Immunochemical analysis of prolamins in gluten-free foods

People with coeliac disease have to maintain a gluten-free diet, which means excluding wheat, barley and rye prolamin proteins from their diet. Immunochemical methods are used to analyse the harmful proteins and to control the purity of gluten-free foods. In this thesis, the behaviour of prolamins in immunological gluten assays and with different prolamin-specific antibodies was examined. The immunoassays were also used to detect residual rye prolamins in sourdough systems after enzymatic hydrolysis and wheat prolamins after deamidation. The aim was to characterize the ability of the gluten analysis assays to quantify different prolamins in varying matrices in order to improve the accuracy of the assays. Prolamin groups of cereals consist of a complex mixture of proteins that vary in their size and amino acid sequences. Two common characteristics distinguish prolamins from other cereal proteins. Firstly, they are soluble in aqueous alcohols, and secondly, most of the prolamins are mainly formed from repetitive amino acid sequences containing high amounts of proline and glutamine. The diversity among prolamin proteins sets high requirements for their quantification. In the present study, prolamin contents were evaluated using enzyme-linked immunosorbent assays based on ω- and R5 antibodies. In addition, assays based on A1 and G12 antibodies were used to examine the effect of deamidation on prolamin proteins. The prolamin compositions and the cross-reactivity of antibodies with prolamin groups were evaluated with electrophoretic separation and Western blotting. The results of this thesis research demonstrate that the currently used gluten analysis methods are not able to accurately quantify barley prolamins, especially when hydrolysed or mixed in oats. However, more precise results can be obtained when the standard more closely matches the sample proteins, as demonstrated with barley prolamin standards. The study also revealed that all of the harmful prolamins, i.e. wheat, barley and rye prolamins, are most efficiently extracted with 40% 1-propanol containing 1% dithiothreitol at 50 °C. The extractability of barley and rye prolamins was considerably higher with 40% 1-propanol than with 60% ethanol, which is typically used for prolamin extraction. The prolamin levels of rye were lowered by 99.5% from the original levels when an enzyme-active rye-malt sourdough system was used for prolamin degradation. Such extensive degradation of rye prolamins suggest the use of sourdough as a part of gluten-free baking. Deamidation increases the diversity of prolamins and improves their solubility and ability to form structures such as emulsions and foams. Deamidation changes the protein structure, which has consequences for antibody recognition in gluten analysis. According to the resuts of the present work, the analysis methods were not able to quantify wheat gluten after deamidation except at very high concentrations. Consequently, deamidated gluten peptides can exist in food products and remain undetected, and thus cause a risk for people with gluten intolerance. The results of this thesis demonstrate that current gluten analysis methods cannot accurately quantify prolamins in all food matrices. New information on the prolamins of rye and barley in addition to wheat prolamins is also provided in this thesis, which is essential for improving gluten analysis methods so that they can more accurately quantify prolamins from harmful cereals.

Teini-ikäisten tyttöjen ruokaturva Zambézian kaupungeissa ja maaseudulla

Johdanto Riittämätön ravinnonsaanti haittaa lasten fyysistä ja psyykkistä kasvua. Se myös heikentää Saharan eteläpuoleisen Afrikan tuottavuutta ja taloudellista kehitystä. Erityisen heikossa asemassa ovat lapset ja hedelmällisessä iässä olevat naiset johtuen nopean kasvun, raskauden ja imetyksen aiheuttamista vaatimuksista. Yleensä ruokaturvattomuus johtuu fyysisestä tai taloudellisesta ruoan hankintamahdollisuuden puuttumisesta ja on näin ollen läheisesti yhteydessä köyhyyteen sekä kestävien elinkeinojen ja turvaverkostojen puuttumiseen. Kaupungistumisen myötä monien afrikkalaisten elinkeinot, ruokatottumukset ja elämäntyyli ovat muuttuneet. Koska elämä kaupungeissa poikkeaa monin tavoin elämästä maaseudulla, myös ruokaturva ja sen taustalla olevat tekijät voivat olla erilaiset kaupungissa ja maaseudulla. Tällöin myös ruokaturvaohjelmat tulee suunnitella asuinpaikan mukaan ja kohdistaa voimavarat tarpeen mukaan. Harvat tutkimukset kuitenkaan tarkastelevat ruokaturvaa yhtä aikaa kaupungissa ja maaseudulla, mistä johtuen ruokaturvan erilaisuudesta näissä eri asuinympäristöissä on vähän tietoa. Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää teini-ikäisten tyttöjen ruokaturvan taso Zambézian maakunnan maaseudulla ja kaupungeissa sekä tarkastella onko ruokaturva erilainen maaseudulla ja kaupungeissa. Lisäksi selvitetään mitkä tekijät ovat yhteydessä hyvään ruokaturvaan ja ovatko siihen yhteydessä olevat tekijät erilaisia näissä asuinympäristöissä. Aineisto ja menetelmät Tämä pro gradu -tutkielma on osa suomalais-mosambikilaista yhteistyöprojektia: Teini-ikäisten tyttöjen ravitsemus ja ruokavalio Zambéziassa (Estudo do Estado Nutricional e da Dieta em Raparigas Adolescentes na Zambézia). Tutkimus selvittää 15–18-vuotiaiden teinityttöjen ravitsemustilaa, ruokavaliota ja ruokaturvaa maaseudulla ja kaupunkiympäristössä Zambézian maakunnassa, ennen sadonkorjuuta ja sadonkorjuun jälkeen. Tämä osatutkimus perustuu ennen sadonkorjuuta tammi-helmikuussa 2010 kerättyyn aineistoon (n=277). Ruokaturvaa mitattiin Household Food Insecurity Access Scale (HFIAS) -kyselylomakkeella. Taustatietohaastattelusta poimittiin ruokaturvan kannalta mielenkiintoiset tekijät ja tarkasteltiin niiden yhteyttä ruokaturvaan. Tulokset Ruokaturvan havaittiin olevan huomattavasti parempi maaseudulla kuin kaupungissa. Maaseudulla kotieläimiä omistavat perheet kuuluivat harvemmin huonoon ruokaturvaluokkaan, kuin perheet jotka eivät omistaneet eläimiä. Kaupungissa ylimmässä varallisuustertiilissä olevat perheet kuuluivat keskimmäisessä varallisuustertiilissä olevia harvemmin huonoon ruokaturvaluokkaan. Maaseudun ja kaupungin välillä havaittavaa eroa ruokaturvassa selitti varallisuus. Johtopäätökset Maaseutua ja kaupunkeja tulisi ruokaturvatutkimuksissa käsitellä erillisinä tutkimuskohteina. Erilaiset ruokatottumukset saattavat vaikuttaa koettuun ruokaturvaan kaupungeissa ja maaseudulla. Ruokaturvan taustatekijät ovat myös erilaiset, jolloin ruokaturvattomuuden poistaminen vaatii eri toimintatapoja asuinpaikasta riippuen. Varallisuudella saattaa olla suurempi merkitys ruokaturvan kannalta kaupungeissa kuin maaseudulla. Varallisuuden ja ruokaturvan välisen yhteyden selvittäminen kaupungissa ja maaseudulla vaatii kuitenkin luotettavan varallisuusmittarin. Vuodenaika tulisi ottaa huomioon aiempaa paremmin kun tutkitaan kroonista ruokaturvattomuutta. Ruokaturvatutkimuksissa tulisi kerätä tietoa myös ruokavalion monipuolisuudesta ja tehdä antropometrisiä mittauksia, jotta ruokaturvasta saataisiin kokonaisvaltainen kuva.

