också filmegenskaperna så att filmerna blir mjukare, vilket inte bara är negativt. Den ökade filmelasticiteten innebär bättre följsamhet med träunderlagets rörelser. Utvändigt trä är under året utsatt för stora klimatväxlingar vilket också påverkar träets dimensioner. TRÄSKYDD PROJEKTANSVARIG: PETER BAELING, SVENSKA LANTMÄNNEN (PROJEKTNR ) Syftet med projektet har varit att kartlägga de förutsättningar som gäller då växtoljor och derivat därav skall användas som råvara i färger, främst avsedda för måleri på trä. Växtoljor används dels som spädnings- och bindemedel, dels som råvara i alkydtillverkningen. De växt oljor som i första hand bedöms vara aktuella är dels traditionell linolja, dels andra växtoljor från det växtförädlingssortiment som framkommit i Svalöf Weibulls oljeväxtförädlingsarbete. Linolja är en sedan länge beprövad råvara vid färgtillverkning, medan t.ex. rapsolja har för dåliga torkegenskaper för att ensam ingå som råvara i färg och lack. ALKYDFÄRGER Alkyder tillhör de vanligaste bindemedlen idag och fördelarna framför de mer traditionella linoljefärgerna är bl.a. snabbare torkning och bättre glanshållning. Alkyder framställs genom att reagera ftalsyra, fettsyror (olja) samt flervärdig alkohol (t.ex. glycerol). Färgens egenskaper bestäms bl.a. av oljehalten. Den aktuella oljan påverkar t.ex. torktid, glans, gulning och beständighet. 14

16 FÖRÄDLING FÖR NYA OLJEKVALITETER Höjd oljesyrahalt PROJEKTANSVARIG: LENA BENGTSSON, BO GERTSSON, SVALÖF WEIBULL AB (PROJEKTNR ) Industrins krav på rapsolja föreskriver en oljesyrahalt på över 80 procent och en låg halt (under 3 procent) linolensyra. I detta projekt har forskarna arbetat för att genom konventionell växtförädling eller genteknik ta fram odlingsvärda sorter av höstraps med minst 80 procent oljesyra och 5 procent linolensyra och vårraps med minst 80 procent oljesyra och 3 procent linolensyra. Ny vårapssort - Corona Figur 6. Gener från Crepis alpina till vänster och Crepis palaestina har överförts till lin och raps för att ge produktion av fettsyrorna crepensyra och vernolsyra, som båda har potentiell användning i industrin. Foto: Stem Stymne, SLU. Målet att ta fram odlingsvärda sorter av höst- och vårraps med minst 80 procent oljesyra och låg halt linolensyra har inte nåtts. Ett etappmål är dock vårrapssorten Corona med mer än 75 procent oljesyra, som tagits in på den nationella engelska sortlistan och därmed även på EU:s gemensamma lista. Corona är därmed tillåten för odling även i Sverige. Corona är ungefär lika bra som Maskot (dominerande marknadssort) när det gälller agronomiska egenskaper men når inte upp till Maskots nivå när det gäller avkastningsförmåga. Den nya sorten Corona används bl.a. av företaget Fröbacken i Vallentuna, som kallpressar oljan och levererar direkt till restauranger som frityrolja. Lovande förädlingsmaterial Genom förädlingsarbetet har förädlarna fått fram ett lovande förädlingsmaterial. I höstraps har det visat sig svårt att nå oljesyrahalter mycket över 75 procent. Däremot är det möjligt att nå linolensyrahalter på 3 procent. I vårraps har korsningar med låglinolenmaterial utförts och den bästa linjen i detta material hade en procentenhet högre oljesyrahalt än Corona och en linolensyrahalt på 2,6 procent. Jämfört med Corona hade linjen en kraftigare vegetativ utveckling, styvare stjälk, något senare mognad och lägre angrepp av Verticillium. Råfettskörden (d.v.s. den totala oljehalten) var 2,3 procentenheter högre än hos Corona vilket innebär att den ligger i nivå med Maskot. Linjen ligger i år (2000) i officiell prövning, för att om resultaten faller väl ut, kunna tas upp på sortlistan. Nya fettsyror i oljorna PROJEKTANSVARIG: STEN STYMNE, INST FÖR VÄXTFÖRÄDLING, SLU (PROJEKTNR ) Nästan alla oljegrödor innehåller fröolja som domineras av fem vanliga fettsyror (palmitinsyra, stearinsyra, oljesyra, linolsyra och linolensyra), som är av begränsad användbarhet för den kemiska industrin. Växtriket som 15

