Observation of the Ωb- baryon and measurement of the properties of the Ξb- and Ωb- baryons

We report the observation of the bottom, doubly-strange baryon Omega^-_b through the decay chain Omega^-_b -> J/psi Omega^-, where J/psi -> mu^+ mu^-, Omega^- -> Lambda K^-, and Lambda -> p pi^-, using 4.2 fb^{-1} of data from p\bar p collisions at sqrt{s}=1.96 TeV, and recorded with the Collider Detector at Fermilab. A signal is observed whose probability of arising from a background fluctuation is 4.0 * 10^{-8}, or 5.5 Gaussian standard deviations. The Omega^-_b mass is measured to be 6054.4 +/- 6.8 (stat.) +/- 0.9 (syst.) MeV/c^2. The lifetime of the Omega^-_b baryon is measured to be 1.13^{+0.53}_{-0.40}(stat.) +/- 0.02(syst.)$ ps. In addition, for the \Xi^-_b baryon we measure a mass of 5790.9 +/- 2.6(stat.) +/- 0.8(syst.) MeV/c^2 and a lifetime of 1.56^{+0.27}_{-0.25}(stat.) +/-0.02(syst.) ps. Under the assumption that the \Xi_b^- and \Omega_b^- are produced with similar kinematic distributions to the \Lambda^0_b baryon, we find sigma(Xi_b^-) B(Xi_b^- -> J/psi Xi^-)}/ sigma(Lambda^0_b) B(Lambda^0_b -> J/psi Lambda)} = 0.167^{+0.037}_{-0.025}(stat.) +/-0.012(syst.) and sigma(Omega_b^-) B(Omega_b^- -> J/psi Omega^-)/ sigma(Lambda^0_b) B(Lambda^0_b -> J/psi Lambda)} = 0.045^{+0.017}_{-0.012}(stat.) +/- 0.004(syst.) for baryons produced with transverse momentum in the range of 6-20 GeV/c.

Aitosuklaa jäätelöpuikon kuorrutteena

Tutkimuksen kirjallisuuskatsauksessa keskityttiin jäätelöpuikkoihin, erilaisiin suklaakuorrutteisiin ja elintarvikkeiden kuorruttamiseen suklaalla. Lisäksi kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin suklaan koostumukseen, nestemäisen suklaan virtausominaisuuksiin ja koostumuksen ja virtausominaisuuksien välisiin vuorovaikutuksiin. Kokeellisessa osassa tavoitteena oli selvittää, miten maitosuklaakuorrutteen rasvapitoisuuden, emulgointiainepitoisuuden ja kuorrutteen lämpötilanvaihtelut vaikuttavat kuorrutteen viskositeettiin, myötöjännitykseen, jähmettymisaikaan ja jäätelöpuikon päälle jäävän kuorrutteen määrään. Erityisesti pyrittiin selvittämään, miten jäätelöpuikon päälle jäävän kuorrutteen määrää saadaan säädeltyä kuorrutteen rasvapitoisuutta, emulgointiainepitoisuutta ja lämpötilaa muuttamalla. Tutkimuksen koeasetelma tehtiin Box-Behnken-mallilla. Selittäviksi muuttujiksi tutkimukseen valittiin kuorrutteen rasvan määrä, emulgointiaineen määrä ja kuorrutteen lämpötila jäätelöpuikkoja kuorrutettaessa. Vastemuuttujina oli kuorrutteen jähmettymisaika, viskositeetti, myötöjännitys ja jäätelöpuikon päälle jäävän kuorrutteen määrä. Tulokset käsiteltiin regressioanalyysin avulla. Muuttujien välisiä vuorovaikutuksia tutkittiin vastepintamallilla. Vastemuuttujien välisiä korrelaatioita tutkittaessa käytettiin Pearsonin korrelaatiokerrointa. Kuorrutteen rasvan määrän lisääntyminen vähensi tilastollisesti merkitsevästi jäätelöpuikon päälle jäävän kuorrutteen määrää, kuorrutteen jähmettymisaikaa, viskositeettia ja myötöjännitystä. Emulgointiaineen määrän lisääminen kuorrutteessa pienensi kuorrutteen määrää jäätelöpuikon päällä, kuorrutteen jähmettymisaikaa ja kuorrutteen myötöjännitystä. Kuorrutteen lämpötilan lisääminen jäätelöpuikkoja kuorrutettaessa pienensi kuorrutteen määrää ja viskositeettia. Kuorrutteen jähmettymisaika sen sijaan piteni lämpötilaa lisättäessä. Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että jäätelöpuikkoja kastettaessa suklaakuorrutteen lämpötila, rasvan määrä ja lesitiinin määrä vaikuttivat jäätelöpuikon päälle jäävän kuorrutteen määrään. Vastepintamallinnuksen käyttö soveltui hyvin suklaakuorrutteen määrän tutkimiseen. Sen avulla saatiin selvitettyä, miten jäätelöpuikon päälle jäävän kuorrutteen määrää saadaan säädeltyä muuttamalla kuorrutteen emulgointiainepitoisuutta, rasvapitoisuutta ja lämpötilaa.