Ruokauskomukset Mosambikin maaseudun raskaana olevilla ja imettävillä naisilla

Ihmisille ympäri maailmaa on tyypillistä valita tiettyjä ruokia suuremmasta valikoimasta syömäkelpoista ruokaa ja luoda mieltymyksiä sekä kieltoja joitakin ruokia kohtaan. Näitä ilmiöitä kutsutaan ruokauskomuksiksi ja ne ovat tärkeä osa kulttuuria. Niiden taustalla on usein terveydelliset perustelut tai sosiaalinen arvostus yhteisössä. Afrikassa on todettu olevan paljon erilaisia ruokauskomuksia, jotka kohdistuvat usein raskaana oleviin ja imettäviin naisiin sekä lapsiin, ryhmään, joka on fysiologisesti erityisen herkässä elämänvaiheessa. Ravitsemustilan tai ruokaturvan ollessa heikko, mahdollisilla ruokauskomuksilla voi olla merkittävät seuraukset erityisesti tämän väestönosan terveydentilaan. Aliravitsemus ja virheravitsemus ovat edelleen suuria ongelmia Afrikassa ja muissa kehittyvissä maissa. Tämän työn tavoitteena oli tutkia laadullisin menetelmin, onko erityisesti raskaana olevilla ja imettävillä naisilla Keski-Mosambikin maaseudulla, Zambézian maakunnassa, ruokauskomuksia, mitä ne mahdollisesti ovat, sekä arvioida voiko ruokauskomuksilla olla ravitsemuksellista merkitystä. Menetelminä oli 5 ryhmähaastattelua kolmessa kylässä ja 10 yksilöhaastattelua kahdessa kylässä. Tutkittavat olivat 12–78-vuotiaita naisia ja heitä oli yhteensä 27. Tulkkaus, tutkimusaiheen sensitiivisyys ja haastattelijan kokemattomuus aiheuttivat haasteita haastatteluiden toteutukseen. Tämän vuoksi menetelmää muokattiin ja se vaihdettiin ryhmähaastattelusta yksilöhaastatteluun tutkimuksen aikana. Ruokauskomukset vaihtelivat sekä kylien välillä että kylien sisällä, joskin niistä löytyi samantyyppisiä pääpiirteitä. Työssä todettiin, että raskaana oleviin ja imettäviin naisiin kohdistui tutkimusalueella ruokauskomuksia. Raskauden aikana tuli välttää pääasiassa proteiinipitoisia ruokia, kuten lihaa ja kalaa ja puolestaan suosia kasvisten, hedelmien ja viljatuotteiden käyttöä. Linnun munien syöntiä sekä suositeltiin että kehotettiin välttämään raskauden aikana. Raskauden aikana ilmeni lisäksi tietoinen tapa vähentää kassavapuuron tai ruuan syömistä kokonaisuudessaan. Imetyksen aikana ei vältetty juuri mitään ruokia, vaan suositeltiin kookosta ja kasviksia. Suurin osa perusteluista liittyi äidin ja lapsen terveyteen. Perustelut voitiin jakaa seuraaviin ryhmiin: lisää äidinmaidon tuotantoa; aiheuttaa vatsakipua äidillä; pitää yllä kuntoa ja estää vatsan kasvua; äidistä tulee vahva, terve ja hän saa vitamiineja; lapsen ulkonäkö muuttuu; lapsesta tulee terve ja vahva; lapsen käyttäytyminen muuttuu; aiheuttaa keskenmenon; aiheuttaa vaikean tai helpon synnytyksen. Ruokauskomukset ja terveysviranomaisilta tullut valistus oli osittain sekoittunut keskenään. Lähes kaikki naiset kertoivat noudattavansa näitä ruokauskomuksia. Muutamat naiset kertoivat suositeltavien ruokien kohdalla, että ruokien saatavuus tekee noudattamisen joskus vaikeaksi. Proteiinipitoisten ruokien välttäminen voi lisätä proteiinialiravitsemuksen riskiä ja syömisen vähentäminen saattaa lisätä riskiä saada riittämättömästi energiaa raskauden aikana. Suositeltavat ruuat todennäköisesti edistävät terveyttä. Tutkielman perusteella voitiin todeta, että vieraassa kulttuurissa tutkiminen vaatii tutkimusmenetelmältä paljon. Tärkeää on menetelmän joustavuus, jotta sitä voi muuttaa tutkimuskentällä toimivampaan ja luotettavampaan muotoon. Johtopäätöksenä todettiin, että suositeltavin menetelmä tutkittaessa ruokauskomuksia tällä tutkimusalueella olisi ollut yksilöhaastattelut, jossa olisi ollut mahdollisimman vähän osallistujia ja osallistujat olisivat olleet samaa sukupuolta ja saman ikäisiä. Terveyden ja ravitsemuksen kannalta on tärkeää, että ruokauskomuksista ollaan tietoisia ja väestön ruokauskomuksia tutkitaan alueittain, koska ne voivat vaihdella merkittävästi jopa kylien tai ihmisryhmien sisällä.