17 helhet uppvisar dock enorm variation i fettsyror i fröoljor med nära 1000 olika fettsyror karakteriserade. Vissa av dessa skulle vara lämpade för teknisk industri i produktion av plaster, lacker, färger, smörjmedel m.m. om de kunde erhållas i stora mängder till rimliga kostnader. Två gener för värdefulla fettsyror identifierade Forskarna har isolerat två gener från vilda växter som ansvarar för produktion av två potentiellt värdefulla fettsyror för tekniskt bruk, och fått dessa fettsyror producerade i transgena växter. De aktuella fettsyrorna är crepenynsyra som är en omättad fettsyra och har potential att användas i smörjmedel och färger, samt vernolsyra som har användning som mjukgörare i plaster och som reaktiva fettsyror i färger och lim. Dessa fettsyror återfinns idag inte i några av våra oljegrödor. Hittills inga höga halter Från växten Crepis alpina (se figur 6)har forskarna isolerat genen Crep1 som skulle kunna ge upphov till högre halt crepensyra. Genen överfördes till modellväxten backtrav och de transformerade växterna hade upp till 25 procent crepensyra i första generationens frön. Vid överföring av genen till raps och lin har dock inte högre halter än 2 procent erhållits. Frön från Crepis palaestina innehåller 60 procent vernolsyra. Forskarna har isolerat en gen från Crepis palaestina som i modellväxten backtrav har gett upp till 15 procent vernolsyra i fröoljan. Vid överföring av genen till raps och lin har dock inte högre halter än 5 procent erhållits. Söker gen för nya fettsyrekvaliteter PROJEKTANSVARIG: JAN MEYER, SVALÖF WEIBULL AB (PROJEKTNR ) Förädlarna letar efter en speciell variant av den gen som kodar för enzymet delta-9-desaturas, som gör mättade fettsyror omättade genom att lägga till en dubbelbindning. Den gen som finns i raps kodar för ett enzym som omvandlar palmitinsyra (16:0) till palmitoleinsyra (16:1). Denna gen ska sedan användas i förädlingen av rapssorter med ny fettsyrasammansättning. Palmitoleinsyran sänker oljans smältpunkt utan att påverka dess oxidationsbenägenhet, vilket är särskilt intressant för tillverkning av smörj- och hydrauloljor. Forskarna har till raps och modellväxten backtrav överfört en gen som kodar för ett delta-9-desaturas från växten Macadamia integrifolia, vars frön kan innehålla mycket höga halter (35 procent) av fettsyran 16:1. Genöverföringen lyckades, men gav inte önskvärt resultat. Samtidig har andra forskargrupper nu hittat andra sätt att åstadkomma höga halter 16:1 i transgena växter, varför forskarna har lagt ner detta projekt. Pågår försök med havregen Forskarna har också sökt efter en närbesläktad gen som kodar för ett enzym (hydroxylas) som istället för dubbbelbindning introducerar en hydroxygrupp (-OH) i fettsyran. Oljor med sådana fettsyror är speciellt intressanta för tillverkning av tensider men även smörjoljor. Forskarna har undersökt tre olika gener från växten Nerium oleander. Ingen av dessa visade sig dock koda för det sökta hydroxylasenzymet. För närvarande undersöks en gen från havre. Det har dock varit betydande svårigheter att klona en fullständig gen, och därför har inga transformeringsförsök med denna gen kunnat påbörjas ännu. Ett enzym är ett protein som fungerar som katalysator för en specifik biokemisk reaktion. 16