Non-enzymatic Degradation of (1→3)(1→4)-β-D-glucan in Aqueous Processing of Oats

Cereal water-soluble β-glucan [(1→3)(1→4)-β-D-glucan] has well-evidenced health benefits and it contributes to the texture properties of foods. These functions are characteristically dependent on the excellent viscosity forming ability of this cell wall polysaccharide. The viscosity is affected by the molar mass, solubility and conformation of β-glucan molecule, which are further known to be altered during food processing. This study focused on demonstrating the degradation of β-glucan in water solutions following the addition of ascorbic acid, during heat treatments or high pressure homogenisation. Furthermore, the motivation of this study was in the non-enzymatic degradation mechanisms, particularly in oxidative cleavage via hydroxyl radicals. The addition of ascorbic acid at food-related concentrations (2-50 mM), autoclaving (120°C) treatments, and high pressure homogenisation (300-1000 bar) considerably cleaved the β-glucan chains, determined as a steep decrease in the viscosity of β-glucan solutions and decrease in the molar mass of β-glucan. The cleavage was more intense in a solution of native β-glucan with co-extracted compounds than in a solution of highly purified β-glucan. Despite the clear and immediate process-related degradation, β-glucan was less sensitive to these treatments compared to other water-soluble polysaccharides previously reported in the literature. In particular, the highly purified β-glucan was relatively resistant to the autoclaving treatments without the addition of ferrous ions. The formation of highly oxidative free radicals was detected at the elevated temperatures, and the formation was considerably accelerated by added ferrous ions. Also ascorbic acid pronounced the formation of these oxidative radicals, and oxygen was simultaneously consumed by ascorbic acid addition and by heating the β-glucan solutions. These results demonstrated the occurrence of oxidative reactions, most likely the metal catalysed Fenton-like reactions, in the β-glucan solutions during these processes. Furthermore, oxidized functional groups (carbonyls) were formed along the β-glucan chain by the treatments, including high pressure homogenisation, evidencing the oxidation of β-glucan by these treatments. The degradative forces acting on the particles in the high pressure homogenisation are generally considered to be the mechanical shear, but as shown here, carbohydrates are also easily degraded during the process, and oxidation may have a role in the modification of polysaccharides by this technique. In the present study, oat β-glucan was demonstrated to be susceptible to degradation during aqueous processing by non-enzymatic degradation mechanisms. Oxidation was for the first time shown to be a highly relevant degradation mechanism of β-glucan in food processing.