Kosteikkosedimentin fosforivarat ja niiden käyttökelpoisuus kasveille

Maatalouden ympäristötukiohjelmalla pyritään vähentämään maatalouden ravinnekuormitusta, sillä valtaosa fosforin hajakuormituksesta on peräisin maataloudesta. Maataloudesta peräisin olevan fosforin rehevöittävää vaikutusta vesistöissä voidaan pyrkiä vähentämään kosteikoilla, joiden päätarkoituksena on saada valumaveden mukana erodoitunut maa-aines sedimentoitumaan kosteikon pohjalle. Kosteikkojen toimivuudesta ja vesiensuojelun merkityksestä on kuitenkin Suomessa tehdyissä tutkimuksissa saatu ristiriitaisia tuloksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää maa-analyysien avulla, mitä valuma-alueelta erodoitunut fosforille tapahtuu kosteikon sedimentissä ja kuinka hyvin sedimentoitunut aines soveltuu kasvualustaksi kasvintuotannossa. Valuma-alueen maanäytteitä ja kosteikon sedimenttinäytteitä vertailemalla havaittiin kosteikossa tapahtuvan erodoituneen maa-aineksen lajittumista. Kosteikosta otetussa sedimenttinäytteessä oli 48 % enemmän savesta kuin valumapellon muokkauskerroksen maanäytteissä. Lisäksi havaittiin, että savespitoisuuden lisääntyminen lisäsi sedimentin reaktiivista pinta-alaa, koska sedimentissä oli 45 % enemmän alumiini- ja rautahydroksideja kuin valuma-alueelta otetuissa maanäytteissä. Hydroksidien runsauden takia fosforin sorptiokapasiteetti oli sedimentissä 52 % suurepi kuin valuma-alueelta otetuissa näytteissä. Sedimenttinäytteiden fosforin sorptiokyllästysaste oli kuitenkin samansuuruinen verrattuna valuma-alueelta otettuihin näytteisiin, sillä hapettuneessa sedimentissä oli 50 % enemmän alumiini- ja rautahydroksidien sitomaa fosforia. Näytteenottohetkellä sedimentti oli pelkistyneessä tilassa, jolloin sen vesiuuttoisen fosforin määrä oli huomattavasti suurempi kuin hapettuneessa sedimentissä. Vastaavasti sedimentin hapettuessa fosforin sorptiokyky kasvoi huomattavasti, sillä pelkistyneestä sedimentistä desorboitui fosforia kosteikon veteen. Tämä havaittiin myös astiakokeessa, sillä sedimentissä kasvanut raiheinä kärsi voimakkaasta fosforin puutoksesta niillä lannoitustasoilla, joilla valuma-alueen maanäytteessä kasvaneella raiheinällä ei silmämääräisesti havaittu esiintyvän puutosoireita. Sedimentin toiselle sadolle annetulla kolminkertaisella fosforin lisälannoituksella saavutettiin samansuuruiset sadon kuiva-ainemäärät, fosforipitoisuudet ja fosforin otot kuin valuma-alueen maanäytteissä kasvaneella ensimmäisellä sadolla oli. Astiakokeen tulosten perusteella pelkistyneessä tilassa ollut sedimentti soveltuu heikosti kasvintuotannon kasvualustaksi suuren fosforisorptiokykynsä ansiosta. Parhaiten sedimentti soveltuisi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältäville alueille, kuten karjan jalottelutarhan pohjamateriaaliksi, vähentämään ympäristöön kohdistuvaa fosforikuormitusta.

Konjac- ja galaktoglukomannaanipohjaiset emulsiokalvot

Emulsiokalvolla tarkoitetaan kalvoa, joka on valmistettu haihduttamalla ylimääräinen vesi pois emulsiosta. Polysakkaridipohjainen emulsiokalvo koostuu kalvonmuodostuspolysakkaridista, rasvasta, emulgointiaineesta ja pehmittimestä. Kirjallisuusosassa selvitettiin, mitä raaka-aineita polysakkaridipohjaisissa emulsiokalvoissa käytetään ja mitkä tekijät vaikuttavat emulsiokalvojen vesihöyrynläpäisevyyteen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tutkimuksen kokeellisen osan tavoitteena oli selvittää, miten konjac-glukomannaani (KGM) ja kuusen galaktoglukomannaani (GGM) soveltuvat emulsiokalvon raaka-aineiksi. Lisäksi selvitettiin, miten rasvan tyyppi ja rasvapitoisuus vaikuttavat GGM-KGM-pohjaisten emulsiokalvojen mekaanisiin ominaisuuksiin ja vesihöyrynläpäisevyyteen. Mehiläisvahasta, mäntyöljystä ja rypsiöljystä valmistettiin emulsiokalvot, joissa oli 30 %:n (paino-% GGM:sta) rasvapitoisuudet. Lisäksi mehiläisvahasta valmistettiin emulsiokalvot, joissa oli 10 ja 50 % mehiläisvahaa. Emulsiokalvoja verrattiin vertailukalvoon, jossa ei ollut rasvaa. Kalvoissa käytetty KGM:n ja GGM:n suhde oli 1:1. Kalvoista mitattiin vesihöyrynläpäisevyys ja -läpäisynopeus, vetolujuus, Youngin moduuli ja murtovenymä. Näiden lisäksi kalvojen poikkileikkaus kuvattiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. GGM ja KGM soveltuvat emulsiokalvon raaka-aineiksi. Huoneenlämpötilassa kuivatuista kalvoista saatiin tasaisemman näköisiä kuin lämpökaapissa kuivatuista. Pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvissa vahapisarat olivat öljypisaroita pienempiä, mikä mahdollisesti vaikutti siihen, että vahapisarat pysyivät paremmin kiinnittyneenä kalvomatriisissa. Öljypisaroiden koko oli kalvoissa noin 10 ?m ja vahapisaroiden 2–6 ?m. Vesihöyrynläpäisynopeus oli pienin 50 %:n mehiläisvahakalvolla (p < 0,05). Vesihöyrynläpäisevyys laski lineaarisesti mehiläisvahapitoisuuden suurentuessa. Öljykalvot ja 10 %:n mehiläisvahakalvo eivät eronneet tilastollisesti merkitsevästi vesihöyrynläpäisevyyden suhteen vertailukalvosta. Pienin vetolujuus ja Youngin moduuli oli 50 %:n mehiläisvahakalvolla. Vertailukalvo oli kestävin ja jäykin. Murtovenymän suhteen kalvot eivät eronneet toisistaan tilastollisesti merkitsevästi. Tutkimuksessa onnistuttiin valmistamaan GGM-KGM-pohjaisia emulsiokalvoja, jotka pidättivät vesihöyryä vertailukalvoa paremmin ja silti säilyttivät mekaaniset ominaisuutensa kohtuullisen hyvin.