18 STÄRKELSE V äxterna lagrar näring i form av stärkelse, som finns i två former; amylos och amylopektin. Amylos är en ogrenad form av stärkelse, uppbyggd av glukosenheter hoplänkade i kedja av α-1,4-bindningar, som gör att de långa stärkelsemolekylerna bildar spiralform (se fig 7 och 8). Amylopektin är uppbyggd på samma sätt, men har också en förgrening vid ungefär var 30:e glukosenhet. Förgreningsbindningen kallas α-1,6-bindningar (se fig 7 och 8). Amylos består av några tusen glukosenheter, beroende på art och miljöförhållanden. Antalet glukosenheter i amylopektin varierar från 2000 till Potatisstärkelse innehåller ca 80 procent amylopektin och 20 procent amylos. Amylopektin och amylos har p.g.a. sina strukturella skillnader olika egenskaper. Som exempel kan nämnas att amylopektin är stabilare i vattenlösning än amylos, medan amylos är en bättre filmbildare än amylopektin. Potatisstärkelse Potatissorter (Solanum tuberosum) med hög stärkelsehalt odlas för upparbetning inom stärkelseindustrin. Huvudkravet på stärkelsepotatisen är att de ska ge högsta möjliga stärkelseskörd per arealenhet. Lyckeby Stärkelsen anger att normalskörden är 40 ton/ha med 19 procents stärkelsehalt (torrsubstans). Variationerna i skördenivå är stora. Stärkelsehalten kan variera mellan 17 och 25 procent och skördarna allt mellan 30 ton/ha upp till 60 ton/ha. Stärkelsepotatis odlas framför allt i Blekinge och Kristianstads län. Odlingen omfattar totalt ca 8000 hektar. En stor del av den svenska potatisstärkelsen används inom landet men exporten är betydande. Potatisstärkelseproduktionen i Sverige är ca ton. Genom att blockera den gen som kodar för amylos har Amylogene HB fått fram en potatis som enbart består av amylopektin i stärkelsen (kommersiell potatislinje, i fält för första gången 1993 (pers. medd Per Hofvander). På motsvarande sätt arbetar man med att blockera den gen som styr produktionen av amylopektin för att få fram en amylospotatis (Databank industrigrödor). Figur 7. Amylos är en ogrenad form av stärkelse uppbyggd av glukosenheter hoplänkade i kedja av α-1,4-bindningar. Amylopektin är en grenad form av stärkelse som innehåller förgreningsbindningar som kallas α-1,6-bindningar. Figur 8. Amylos (till vänster) är en ogrenad form av stärkelse medan amylopektin har förgreningar vid ungefär var 30:e glukosenhet. P.g.a. dessa strukturella skillnader har amylos och amylopektin olika egenskaper 17

19 ANVÄNDNINGSOMRÅDEN STÄRKELSE skikt är att tillföra vaxerna i form av en dispersion* av partiklar (AKD) eller droppar (ASA). Stärkelsen fungerar som en skyddskolloid, som håller vaxpartiklarna ifrån varandra och hindrar dem att klumpa ihop sig. Stärkelsen bidrar också till att öka attraktionskraften mellan vaxpartiklarna och pappersfibrerna, vilket gör att partiklarna fastnar på fibrerna istället för att följa med vattnet på pappersmaskinen. S tärkelse används i två huvudområden; livsmedelsstärkelser (t.ex. chark och konfektyr) och stärkelser för tekniska ändamål (t.ex. papper, lim, läkemedel). I många fall krävs att stärkelsen modifieras för att passa en specifik industriell tillämpning. En del av stärkelsen är därför kemiskt eller fysikaliskt modifierad, den största delen är dock hydrolyserad stärkelse i form av glukos och fruktos som används som sötningsmedel (Per-Ola Nilsson). Stärkelse vid papperstillverkning PROJEKTANSVARIG: PER-OLA NILSSON, LYCKEBY STÄRKELSEN (PROJEKTNR ) Pappersindustrin använder bl.a. oxiderade eller katjoniska stärkelser för att förbättra papperets egenskaper såsom tryckbarhet, ytstyrka, och