Steviaplanter af den bredbladede type i marken ved Institut for Fødevarer i Årslev den 3. oktober 2014. (Foto: Kai Grevsen). Udvikling af et dansk økologisk steviasødemiddel Dyrkningsforsøg har vist, at stevia udmærket kan dyrkes økologisk i Danmark med acceptable udbytter og højt indhold af steviolglykosider. Et nyudviklet økologisk steviasødemiddel ønskes anvendt i produktionen af økologiske fødevarer. Kai Grevsen og Jørn Nygaard Sørensen Aarhus Universitet, Institut for Fødevarer, kai.grevsen@food.au.dk Foto: Kai Grevsen Institut for Fødevarer har siden september 2013 ledet et 4-årigt GUDP-finansieret projekt med stevia, som er en plante med et naturligt sødestof i bladene. Formålet med projektet er at udvikle et økologisk sødemiddel uden kalorier baseret på dansk økologisk dyrket stevia. En meget stor del vores økologiske fødevareproducenter har vist stor interesse for at få et sådant økologisk sødemiddel, der kan erstatte sukker. I EU findes der endnu ikke et tilladt økologisk sødemiddel baseret på steviaplanten.
Stevia Steviaplanten (Stevia rebaudiana L.), der oprindeligt vokser i Paraguay i Sydamerika, indeholder i bladene en række sødestoffer, som benævnes steviolglykosider. Der kan være helt op til 12-15 procent steviolglykosider i bladenes tørstof. Disse sødestoffer er op til 300 gange sødere end sukker (sakkarose). Et af de sødeste og mest velsmagende steviolglykosider er rebaudosid A (RebA). Steviosid, RebA og RebC er dem, der er mest af i bladene. Steviolglykosider indeholder ingen energi (kalorier) og påvirker ikke blodsukkeret, hvilket i et sundhedsmæssigt perspektiv gør dem til velegnede alternativer til sukker som sødemiddel i forarbejdede fødevare-produkter. Steviaplanten er en flerårig busk fra Sydamerika. I Danmark kan den dog kun dyrkes som en enårig kultur på grund af frost. Vi har dog fordel af lange dage og meget lys. Planten er en kortdagsplante (blomstring når daglængden er mindre end 13 timer) og går derfor ikke i blomst under danske himmelstrøg før meget sent på året, hvilket resulterer i mange blade til høst. EU-lovgivning Siden 2011 er oprenset steviolglykosid fra steviaplanten godkendt i EU til brug som sødemiddel i konventionelle fødevarer og har fået E-nummeret E960. Det godkendte stevia sødemiddel (E960) skal som tilsætningsstof bestå af mindst 95 procent oprensede steviolglykosider. Selve steviaplanten, samt tørrede blade herfra, er endnu ikke godkendt som fødevare i EU. Dette skyldes, at EU betragter steviablade som Novel Food, og denne forordning siger, at alle nye fødevarer, som ikke har været markedsført i EU før maj 1997, skal forhåndsgodkendes. Der er imidlertid flere lande uden for EU, som anvender planten i fødevareprodukter, blandt andet lande i Sydamerika, Japan, Korea m.fl. Økologiske fødevarer Økologiske fødevareprodukter kan ikke anvende E960 som sødemiddel (tilsætningsstof), da den nuværende kemiske oprensningsmetode af steviolglykosider ved hjælp ion-bytning ikke er i overensstemmelse med de gældende økologiske