Suolistopatogeenisten Escherichia coli -bakteerien esiintyvyys ripulipotilailla ja raa’oissa lihatuotteissa Burkina Fasossa sekä enterohemorraagisten E. coli -kantojen karakterisointi

Suolistopatogeeniset Escherichia coli -bakteerit eli ripulikolit aiheuttavat ihmisellä suolistoinfektioita. Kuten normaalimikrobiston E. coli -bakteerit, ne esiintyvät ihmisen lisäksi muiden nisäkkäiden, etenkin märehtijöiden, ja lintujen suolistossa. Lisäksi ne voivat esiintyä maaperässä ja vesistöissä. Ihminen voi saada tartunnan eläinperäisten elintarvikkeiden välityksellä tai juomalla eläinten tai ihmisen ulosteilla saastunutta vettä. Ripulikolit voidaan jakaa ainakin viiteen ryhmään perustuen niiden erilaisiin virulenssiominaisuuksiin: enteropatogeeninen E. coli (EPEC), enterotoksigeeninen E. coli (ETEC), enterohemorraaginen E. coli (EHEC), enteroinvasiivinen E. coli (EIEC) ja enteroaggregatiivinen E. coli (EAEC). EPEC aiheuttaa etenkin kehitysmaissa pikkulapsille ripulia. ETEC aiheuttaa turistiripulia ja vastasyntyneiden ripulia kehitysmaissa. EHEC aiheuttaa ripulia tai veriripulia, joka voi varsinkin pienillä lapsilla johtaa hemolyyttis-ureemiseen oireyhtymään (HUS) ja munuaisten vaurioitumiseen. EIEC aiheuttaa Shigellan kaltaista ripulia, joka voi olla veristä. EAEC on yhdistetty lähinnä pitkittyneisiin ripuleihin. Tutkimuksessa selvitettiin suolistopatogeenisten E. coli -bakteerien esiintyvyyttä Burkina Fasossa, josta ei ole saatavilla aikaisempaa tietoa ripulikolien esiintymisestä ihmisissä ja elintarvikkeissa. Ulostenäytteitä otettiin ripulia sairastavilta alle viisivuotiailta lapsilta maaseudulta kahdesta kylästä, Boromosta ja Gourcysta, ja maan pääkaupungista Ouagadougousta (110 näytettä). Lihanäytteitä (kanaa, nautaa, lammasta ja naudan suolta, jota käytetään ihmisravinnoksi) otettiin Ouagadougoun toreilla myytävistä kypsentämättömistä lihoista (120 näytettä). Näytteistä saadut bakteerisekaviljelmät tutkittiin monialukkeisella PCR-menetelmällä, joka tunnistaa viiden ripulikoliryhmän virulenssigeenejä. Lisäksi lihanäytteistä eristettiin 20 EHEC-kantaa shigatoksiinin stx-geenin havaitsemiseen perustuvalla pesäkehybridisaatiolla ja PCR-seulonnalla, ja karakterisoitiin mahdollisten virulenssiominaisuuksien selvittämiseksi. Tutkimus osoitti, että ripulikolien aiheuttamat suolistoinfektiot ovat yleisiä ripulia sairastavilla pikkulapsilla Burkina Fasossa. Ulostenäytteistä 59 % oli positiivisia. Useimmiten lapsilla esiintyi EAEC- (32 %) ETEC- (31 %) ja EPEC-patoryhmiä (20 %). EIEC- (2 %) ja EHEC-patoryhmiä (1 %) esiintyi vähän. Myös useamman patoryhmän sekainfektiot olivat yleisiä (24 %). Eri paikkakuntien välillä oli tilastollisesti merkitseviä eroja ripulikolien esiintymisessä. Gourcyssa ripulikoleja esiintyi useammin kuin Ouagadougoussa ja Boromossa. Tutkimuksessa kävi ilmi, että Ouagadougoun toreilla myytävissä lihoissa on paljon ripulikoleja. Lihanäytteistä 43 % oli positiivisia. Yleisimmin lihoissa esiintyi EHEC (28 %), EPEC (20 %), ETEC (8 %) ja EAEC (5 %). EIEC-ryhmää ei havaittu lihoissa. Myös useamman patoryhmän sekakontaminaatioita löytyi (17 %) lihoista. Ripulikolien esiintyvyydessä eri lihojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja, kun tarkasteltiin kaikkia patoryhmiä yhdessä. Eri patoryhmien esiintyvyyttä tarkasteltaessa EHEC-patoryhmää ei esiintynyt ollenkaan kanassa ja ero oli tilastollisesti merkitsevä muihin lihoihin verrattuna. Lihoista eristetyt 20 EHEC-kantaa kuuluivat 14 eri serotyyppiin, joista osa on aikaisemmin eristetty suolistoinfektioihin ja HUSoireyhtymään sairastuneilta ihmisiltä. Kaikki kannat olivat stx1-positiivisia ja puolella oli lisäksi stx2-geeni, jota pidetään shigatoksiinin virulentimpana muotona. Kahdelta EHEC-kannalta löytyi myös ETECpatoryhmän lämpöstabiilin enterotoksiini Ia:n geeni eli kannat olivat kahden patoryhmän välimuotoa ja osoitus geenien siirtymisestä eri patoryhmien välillä. Vaikka nuorimmat näytteen antaneet lapsipotilaat tuskin söivät lihaa, sen voidaan ajatella silti olevan edustava näyte lasten elinympäristöstä, sillä lasten ruoka valmistetaan usein samoissa oloissa, joissa raakaa lihaa käsitellään. Saastunut liha voi siten olla pikkulasten ripulikoli-infektioiden aiheuttaja.