torrstyrka. Katjoniserad stärkelse används också för att stabilisera vaxdispersioner* som används för att göra papper och kartong vattenavstötande (hydrofob). Den aktiva komponenten i en vaxdispersion är vanligtvis alkylketendimerer (AKD) eller alkylsuccinylanhydrider (ASA) som är olösliga i vatten. Det enda sättet att få ett jämnt vattenavstötande Undersökning av amfifil stärkelse Syftet med projektet var att undersöka viktiga samband mellan struktur och egenskaper hos amfifila stärkelser, och då främst inom området emulsionsstabilisering. En amfifil stärkelse har modifierats så att den består av både hydrofila (vattenlösliga) och hydrofoba (vattenavstötande) grupper. Amfifila stärkelser används idag i livsmedelstillämpningar, men för tekniska användningsområden såsom vaxemulsioner är erfarenheten liten. Hypotesen var att en amfifil stärkelse skulle kunna möjliggöra en lägre vattenhalt i vaxdispersionen (minskade lagrings- och transportkostnader), samt bidra till en ökad limningsefffektivitet genom att ett ökat antal hydrofoba grupper. Bättre vattenavstötning men sämre lagringsstabilitet Resultaten visar att den amfifila stärkelsen gav papper med en bättre vattenavstötande effekt, särskilt vid låg dosering. Däremot ledde ökningen av antalet hydrofoba (ej vattenlösliga) sidokedjor till försämrad lagringsstabilitet hos vaxdispersionen. Forskarna tror att detta beror på att de * Dispersion = en blandning av två eller flera faser som är olösliga eller begränsat lösliga i varandra, där den ena bildar fasta partiklar, vätskedroppar eller gasbubblor i den andra. Emulsion = en dispersion av olika vätskefaser 18

20 hydrofoba sidokedjorna på stärkelsemolekylerna dras tillvarandra (associerar) (se fig 10), vilket leder till att partiklarna klumpar ihop sig och emulsionen skiktar sig. Däremot förbättras stabiliteten om koncentrationen sänks. Lagringsstabiliteten är mycket viktig. Dispersionen måste tåla lagring i flera veckor. Instabilitet yttrar sig i att dispersionen blir mer trögflytande och/eller skiktar sig vilket leder till avsättningsproblem, svårigheter att dosera dispersionen och försämrad limning. Forskarna arbetar vidare för att åstadkomma bättre lagringsstabilitet. Stärkelse som bärare av biologiskt aktiva ämnen PROJEKTANSVARIG: ANN-CHARLOTTE ELIASSON, AVD F LIVSME- DELSTEKNOLOGI, LUNDS UNIVERSITET (PROJEKTNR ) I detta projekt har forskarna undersökt möjligheten att binda in biologiskt aktiva ämnen, t.ex. läkemedel, pesticider, herbicider och aromämnen, till stärkelse genom att utnyttja stärkelsens förmåga att bilda komplex med olika substanser. Genom att det biologiskt aktiva ämnet binds till stärkelse kan det erhålla skydd mot t.ex. oxidation, och det finns också möjlighet att åstadkomma en kontrollerad frisättning. Forskarna har kunnat visa att: amylos kan komplexbinda substanser med kedjelängder på kolatomer (t.ex. fettsyror och monoglycerider). varken propansyra eller butansyra (korta fettsyror som gör nytta i tjocktarmen) kan bilda komplex med amylos. dubbelbindningar i kolkedjan är inte något hinder för komplexbildning, så även t.ex. nyttiga långa fleromättade fettsyror kan bindas in. även en substans med ringstruktur kan inkluderas i komplex (t.ex. smakämnet menton). under lämpliga processförhållanden (tid, temperatur, vattenhalt) kan olika former av komplex bildas. Dessa tål värme och enzym nedbrytning olika bra varför olika tillämpningar kan tänkas för de olika formerna. komplexbildningen minskar mängden resistent stärkelse (d.v.s. sådan stärkelse som inte bryts ned under matsmältningen), samtidigt som den kan öka mängden långsamt nedbrytbar stärkelse. Figur 10. Föreslagen mekanism för sterisk stabilisering (att partiklarna hålls isär) och hydrofob association. Hydrofob association är ett välkänt fenomen för amfifila polymerer i lösning och beror på att polymerens hydrofoba segment inte vill befinna sig i vatttenfasen utan tenderar att bilda aggregat. 19