produktionsmetoder. Der er derfor brug for en ny teknik, der ved vandig ekstraktion og for eksempel membranfiltrering kan oprense steviolglykosider fra økologisk dyrkede steviaplanter. En teknik, som er accepteret til brug i økologiske fødevareprodukter. Dyrkningsforsøg med stevia i Årslev Steviafrø er meget små og kan ikke sås direkte i marken. Det er nødvendigt at lave småplanter i potter til udplantning eller stiklinger fra moderplanter. Flere af de gode sorter findes kun som meristemformerede planter, og vi har måttet opformere dem ved stiklinger fra moderplanter. Det gælder især de tyske kloner/sorter, vi har fået fra firmaerne HortiLab/EUSTAS Gene bank (Telgte, Germany) og Pharmasaat (Artern, Germany). Den eneste frøplante med en nogenlunde spireprocent er fra det canadiske firma Ever Stevia (Toronto, Canada), men planterne bliver mere uensartede i marken, da de er fra åben bestøvning. Dyrkning ved udplantning betyder, at når stevia bliver godkendt, vil der også være et forretningspotentiale i at fremstille økologiske udplantningsplanter i væksthuse fra frø eller stiklinger. Ved Institut for Fødevarer er der udført dyrkningsforsøg med 12 forskellige kloner/sorter i 2014, som viste, at flere gav et godt udbytte af plantemasse og et højt indhold af steviolglykosider. Visse sorter indeholdt op til 9 procent af det mere velsmagende RebA i tørstof. Et vigtigt resultat var også, at man må plante tidligt ud, det vil sige først i maj, for at høste et højt udbytte. Syv af de bedste sorter/kloner blev testet igen i 2015 med tidlig udplantning. Klimaet i 2015 var tæt på
normalen med en kort varmeperiode i juli, en længere i august og faktisk også en midt i november (fig. 1). Figur 1. Lufttemperaturen ved Årslev DMI i 2015. Tiltrækning af steviasmåplanter.
Resultatet fra 2015 viste flere rigtig gode udbytter af biomasse og med udbytter af total steviolglykosid på op til 550 kg/ha (fig. 2). Den bedste klon var F fra HortiLab med et udbytte af RebA (teoretisk) på 375 kg/ha og op til 12 procent steviolglykosid i tørstof fordelt på henholdsvis 8 procent RebA, 3 procent steviosid og 1 procent RebC. Figur 2. Udbytte af tørre blade (tv ø), total steviolglykosider (th ø), RebA udbytte (tv n) og RebA % i tørstof (th n) ved afprøvning i 2015. Resultater fra tidlig udplantning (12. maj) af stevia sorter/kloner og to høsttider omkring 1. oktober (hhv. 14. sep. og 19. okt.). Stevia sort/klon F er en smalbladet type stevia med højt indhold af RebA
Gødningsforsøg Fire niveauer af økologisk gødning i form af Binadan sammen med Monterra og Patentkali blev testet for at finde optimalt udbytte og effekt på steviolglykosid-indhold. Sorten Ever Stevia blev sået d. 10. marts, udplantet d. 26. maj og høstet d. 15. september. Markjordens Pt, Kt og Mgt var henholdsvis 3.0, 12.0 og 5.3. Kg/ha N P K Mg S Ingen gødning 0 0 0 0 0 Binadan 80 80 29 61 10 8 Binadan 160 160 58 122 21 16 Binadan 240 240 87 183 31 24 Monterra 160 160 3 18 1 21 Binadan 160 + Patentkali 160 58 246 51 101 Udplantning af stevia i maj måned.