Heraproteiinivalmisteen vaikutus laihdutukseen ja laihdutustuloksen pysyvyyteen ylipainoisilla aikuisilla

Johdanto: Lihavuus on maailmalaajuisesti merkittävä kansanterveydellinen ja –taloudellinen ongelma. Lihavuuden ehkäisemiseksi ja epidemian leviämisen hillitsemiseksi on tärkeää tuntea lihavuuteen vaikuttavat tekijät. Yksittäisistä ruoka-aineista maidon käytön on havaittu monissa epidemiologisissa ja kokeellisissa tutkimuksissa olevan yhteydessä alhaisempaan painoon, ehkäisevän lihomista ja edistävän laihtumista. Maidon sisältämistä yhdisteistä kalsiumin vaikutuksia on tutkittu eniten. Myös heraproteiinin on esitetty olevan yksi mahdollinen painoon vaikuttava komponentti, ja näyttöä tästä on saatu eläinkokeista. Tavoitteet: Tutkimuksessa tavoitteena oli selvittää, vaikuttaako päivittäin nautittu heraproteiinia sisältävä välipalajuoma laihtumiseen tai saavutetun laihdutustuloksen pysyvyyteen ylipainoisilla aikuisilla. Aineisto ja menetelmät: Tutkimus toteutettiin osana Valio Oy:n OMPPU2-tutkimusta, joka oli satunnaistettu, lumekontrolloitu ja kaksoissokkoutettu kahden rinnakkaisen ryhmän tutkimus. Tutkimus alkoi rekrytoinneilla alkuvuodesta 2010, joissa tutkimukseen valittiin 105 ylipainoista (BMI 27–35), tervettä, 20–50-vuotiasta naista ja miestä. Tutkimushenkilöt satunnaistettiin tutkimus- ja verrokkiryhmiin, ja molemmat ryhmät nauttivat tutkimusvalmisteensa päivittäin hedelmätäysmehuun sekoitettuna (tutkimusryhmä heraproteiinijauheen ja verrokkiryhmä maltodekstriinijauheen). Tutkimus koostui kahdesta jaksosta: viiden kuukauden laihdutusjaksosta ja tätä seuranneesta kolmen kuukauden painonhallintajaksosta. Tutkimuskäynneillä tutkimuksen alussa, laihdutusjakson lopussa ja painonhallintajakson lopussa mitattiin tutkimushenkilöiden paino ja vyötärönympärys sekä määritettiin kehonkoostumus bioimpedanssilaitteella. Tutkimushenkilöiden ruoankäyttö ja ravinnonsaanti laskettiin samoissa aikapisteissä kerättyjen kolmen päivän ruokapäiväkirjojen perusteella. Tutkimushenkilöitä, joilla tutkimusvalmisteen käyttö oli alle 50 %, ei otettu huomioon tilastoanalyyseissä. Tilastollinen analyysi tehtiin käyttäen kahden riippumattoman otoksen t-testiä ja kaksisuuntaista parittaista t-testiä normaalijakautuneilla muuttujilla, ja Mann-Whitneyn U-testiä ja Wilcoxonin ttestiä ei-normaalijakautuneilla muuttujilla. Tutkimusvalmisteen ja painonmuutosten välinen korrelaatio laskettiin käyttäen Pearsonin korrelaatiokertoimia. Tulokset on ilmaistu keskiarvoina (keskihajonta). Tulokset: Molemmat ryhmät laihtuivat laihdutusjakson aikana. Heraproteiiniryhmässä painonpudotus oli 2,4 (3,8) kg (p=0,002) ja verrokkiryhmässä 3,4 (4,1) kg (p<0,001). Ryhmien välinen ero ei ollut merkitsevä. Rasvamassa väheni verrokkiryhmässä 2,4 (3,8) kg (p<0,001), mikä oli viiteellisesti enemmän (p=0,054) kuin heraproteiiniryhmässä 1,1 (3,1) kg (p=0,129). Rasvaprosentti ja viskeraalirasvan määrä pienenivät verrokkiryhmässä heraproteiiniryhmää enemmän (p<0,025). Vyötärönympärys pieneni heraproteiiniryhmässä 1,9 (3,0) cm (p=0,001) ja verrokkiryhmässä 3,8 (3,8) cm (p<0,001) ryhmien välisen eron ollessa merkitsevä (p=0,017). Maltodekstriinin käyttö korreloi käänteisesti painonmuutosten kanssa laihdutusjaksolla (r=-0,389, p=0,013). Painonhallintajaksolla painossa ei tapahtunut merkitseviä muutoksia kummassakaan ryhmässä. Heraproteiinin käytön ja painonmuutosten välisestä negatiivisesta korrelaatiosta oli viitteitä tällä jaksolla (r=-0,344, p=0,063). Kun tarkasteltiin koko tutkimuksen aikana tapahtuneita muutoksia (laihdutusjakson alusta painonhallintajakson loppuun), ei ryhmien välillä ollut merkitseviä eroja painon tai kehonkoostumuksen muutoksissa. Energiansaanti väheni molemmissa ryhmissä merkitsevästi laihdutusjakson aikana (p<0,01), mutta muutos ei eronnut ryhmien välillä. Ravintoaineista rasvan saanti väheni (p<0,001) ja C-vitamiinin saanti lisääntyi (p<0,001) molemmissa ryhmissä laihdutusjaksolla. Alkoholin saanti väheni verrokkiryhmässä (p=0,017). Proteiinin saanti lisääntyi heraproteiiniryhmässä merkitsevästi enemmän kuin verrokkiryhmässä (p=0,002). Painonhallintajaksolla energiansaanti ei muuttunut kummassakaan ryhmässä laihdutusjakson loppuun verrattuna. Fyysisessä aktiivisuudessa tutkimuksen aikana ei ollut eroa ryhmien välillä. Johtopäätökset: Heraproteiinin ei havaittu tehostavan laihdutusta maltodekstriiniin verrattuna tässä tutkimuksessa. Sen sijaan maltodekstriiniä nauttineessa ryhmässä rasvaprosentti ja erityisesti vatsan alueen rasva pienenivät heraproteiiniryhmää enemmän laihdutusjaksolla. Tulos oli lähes täysin vastakkainen tutkimushypoteesin kanssa, eikä vaikuttaisi selittyvän eroilla energiansaannissa tai fyysisessä aktiivisuudessa. Tämä tutkimus ei siis tue olettamusta, että heraproteiini osana laihdutusruokavaliota auttaisi laihdutuksessa. Painonhallintajaksolla heraproteiinin ja painonmuutosten välinen lähes merkitsevä käänteinen korrelaatio saattaa viitata heraproteiinin merkitykseen painonhallinnassa. Vapaasti elävien ihmisten kohdalla sekoittavia tekijöitä on kuitenkin vaikea vakioida, mikä vaikeuttaa johtopäätösten tekemistä.