21 FÖRÄDLING FÖR NYA STÄRKELSEKVALITETER Undersökning av hur amylopektin bildas i potatis PROJEKTANSVARIG HÅKAN LARSSON, INST FÖR VÄXTBIOLOGI, SLU, (PROJEKTNR ) Stärkelseprojektet initierades av Håkan Larsson och professor Lars Rask i början av 90-talet. Syftet har varit att kartlägga syntesen av den förgrenade formen av stärkelse, amylopektin, i potatis; d.v.s. vilka enzymer som deltar, vad varje enzym utför, och vilka gensekvenser som kodar för vilka enzymer. Det långsiktiga målet är att öka kunskaperna om biosyntesen av stärkelse och att kunna framställa potatissorter som producerar stärkelsekvaliteter som industrin är intresserad av. Först i världen med enzym SBE-II Fram till 1995 hade doktoranden Jamshid Khoshnoodi renat fram stärkelseförgreningsenzym I (SBE-I) från potatisknöl och isolerat genkopior för enzymet. Genom Clas-Tomas Larssons arbete som började 1995 kunde forskarna som första forskargrupp i världen påvisa och klona ett andra förgreningsenzym (SBE-II) från potatis. Eftersom fyndet av SBE-II var av stort industriellt intresse inlämnades en nationell patentansökan. Vid sidan av SBE-II kunde forskarna påvisa ytterligare sex enzymer i stärkelsekornen som deltar i biosyntesen av stärkelse. Ett av dessa är R1-enzymet, för vilket Hao-Jie Chen isolerat och sekvenserat en genkopia som kodar för hela enzymet. Enzymerna producerar förgreningarna Forskarnas hypotes är att enzymerna SBE-I och SBE-II vid förgreningsprocessen framför allt producerar kedjor med 6 glukosenheter som sedan förlängs av ett annat enzym till glukosenheter. Dessutom producerar SBE-I kedjor om ca 30 glukosenheter som troligen förlängs av ytterligare ett enzym till den fraktion kedjor med 40 glukosenheter som återfinns i amylopektin. Bland annat dessa frågeställningar studeras i transgena potatisplantor som forskarna framställt. Bägge SBE-enzymerna antas producera en förgrening (figur 11) genom att först klyva en α-1,4-bindning i en linjär glukoskedja och sedan bilda en förgrening genom att binda den ena kedjan till den andra (eller en helt annan linjär kedja) med en α-1,6-bindning. Enzymet Figur 11. SBE-enzymet bildas i ribosomen, enligt den ritning som transporterats dit från genen i cellkärnan. Enzymet transporteras sedan till amyloplasten där den deltar i stärkelsesyntesen. Bild efter skiss från Håkan Larsson. 20

22 SBE-I är mer aktivt på relativt långa ogrenade glukoskedjor medan SBE-II förefaller ha en högre aktivitet på kortare kedjor (Ulrika Rydberg opublicerade resultat). Effekterna studeras i transgena plantor Enzymernas roller studeras i transgena potatisplantor. Baserade på forskarnas upptäckt av SBE-II producerades vid Svalöf Weibull AB t.ex. GMO-potatis med nedreglerad SBE-II, vilket gav förhöjda halter av ogrenad stärkelse i knölarna (Per Hofvander opublicerade data). Forskarna har nu påbörjat ett mer omfattande arbete att framställa GMO-potatislinjer med nedreglering av det stärkelserelaterade enzymet SBE-I samt R1-enzymet. Stärkelse från dessa plantor analyseras under år Hittills har forskarna framför allt undersökt potatislinjer med båda enzymerna nedreglerade. Här har man lyckats få fram linjer med upp till ca 88 procent amylos i fältodling. Högamylos-potatisen har också mycket högre