Figur 3. Forsøg med fire N niveauer i Binadan, desuden Monterra og patentkali i 2015. Resultatet viste en fin positiv korrelation mellem N i Binadan og biomasse (fig. 3), men ikke på indhold af steviolglykosider. Det højeste udbytte af steviolglycosider lå ved 80 kg N/ha, men forskellene var ikke sikre rent statistisk undtagen til ingen gødning. Tilførsel af 160 kg N pr ha med Monterra i stedet for Binadan resulterede i et lidt lavere udbytte, som formodentlig skyldtes mangel på P, K eller Mg. En øget tilførsel af K, Mg og S med Patentkali påvirkede ikke udbyttet. Forsøget gentages i 2016. Høsttidsforsøg To kloner ( C og F fra HortiLab/EUSTAS Gene bank i Tyskland) blev høstet på seks forskellige tidspunkter fra juli til november for at finde relationen til udvikling i biomasse og indhold af steviolglykosider. De to kloner var udplantet 12. maj 2015. Figur 4. Forsøg med 6 høsttider af to kloner i 2015. Udbytte af tørrede blade i t/ha (tv) og udbytte af RebA i kg/ha (th). Resultatet viste et klart toppunkt for højest udbytte af RebA ved høst omkring 1. oktober, især for sort F (fig. 4). Et udbytte på op til 5 ton blade/ha og op til 350 kg RebA/ha er udmærket for europæiske forhold og engangshøst. Forsøget gentages i 2016. Forsøg med forskellig plantetæthed To kloner ( C og F ) blev dyrket ved tre tætheder hhv. 6, 8 og 12 planter/m 2 for at finde optimal plantetæthed for højeste udbytte.
Figur 5. Forsøg med tre plantetætheder 2015. Udbytte at tons tørrede blade(tv) og udbytte af kg total steviolglykosider pr ha (th). Resultatet viste et lineært stigende udbytte med højere plantetæthed, og toppunktet er øjensynligt ikke nået med 12 pl/m 2 (fig. 5). Økonomiske beregninger på meromkostninger viser dog, at det ikke er profitabelt med 12 pl/m 2 i forhold til 6 pl/m 2 på grund af de store udgifter ved tiltrækning og etablering af dobbelt så mange udplantningsplanter. Først, når man kan komme under 70 øre pr plante (her økologiske stiklinger fra moderplanter), vil der være en økonomisk gevinst. Forsøg med dyrkning i høj tunnel En sort (Ever stevia) blev dyrket i høj tunnel med klar plast (0,2 mm) og høstet på tre tidspunkter. Tunellen virkede ikke optimalt og gav kun i gennemsnit 1 C højere temperatur over sæsonen. Figur 6. Forsøg med dyrkning i høj tunnel 2015.
Dyrkning af stevia i en høj plasttunnel. Resultatet gav ikke det forventede merudbytte af biomasse og steviolglykosider, og forsøget bliver ikke gentaget i 2016. Der er alt for store omkostninger ved etablering af tunnel i forhold til merudbytte og pris på tørrede blade som råvare. Forsøg med dyrkning under sort plast på kamme Sorten Ever stevia blev dyrket ved udplantning på kamme dækket med sort plast og vanding gennem siveslanger under plasten. Figur 7. Forsøg med dykning på kamme og under sort plast 2015.
Dyrkning af stevia på plastdækkede bede med siveslanger til vanding under plasten Resultatet viste et pænt merudbytte ved dyrkning med sort plast på kamme og overraskende en højere koncentration af steviolglykosider (fig. 7), en effekt som kunne være interessant at undersøge nærmere. Merudbyttet var dog heller ikke her stort nok til at give en profitabel dyrkningsteknik i Danmark på grund af øgede udgifter til etablering af kamme med plast og siveslanger til vanding. De samlede resultater fra dyrkningsforsøgene viser, at stevia udmærket kan dyrkes økologisk i Danmark med store udbytter og høje indhold af steviolglykosider. Ekstraktion og oprensning af sødestof Membranfiltrering viste sig at være mere vanskelig til oprensning af steviolglykosider end antaget, og der er derfor arbejdet intensivt på oprensning ved andre metoder. Vi er nu nået frem til en fremgangsmåde til oprensning efter principper, der opfylder de økologiske regler (fig. 8 og 9). Det færdige produkt er sirupslignende gul høj-viskøs væske, med 40 procent ren steviolglykosider i tørstof og 70 procent tørstof. Ét gram økologisk 'Stevia Sirup har en sødeevne svarende til cirka 100 gram sukker. Det udviklede sirupsprodukt er i overensstemmelse med de økologiske principper, fordi det ikke er et højraffineret produkt som tilsætningsstoffet E960 (konventionelt stevia sødemiddel), men et mere naturligt udtræk af planten, som stadig har mange af de oprindelige naturlige ingredienser fra steviaplanten.