Zinc, cadmium and lead resistance mechanisms in bacteria and their contribution to biosensing

In bacteria resistance to heavy metals is mainly achieved through active efflux, but also sequestration with proteins or as insoluble compounds is used. Although numerous studies have dealt with zinc, cadmium and lead resistance mechanisms in bacteria, it has still remained unclear how different transporters are integrated into an effective homeostasis/resistance network and whether specific mechanisms for lead sequestration exist. Furthermore, since metals are toxic not only to bacteria but to higher organisms as well, it is important to be able to estimate possible biological effects of heavy metals in the environment. This could be done by determining the bioavailable amount of the metals in the environment with bacterial bioreporters. That is, one can employ bacteria that respond to metal contamination by a measurable signal to assess the property of metals to cross biological membranes and to cause harmful effects in a possibly polluted environment. In this thesis a new lead resistance mechanism is described, interplay between CBA transporters and P-type ATPases in zinc and cadmium resistance is presented and finally the acquired knowledge is used to construct bacterial bioreporters for heavy metals with increased sensitivity and specificity. The new lead resistance model employs a P-type ATPase that removes Pb2+ ions from the cytoplasm and a phosphatase that produces inorganic phosphate for lead sequestration in the periplasm. This was the first study where the molecular mechanism of lead sequestration has been described. Characterization of two P-type ATPases and two CBA transporters showed that resistance mechanisms for Zn2+ and Cd2+ are somewhat different than for Pb2+ as these metals cannot be sequestered as insoluble compounds as easily. Resistance to Zn2+ was conferred merely by the CBA transporter that could export both cytoplasmic and periplasmic ions; whereas, full resistance to Cd2+ required interplay of a P-type ATPase that exported cytoplasmic ions to periplasm and a CBA transporter that further exported periplasmic ions to the outside. The knowledge on functionality of the transporters and metal-inducible promoters was exploited in bioreporter technology. A transporter-deficient bioreporter strain that lacked exporters for Zn2+/Cd2+/Pb2+ could detect up to 45-fold lower metal concentrations than its wild type counterpart due to the accumulation of metals in the cell. The broad specificity issue of bioreporters was overcome by using Zn-specific promoter as a sensor element, thus achieving Zn-specific bioreporter.

Preparation and characterization of potato starch films plasticized with polyols

The present study investigated the potato starches and polyols which were used to prepare edible films. The amylose content and the gelatinization properties of various potato starches extracted from different potato cultivars were determined. The amylose content of potato starches varied between 11.9 and 20.1%. Onset temperatures of gelatinization of potato starches in excess water varied independently of the amylose content from 58 to 61°C determined using differential scanning calorimetry (DSC). The crystallinity of selected native starches with low, medium and high amylose content was determined by X-ray diffraction. The relative crystallinity was found to be around 10 13% in selected native potato starches containing 13 17% water. The glass transition temperature, crystallization melting behavior and relaxations of polyols, erythritol, sorbitol and xylitol, were determined using (DSC), dielectric analysis (DEA) and dynamic mechanical analysis (DMA). The glass transition temperatures of xylitol and sorbitol decreased as a result of water plasticization. Anhydrous amorphous erythritol crystallized rapidly. Edible films were obtained from solutions containing gelatinized starch, plasticizer (polyol or binary polyol mixture) and water by casting and evaporating water at 35°C. The present study investigated effects of plasticizer type and content on physical and mechanical properties of edible films stored at various relative water vapor pressures (RVP). The crystallinity of edible films with low, medium and high amylose content was determined by X-ray diffraction and they were found to be practically amorphous. Water sorption and water vapor permeability (WVP) of films was affected by the type and content of plasticizer. Water vapor permeability of films increased with increasing plasticizer content and storage RVP. Generally, Young's modulus and tensile strength decreased with increasing plasticizer and water content with a concurrent increase in elongation at break of films. High contents of xylitol and sorbitol resulted in changes in physical and mechanical properties of films probably due to phase separation and crystallization of xylitol and sorbitol which was not observed when binary polyol mixtures were used as plasticizers. The mechanical properties and the water vapor permeability (WVP) of the films were found to be independent of the amylose content.

Assessment and control of Bacillus cereus emetic toxin in food

Despite of improving levels of hygiene, the incidence of registered food borne disease has been at the same level for many years: there were 40 to 90 epidemics in which 1000-9000 persons contracted food poisoning through food or drinking water in Finland. Until the year 2004 salmonella and campylobacter were the most common bacterial causes of food borne diseases, but in years 2005-2006 Bacillus cereus was the most common. Similar developement has been published i.e. in Germany already in the 1990´s. One reason for this can be Bacillus cereus and its emetic toxin, cereulide. Bacillus cereus is a common environmental bacterium that contaminates raw materials of food. Otherwise than salmonella and campylobacter, Bacillus cereus is a heat resistant bacterium, capable of surviving most cooking procedures due to the production of highly thermo resistant spores. The food involved has usually been heat treated and surviving spores are the source of the food poisoning. The heat treatment induces germination of the spore and the vegetative cells then produce toxins. This doctoral thesis research focuses on developing methods for assessing and eliminating risks to food safety by cereulide producing Bacillus cereus. The biochemistry and physiology of cereulide production was investigated and the results were targeted to offer tools for minimizing toxin risk in food during the production. I developed methods for the extraction and quantitative analysis of cereulide directly from food. A prerequisite for that is knowledge of the chemical and physical properties of the toxin. Because cereulide is practically insoluble in water, I used organic solvents; methanol, ethanol and pentane for the extraction. For extraction of bakery products I used high temperature (100C) and pressure (103.4 bars). Alternaties for effective extraction is to flood the plain food with ethanol, followed by stationary equilibration at room temperature. I used this protocol for extracting cereulide from potato puree and penne. Using this extraction method it is also possible also extract cereulide from liquid food, like milk. These extraction methods are important improvement steps for studying of Bacillus cereus emetic food poisonings. Prior my work, cereulide extraction was done using water. As the result, the yield was poor and variable. To investigate suspected food poisonings, it is important to show actual toxicity of the incriminated food. Many toxins, but not cereulide, inactivate during food processing like heating. The next step is to identify toxin by chemical methods. I developed with my colleague Maria Andesson a rapid assay for the detection of cereulide toxicity, within 5 to 15 minutes. By applying this test it is possible to rapidly detect which food was causing the food poisoning. The chemical identification of cereulide was achieved using mass spectrometry. I used cereulide specific molecular ions, m/z (+/-0.3) 1153.8 (M+H+), 1171.0 (M+NH4+), 1176.0 (M+Na+) and 1191.7 (M+K+) for reliable identification. I investigated foods to find out their amenability to accumulate cereulide. Cereulide was formed high amounts (0.3 to 5.5 microg/g wet wt) when of cereulide producing B. cereus strains were present in beans, rice, rice-pastry and meat-pastry, if stored at non refrigerated temperatures (21-23C). Rice and meat pastries are frequently consumed under conditions where no cooled storage is available e.g. picnics and outdoor events. Bacillus cereus is a ubiquitous spore former and is therefore difficult to eliminate from foods. It is therefore important to know which conditions will affect the formation of cereulide in foods. My research showed that the cereulide content was strongly (10 to 1000 fold differences in toxin content) affected by the growth environment of the bacterium. Storage of foods under nitrogen atmosphere (> 99.5 %) prevented the production of cereulide. But when also carbon dioxide was present, minimizing the oxygen contant (< 1%) did not protect the food from formation of cereulide in preliminary experiments. Also food supplements affected cereulide production at least in the laboratory. Adding free amino acids, leucine and valine, stimulated cereulide production 10 to 20 fold. In peptide bonded form these amino acids are natural constituents in all proteins. Interestingly, adding peptide bonded leucine and valine had no significant effect on cereulide production. Free amino acids leucine and valine are approved food supplements and widely used as flawour modifiers in food technology. My research showed that these food supplements may increase food poisoning risk even though they are not toxic themselves.