fosfathalt än konventionell potatisstärkelse, ungefär tre gånger högre. De resultat som kommit fram vad gäller SBE-II-nedreglering tyder på att man når en stärkelse som ligger mellan konventionell postatisstärkelse och den riktigt höga amyloshalten ovan. Försök för att höja stärkelsehalten i potatis PROJEKTANSVARIG: PER HOFVANDER, AMYLOGENE HB, C/O SVALÖF WEIBULL AB (PROJEKTNR ) Forskarna undersöker möjligheten att höja stärkelsehalten Försök för att höja amyloshalten i potatis PROJEKTANSVARIG: PER HOFVANDER, AMYLOGENE HB, C/O SVALÖF WEIBULL AB (PROJEKTNR ) Det långsiktiga målet med detta projekt är att framställa industriellt intressant potatis med stärkelse av högamylostyp, samt att bestämma två olika förgreningsenzymers betydelse för stärkelsens inlagring, sammansättning och struktur. Forskarna har arbetat för att ta fram tre typer av potatis, en typ med SBE- I nedreglerat, en med SBE-II nedreglerat och en med båda enzymerna nedreglerade. Mycket arbete har lagts ned på utveckling av fungerande genkonstruktioner som kan åstadkomma nedregleringen. Har uppnått 88 procent amylos Figur 12. Stärkelsegranulerna i amylospotatis (till höger) får en annan struktur än stärkelsegranulerna amylopektinpotatis (till vänster). Foto: Per Hofvander, Amylogene HB Figur 13. Högamylosstärkelse (till vänster) ger tjockare gel än vanlig potatisstärkelse. Bilden visar droppar med 5 procent stärkelse i vatten gelatiniserad med värme. Foto: Per Hofvander, Amylogene HB 21

23 WAXY-STÄRKELSE I Kina hittades i början på 1900-talet en form av mutation i majsplantan som gav upphov till att blad och kolvar var överdragna med ett vaxskikt, varför den kallades waxy. Stärkelsen i denna mutant visade sig bestå av nästan uteslutande amylopektin (ca 98 procent). och stärkelseskörden i potatis, för att göra potatis-stärkelse mer konkurrenskraftig. För att höja stärkelsehalten skulle det behövas ett enzym som inte svarar på potatisens egen hämning av stärkelsebildningen. Bland annat har forskarna arbetat med att överföra en gen för ett intressant enzym från jäst till potatissorterna Prevalent, Producent, Vebeca, Dinamo (fabrikspotatis) och Desirée (matpotatis). Fältförsöken 1998 gav dock ingen ökning av stärkelsehalt eller stärkelseskörd. Forskarna har också försökt isolera gener för motsvarande enzym från modellväxten backtrav (Arabidopsis thaliana). Idag finns tre gener definierade och analyser pågår. Test av stärkelse från korn PROJEKTANSVARIG: PER T PERSSON, LYCKEBY STÄRKELSE (PRO- JEKTNR ) Framställning av stärkelse från korn till livsmedelsindustrin skulle kunna vara ett nytt användningsområde för korn. Speciellt intressant för industriell tillämpning är s.k. waxystärkelse (hög halt amylopektin), som tål processerna i livsmedelsindustrin bättre än annan stärkelse (har bättre kokstabilitet). De stora naturliga genetiska variationerna i kornsläktet liknar dem som finns inom majssläktet. Därför blir kornet extra intressant för svenska förhållanden då korn är bättre anpassad för odling i vårt klimat än majs. Då dessutom mutationerna som ger olika stärkelsekvaliteter finns naturligt inom släktet, kan traditionell korsningsförädling användas för att erhålla kvaliteter som är av speciellt intresse för industrin. Det är däremot inte känt vilka korngener som styr vilka stärkelseegenskaper. Majsplantan är betydligt mer undersökt och många olika stärkelsepåverkande gener har beskrivits. Majsstärkelse dominerar De s.k. waxystärkelserna utgör idag stabiliseringsmedel till industriellt producerade livsmedel där det finns krav på att stärkelsen är stabil mot gelning så