Ruismallasuute vähägluteenisessa kauraleivonnassa

Tutkielman kirjallisuuskatsauksessa tarkasteltiin kauran leivontateknologisia ominaisuuksia, entsyymiaktiivista leivontaa ja ruismaltaan hyödyntämistä vähägluteenisessa leivonnassa. Kokeellisessa osiossa tutkittiin ruismallashapantaikinasta valmistetun uutteen vaikutusta kaurataikinan viskositeettiin ja kauraleivän ominaisuuksiin. Työn tarkoituksena oli kehittää maultaan ja rakenteeltaan onnistunut rukiinmakuinen kauraleipä. Ruismaltaan entsyymien annettiin pilkkoa keliaakikolle haitallisia rukiin prolamiineja hapantaikinaprosessissa. Hapantaikinasta erotettiin uute sentrifugoimalla. Leivontakokeisiin käytettiin entsyymiaktiivista ja kuumentamalla inaktivoitua uutetta. Uutteella korvattiin taikinavettä 15, 25 ja 30 % (taikinan painosta). Leivonta toteutettiin miniatyyrikoossa, vuokaleivontana 20 g:n taikinapaloja käyttäen. Taikinoiden viskositeetti mitattiin tarkoituksena seurata beetaglukaanin hydrolyysiä. Rukiin makua mitattiin koulutetun raadin avulla. Happaman uutteen lisäys laski taikinan pH-arvoa noin 5,8:sta noin 4,4:ään. Entsyymiaktiivisen uutteen lisäys laski taikinan viskositeettia ja inaktivoitu uute puolestaan kasvatti sitä. Leipien sisus tiivistyi, jolloin mitatut sisuksen kovuudet kasvoivat uutteen lisäyksen myötä. Uutelisäys paransi leipien makua ja aromia. Uutteen vaikutuksesta leipien huokoset olivat pienempiä ja ne jakaantuivat tasaisemmin leipämatriisiin. Jos uutetta käytettiin inaktivoituna, leipien murenevuus kasvoi. Tutkimuksessa kehitetyn teknologian avulla oli mahdollista valmistaa hyvänlaatuinen, rukiinmakuinen kauraleipä myös ilman että uutteen entsyymit inaktivoitiin keittämällä. Tähän vaikutti ilmeisesti taikinan alhainen pH, joka inhiboi alfa-amylaasia, ja kauratärkkelyksen korkea liisteröitymislämpötila, jolloin entsyymien inaktivoituminen paiston aikana tapahtui ennen kuin tärkkelys tuli alttiiksi liialliselle pilkkoutumiselle. Tämä mahdollistaa uutteen käytön osana leivontaprosessia ilman inaktivointia. Hapantaikinafermentaatio osana gluteenitonta leivontaa havaittiin toimivaksi yhdistelmäksi, sillä se paransi leivän väriä, makua ja rakennetta. Myös leivän homeeton aika parani jo vähäisenkin uutelisäyksen vaikutuksesta. Näyttää siltä, että tämän teknologian avulla on mahdollista tuoda esille pitkään kaivattua rukiin makua vähägluteenisten kauraleipien valikoimassa. Laskennallisesti ja aiempiin tuloksiin tukeutuen, voitiin päätellä, että leivän prolamiinipitoisuudessa on mahdollista päästä tasolle 63,5 mg/kg, mutta jatkokehityksen avulla päästäisiin luultavasti vielä parempiin tuloksiin.

The effect of structure on the dilute solution properties of branched polysaccharides studied with SEC and AsFlFFF

Cereal arabinoxylans, guar galactomannans, and dextrans produced by lactic acid bacteria(LAB) are a structurally diverse group of branched polysaccharides with nutritional and industrial functions. In this thesis, the effect of the chemical structure on the dilute solution properties of these polysaccharides was investigated using size-exclusion chromatography(SEC) and asymmetric flow field-flow fractionation (AsFlFFF) with multiple-detection. The chemical structures of arabinoxylans were determined, whereas galactomannan and dextran structures were studied in previous investigations. Characterization of arabinoxylans revealed differences in the chemical structures of cereal arabinoxylans. Although arabinoxylans from wheat, rye, and barley fiber contained similar amounts of arabinose side units, the substitution pattern of arabinoxylans from different cereals varied. Arabinoxylans from barley husks and commercial low-viscosity wheat arabinoxylan contained a lower number of arabinose side units. Structurally different dextrans were obtained from different LAB. The structural effects on the solution properties could be studied in detail by modifying pure wheat and rye arabinoxylans and guar galactomannan with specific enzymes. The solution characterization of arabinoxylans, enzymatically modified galactomannans, and dextrans revealed the presence of aggregates in aqueous polysaccharide solutions. In the case of arabinoxylans and dextrans, the comparison of molar mass data from aqueous and organic SEC analyses was essential in confirming aggregation, which could not be observed only from the peak or molar mass distribution shapes obtained with aqueous SEC. The AsFlFFF analyses gave further evidence of aggregation. Comparison of molar mass and intrinsic viscosity data of unmodified and partially debranched guar galactomannan, on the other hand, revealed the aggregation of native galactomannan. The arabinoxylan and galactomannan samples with low or enzymatically extensively decreased side unit content behaved similarly in aqueous solution: lower molar mass samples stayed in solution but formed large aggregates, whereas the water solubility of the higher-molar-mass samples decreased significantly. Due to the restricted solubility of galactomannans in organic solvents, only aqueous galactomannan solutions were studied. The SEC and AsFlFFF results differed for the wheat arabinoxylan and dextran samples. Column matrix effects and possible differences in the separation parameters are discussed, and a problem related to the non-established relationship between the separation parameters of the two separation techniques is highlighted. This thesis shows that complementary approaches in the solution characterization of chemically heterogeneous polysaccharides are needed to comprehensively investigate macromolecular behavior in solution. These results may also be valuable when characterizing other branched polysaccharides.