Petusta pitsaan : Ruokahuollon järjestelyt kriisiaikojen Suomessa

From bark bread to pizza - Food and exceptional circumstances: reactions of Finnish society to crises of food supply This study on the food supply under exceptional circumstances lies within the nutritional, historical and social sciences. The perspective and questions come under nutrition science, but are part of social decision-making. The study focuses on the first and second world wars as well as on contemporary society at the beginning of the 21st century. The main purpose of this study is to explore how Finnish society has responded to crises and what measures it has taken to sustain institutional food services and the food supply of households. The particular study interests include the school catering and food services in hospitals during the world wars. The situation in households is reflected in the counseling work carried out by state-run or civic organisations. Interest also focuses on the action of the scientific community. The decisions made in Finland are projected onto the solutions developed in some other European countries. The study is based primarily on the archive documents and annual reports prepared by food and health care authorities. Major source materials include scientific and professional publications. The evaluation of the situation in contemporary Finnish society is based on corresponding emergency plans and guidelines. The written material is supplemented by discussions with experts. Food rationing during the WWI and WWII differed in extent, details and unity. The food intake of some population groups was occasionally inadequate both in quantity, quality and safety. The counseling of the public focused on promoting self-sufficiency, improving cooking skills and widening food habits. One of the most vulnerable groups in regard to nutrition was long-term patients in institutions. As for future development, the world wars were never-theless important periods for public food services and counseling practices. WWII was also an important period for product development in the food industry. Significant work on food substitutes was carried out by Professor Carl Tigerstedt during WWI. The research of Professors A. I. Virtanen and Paavo Simola during WWII focused on vitamins. Crises threatening societies now differ from those faced a hundred years ago. Finland is bet-ter prepared, but in many ways more vulnerable to and dependent on other actors. Food rationing is a severe means of handling the scarcity of food, which is why contemporary society relies primarily on preparedness planning. Civic organisations played a key role during the world wars, and establishing an emergency food supply remains on their agenda. Although the objective of protecting the population remains the same for nutrition, food production, and food consumption, threat scenarios and the knowledge and skill levels of citizens are constantly changing. Continuous monitoring and evaluation is therefore needed.

Effects of dietary phosphorus and calcium-to-phosphorus ratio on calcium and bone metabolism in healthy 20- to 43-year-old Finnish women

Dietary habits have changed during the past decades towards an increasing consumption of processed foods, which has notably increased not only total dietary phosphorus (P) intake, but also intake of P from phosphate additives. While the intake of calcium (Ca) in many Western countries remains below recommended levels (800 mg/d), the usual daily P intake in a typical Western diet exceeds by 2- to 3-fold the dietary guidelines (600 mg/d). The effects of high P intake in healthy humans have been investigated seldom. In this thesis healthy 20- to 43-year-old women were studied. In the first controlled study (n = 14), we examined the effects of P doses, and in a cross-sectional study (n = 147) the associations of habitual P intakes with Ca and bone metabolism. In this same cross-sectional study, we also investigated whether differences exist between dietary P originating from natural P sources and phosphate additives. The second controlled study (n = 12) investigated whether by increasing the Ca intake, the effects of a high P intake could be reduced. The associations of habitual dietary calcium-to-phosphorus ratios (Ca:P ratio) with Ca and bone metabolism were determined in a cross-sectional study design (n = 147). In the controlled study, the oral intake of P doses (495, 745, 1245 and 1995 mg/d) with a low Ca intake (250 mg/d) increased serum parathyroid hormone (S-PTH) concentration in a dose-dependent manner. In addition, the highest P dose decreased serum ionized calcium (S-iCa) concentration and bone formation and increased bone resorption. In the second controlled study with a dietary P intake of 1850 mg/d, by increasing the Ca intake from 480 mg/d to 1080 mg/d and then to 1680 mg/d, the S-PTH concentration decreased, the S-iCa concentration increased and bone resorption decreased dose-dependently. However, not even the highest Ca intake could counteract the effect of high dietary P on bone formation, as indicated by unchanged bone formation activity. In the cross-sectional studies, a higher habitual dietary P intake (>1650 mg/d) was associated with lower S-iCa and higher S-PTH concentrations. The consumption of phosphate additive-containing foods was associated with a higher S-PTH concentration. Moreover, habitual low dietary Ca:P ratios (≤0.50, molar ratio) were associated with higher S-PTH concentrations and 24-h urinary Ca excretions, suggesting that low dietary Ca:P ratios may interfere with homeostasis of Ca metabolism and increase bone resorption. In summary, excessive dietary P intake in healthy Finnish women seems to be detrimental to Ca and bone metabolism, especially when dietary Ca intake is low. The results indicate that by increasing dietary Ca intake to the recommended level, the negative effects of high P intake could be diminished, but not totally prevented. These findings imply that phosphate additives may be more harmful than natural P. Thus, reduction of an excessively high dietary P intake is also beneficial for healthy individuals.