att konsistensen i livsmedlet inte förändras och släpper vätska under lagringstiden eller efter att produkten har frysts och på nytt tinats upp. För att klara detta är waxymajsstärkelsen som används idag kemiskt derivatiserad. Idag produceras uppskattningsvis ton waxystärkelse av majs och ca 80 procent av denna används i livsmedelsindustrin. Waxystärkelserna (eller amylopektinstärkelserna som de också kallas) används även inom den tekniska industrin, framför allt inom pappersmassaindustrin. Nya metoder utvecklade I detta projekt har forskarna undersökt hur olika korngenotyper påverkar förklistrings-/svällningsegenskaperna i renframställd stärkelse. Förhoppningen har varit 22

24 att finna sorter där stärkelsen kan användas i sin ursprungliga form i livsmedelsproduktionen utan behov av kemisk derivatisering. För att kunna utföra detta arbete har forskarna utvecklat metoder för: spektrofotometrisk analys av amylosinnehållet i stärkelse, att bestämma frys/tö-stabilitet (förmågan att hålla sin konsistens och vätskebindning efter frysning och upptining) i stärkelselösningar och få ett reellt mätvärde som direkt kan jämföras med andra stärkelser, att erhålla svällningsprofiler vid förklistring av stärkelse vid tillgång på små provkvantiteter (från 50 mg och uppåt). Kornstärkelse har mycket god kvalitet Resultaten från denna studie, liksom flera internationella studier, visar att stabilitetsegenskaperna i amylopektin från korn är mycket bra, betydligt bättre än från waxy-majsstärkelse. Förklaringen till detta kan vara en hög förgreningsgrad hos stärkelsen, som kan bidra till stabiliteten i vattenlösning. Faktum är att om waxykornstärkelse är ren från föroreningar är dess naturliga stabilitet lika bra som en modifierad waxymajsstärkelse. Svårare utvinning från korn En anledning till att stärkelsebranschen inte kommit igång med stärkelseproduktion från korn är att det är tekniskt svårare att producera stärkelse med hög renhet från waxykorn än från majs. Vid utvinning av stärkelse ur korn är utbytet ca 35 procent av kärnan, vilket är oacceptabelt lite. Utvinningsgraden måste öka till 50 procent för att göra storskalig framställning intressant. Skälet till den låga utvinningsgraden är svårlösliga proteiner, som binder stärkelse under utvinningsprocessen. Resultat från denna undersökning visar att problemet att bli av med proteinresterna kan lösas genom att justera ph till ett område där de specifika olösliga proteinerna är mer lättlösliga (ph>11,5). En viss fraktion glutenliknande proteinrest finns då kvar som inte är löslig vid denna miljö, men den kan relativt enkelt avskiljas mekaniskt. Två lovande korsningar funna Forskarna har hittat två waxykorsningar (Waxy AZHUL och Yon-M-Kei 286) med extremt goda frys/töegenskaper som samtidigt verkar innehålla hög halt amylopektin och är nästan helt fria från amylos. Dessa korsningar gör det möjligt att erhålla fullt lagringsstabila stärkelser utan kemisk derivatisering. Sedan projektet avslutats har dessa korsningar ingått som genkälla i förädlingen av nya odlingsvärda sorter i Sverige. Avkommor från korsning av waxy -linjer med högamylos -linjer får en stärkelsekvalitet av amylopektinkaraktär, men där amylopektinets sammansättning förändras. Stärkelse från denna avkomma blir mycket mer svårkokt, vilket innebär att koknings-, skjuvnings- och ph-stabiliteten förbättras avsevärt. Svällningsprofilen beskriver hur stärkelsegranulerna förklistrar och sväller upp under uppvärmning. Kokstabiliteten beskriver hur väl viskositeten (konsistensen) i en fullt uppvärmd lösning bibehålls under en viss tid. 23