Figur 8. Kolonne af filtermateriale til fraktionering (tv) og stevia-ekstrakt i alkohol før inddampning (midt). Diagrammet (th) viser koncentration af steviolglykosid i fraktioner. Figur 9. Fraktioner af stevia til op-koncentrering først elueret med alkohol (tv) og sidst vand (th.). Dette produkt, Grøn Stevia Sirup, har været testet af Döhler Denmark (Dairy Fruit) og Thise Mejeri i en økologisk yoghurt med jordbær. Tre produkter: en med ren sukker, en med 30 procent erstatning af sukker med sirup og en med 60 procent erstatning af sukker med sirup. Resultatet af smagstesten var meget positivt for steviasirup. Både Döhler og Thise er positive og vil gerne bruge produktet i deres økologiske produkter, når det er blevet godkendt til økologiske fødevarer i EU. Dyrkningsvejledninger for økologisk stevia Der bliver nu efter de sidste markforsøg lavet dyrkningsvejledninger for dansk økologisk stevia med anvisninger til høst og tørringsteknik. Der bliver også lavet anvisninger til ekstraktion og oprensning både som stevia sirup og (når det lykkes) som et økologisk tilsætningsstof med mindst 95 procent rent steviolglykosid, der ligner det konventionelle blot fremstillet af økologiske steviaplanter og ved økologisk acceptable oprensningsteknikker. Godkendelser i EU Det store spørgsmål før økologiske fødevareproducenter kan komme til at bruge det naturlige sødemiddel fra stevia er, om det kan godkendes i EU enten som fødevare eller novel food eller som tilsætningsstof. Lidt lyspunkter kan der skimtes i EU lovgivningen fordi der er kommet lempeligere regler fra EU vedrørende godkendelse af nye fødevarer (Novel Food). De nye regler er vedtaget først i 2016, men træder dog først i kraft 24 måneder efter vedtagelsen. Nye fødevarer skal herefter ikke længere godkendes af både de enkelte EU-lande og EU-Kommissionen. Fremover skal fødevarevirksomheder kun ansøge EU-Kommissionen om godkendelse. Hvis der er tale om
traditionelle fødevarer så som plantebaserede fødevarer fra lande uden for EU (3. lande), der har været på markedet og sikre i over 25 år, skal der kunne fremvises dokumentation herom. Grøn Stevia-produktet skal godkendes i EU, enten ved at stevia ikke omfattes af Novel Food regler eller efter nye Novel Food regler med lempeligere betingelser, hvis det kan dokumenteres, at det oprensede produkt har været anvendt sikkert i 25 år i 3. lande. Derefter skal det godkendes til økologi. Vi vil prøve at søge godkendelser af økologisk stevia sammen med vores industripartnere. Partnere i projektet og deres opgaver: Aarhus Universitet, Institut for Fødevarer (selektion af kloner/sorter, stiklinger, småplanteproduktion, økologisk dyrkning, behandling efter høst, ekstraktion og oprensning) DSS A Tetra Pak Company (ekstraktion, membranfiltrering) Økologisk Landsforening (EU lovgivning og godkendelse til økologisk produktion) Döhler Denmark A/S (før Dairy Fruit A/S) (ingredienser til mejeriprodukter, produktudvikling) Thise Mejeri A.m.b.a. (økologiske mejeriprodukter, produktudvikling) Skovsgaard gods, Danmarks Naturfond (dyrkning af økologiske landbrugsprodukter) Projektet har fået tilskud fra Grønt Udviklings- og Demonstrationsprogram (GUDP), under Miljø- og Fødevareministeriet. Stevia stiklinger med moderplanter i baggrunden.