Lactic acid bacteria and their antimicrobial peptides : Induction,detection,partial characterization, and potential applications

Bacteriocin-producing lactic acid bacteria and their isolated peptide bacteriocins are of value to control pathogens and spoiling microorganisms in foods and feed. Nisin is the only bacteriocin that is commonly accepted as a food preservative and has a broad spectrum of activity against Gram-positive organisms including spore forming bacteria. In this study nisin induction was studied from two perspectives, induction from inside of the cell and selection of nisin inducible strains with increased nisin induction sensitivity. The results showed that a mutation in the nisin precursor transporter NisT rendered L. lactis incapable of nisin secretion and lead to nisin accumulation inside the cells. Intracellular proteolytic activity could cleave the N-terminal leader peptide of nisin precursor, resulting in active nisin in the cells. Using a nisin sensitive GFP bioassay it could be shown, that the active intracellular nisin could function as an inducer without any detectable release from the cells. The results suggested that nisin can be inserted into the cytoplasmic membrane from inside the cell and activate NisK. This model of two-component regulation may be a general mechanism of how amphiphilic signals activate the histidine kinase sensor and would represent a novel way for a signal transduction pathway to recognize its signal. In addition, nisin induction was studied through the isolation of natural mutants of the GFPuv nisin bioassay strain L. lactis LAC275 using fl uorescence-activated cell sorting (FACS). The isolated mutant strains represent second generation of GFPuv bioassay strains which can allow the detection of nisin at lower levels. The applied aspect of this thesis was focused on the potential of bacteriocins in chicken farming. One aim was to study nisin as a potential growth promoter in chicken feed. Therefore, the lactic acid bacteria of chicken crop and the nisin sensitivity of the isolated strains were tested. It was found that in the crop Lactobacillus reuteri, L. salivarius and L. crispatus were the dominating bacteria and variation in nisin resistance level of these strains was found. This suggested that nisin may be used as growth promoter without wiping out the dominating bacterial species in the crop. As the isolated lactobacilli may serve as bacteria promoting chicken health or reducing zoonoosis and bacteriocin production is one property associated with probiotics, the isolated strains were screened for bacteriocin activity against the pathogen Campylobacter jejuni. The results showed that many of the isolated L. salivarius strains could inhibit the growth of C. jejuni. The bacteriocin of the L. salivarius LAB47 strain, with the strongest activity, was further characterized. Salivaricin 47 is heat-stable and active in pH range 3 to 8, and the molecular mass was estimated to be approximately 3.2 kDa based on tricine SDS-PAGE analysis.

Effects of 17α-ethinyl estradiol on the mating system of the sand goby (Pomatoschistus minutus)

In aquatic environments, endocrine disrupting chemicals (EDCs) that interfere with the endocrinology of males and females form a threat to the maintenance of populations. EDCs are a diverse group of natural and manmade chemicals that already at very low concentrations (at nanogram levels) can have severe effects on reproduction by individuals, e.g. complete sex reversal, feminisation of males, impaired reproduction even resulting in near extinction of populations. With regard to fish, despite the extensive literature on physiological effects of EDCs, very little is known about potential population-level effects. In this thesis, I examined how 17α-ethinyl estradiol (EE2), a synthetic estrogen used in oral contraceptive pills, affects the reproductive behaviour of a marine fish, the sand goby (Pomatoschistus minutus). The aims were fourfold. First, I investigated how exposure to EE2 affects courtship and parental care of sand goby males. Secondly, I looked at effects on the mating system and sexual selection. In the third study, I observed the effects of exposure in a social context where exposed males had to compete with non-exposed males for resources and mates. Finally, I studied the effects of exposure on male-male competition and male aggressive behaviour. This work revealed that EE2 exposure impairs the ability of males to acquire and defend a nest, as well as diminishes the attractiveness of males to females by decreasing their courtship and aggressive behaviour. These effects are harmful for a male whose reproductive success is determined by the ability to compete for limited resources and to attract mates. Furthermore, this thesis showed that selection on male size was relaxed after EE2 exposure and male size had a smaller effect on mating success. These effects can be of a profound nature as they interfere with sexual selection, and may in the long run lead to the loss of traits maintained through sexual selection. The thesis shows that an exposure to environmentally relevant levels of EE2 clearly reduces the chances of individuals to reproduce successfully. Furthermore, it strongly suggests that several types of biomarkers should be used to detect and assess the effects of EDC exposure because severe behavioural effects can sometimes be seen before effects are detectable at the molecular or morphometric level. Behavioural assays should be considered an important complementary tool for the standard ecotoxicological assays because observed behavioural changes have direct and negative effects on fitness, while the connection between changes in molecular expression and fitness may be less obvious.

Short-term effects of variable retention on epigaeic spiders and carabid beetles in Finland

Forestry has influenced forest dwelling organisms for centuries in Fennoscandia. For example, in Finland ca. 30% of the threatened species are threatened because of forestry. Nowadays forest management recommendations include practices aimed at maintaining biodiversity in harvesting, such as green-tree retention. However, the effects of these practices have been little studied. In variable retention, different numbers of trees are retained, varying from green-tree retention (at least a few live standing trees in clear-cuts) to thinning (only individual trees removed). I examined the responses of ground-dwelling spiders and carabid beetles to green-tree retention (with small and large tree groups), gap felling and thinning aimed at an uneven age structure of trees. The impacts of these harvesting methods were compared to those of clear-cutting and uncut controls. I aimed to test the hypothesis that retaining more trees positively affects populations of those species of spiders and carabids that were present before harvesting. The data come from two studies. First, spiders were collected with pitfall traps in south-central Finland in 1995 (pre-treatment) and 1998 (after-treatment) in order to examine the effects of clear-cutting, green-tree retention (with 0.01-0.02-ha sized tree groups), gap felling (with three 0.16-ha sized openings in a 1-ha stand), thinning aiming at an uneven age structure of trees and uncut control. Second, spiders and carabids were caught with pitfall traps in eastern Finland in 1998-2001 (pre-treatment and three post-treatment years) in eleven 0.09-0.55-ha sized retention-tree groups and clear-cuts adjacent to them. Original spider and carabid assemblages were better maintained after harvests that retained more trees. Thinning maintained forest spiders well. However, gap felling and large retention-tree groups maintained some forest spider and carabid species in the short-term, but negatively affected some species over time. However, use of small retention-tree groups was associated with negative effects on forest spider populations. Studies are needed on the long-term effects of variable retention on terrestrial invertebrates; especially those directed at defining appropriate retention patch size and on the importance of structural diversity provided by variable retention for invertebrate populations. However, the aims of variable retention should be specified first. For example, are retention-tree groups planned to constitute life-boats , stepping-stones or to create structural diversity? Does it suffice that some species are maintained, or do we want to preserve the most sensitive ones, and how are these best defined? Moreover, the ecological benefits and economic costs of modified logging methods should be compared to other approaches aimed at maintaining biodiversity.