Genetic and environmental influences on human responses to odors

Olfaction, the sense of smell, has many important functions in humans. Human responses to odors show substantial individual variation. Olfactory receptor genes have been identified and other genes may also influence olfaction. However, the proportion of phenotypic variation in odor response due to genetic variation remains largely unknown. Little is also known about which genes modify specific responses to odors. This study aimed to elucidate genetic and environmental influences on human responses to odors. Individuals from Finnish families (n=146) and Australian (n=413), British (n=163), Danish (n=336), and Finnish (n=399) twins rated intensity and pleasantness of a set of 12 (families) or 6 (twins) odors and tried to identify the odors. In addition, the participants rated their own sense of smell and annoyance experienced with different environmental odors. The odor stimuli of a commercial smell test (The Brief Smell Identification Test; banana, chocolate, cinnamon, gasoline, lemon, onion, paint thinner, pineapple, rose, smoke, soap, and turpentine) were presented in the family study. Based on the results of the family study and a literature survey, a new set of odor stimuli (androstenone, chocolate, cinnamon, isovaleric acid, lemon, and turpentine) was designed for the twin studies. In the family sample, heritabilities of the traits were estimated and underlying genomic regions were searched using a genome-wide linkage scan. In the pooled twin sample, variation in the measured traits was decomposed into genetic and environmental components using quantitative genetic modeling. In addition, associations between nongenetic factors (e.g., sex, age, and smoking) and olfactory-related traits were explored. Suggestive evidence for a genetic linkage for pleasantness of cinnamon at a locus on chromosome 4q32.3 emerged from the family sample. High heritability for the pleasantness of cinnamon was found in the family but not the twin study. Heritability of perceived intensity of androstenone odor was determined to be ~30% in the twin sample. A strong genetic correlation between perceived intensity and pleasantness of androstenone, in the absence of any environmental correlation, indicated that only the genetic correlation explained the phenotypic correlation between the traits (r=-0.27) and that the traits were influenced by an overlapping set of genes. Self-rated olfactory function appeared to reflect the odor annoyance experienced rather than actual olfactory acuity or genetic involvement. Results from nongenetic analyses supported the speculated superiority of females' olfactory abilities, the age-related diminishing of olfactory acuity, and the influences of experience-dependent factors on odor responses. This was the first study to estimate heritabilities and perform linkage screens for individual odors. A genetic effect was detected for only a few responses to specific odors, suggesting the predominance of environmental effects in odor perceptions.

Bacteria colonizing paper machines

Bacteria growing in paper machines can cause several problems. Biofilms detaching from paper machine surfaces may lead to holes and spots in the end product or even break the paper web leading to expensive delays in production. Heat stable endospores will remain viable through the drying section of paper machine, increasing the microbial contamination of paper and board. Of the bacterial species regularly found in the end products, Bacillus cereus is the only one classified as a pathogen. Certain B. cereus strains produce cereulide, the toxin that causes vomiting disease in food poisonings connected to B. cereus. The first aim of this thesis was to identify harmful bacterial species colonizing paper machines and to assess the role of bacteria in the formation of end product defects. We developed quantitative PCR methods for detecting Meiothermus spp. and Pseudoxanthomonas taiwanensis. Using these methods I showed that Meiothermus spp. and Psx. taiwanensis are major biofoulers in paper machines. I was the first to be able to show the connection between end product defects and biofilms in the wet-end of paper machines. I isolated 48 strains of primary-biofilm forming bacteria from paper machines. Based on one of them, strain K4.1T, I described a novel bacterial genus Deinobacterium with Deinobacterium chartae as the type species. I measured the transfer of Bacillus cereus spores from packaging paper into food. To do this, we constructed a green fluorescent protein (GFP) labelled derivative of Bacillus thuringiensis and prepared paper containing spores of this strain. Chocolate and rice were the recipient foods when transfer of the labelled spores from the packaging paper to food was examined. I showed that only minority of the Bacillus cereus spores transferred into food from packaging paper and that this amount is very low compared to the amount of B. cereus naturally occurring in foods. Thus the microbiological risk caused by packaging papers is very low. Until now, the biological function of cereulide for the producer cell has remained unknown. I showed that B. cereus can use cereulide to take up K+ from environment where K+ is scarce: cereulide binds K+ ions outside the cell with high affinity and transports these ions across cell membrane into the cytoplasm. Externally added cereulide increased the growth rate of cereulide producing strains in medium where potassium was growth limiting. In addition, cereulide producing strains outcompeted cereulide non-producing B. cereus in potassium deficient environment, but not when the potassium concentration was high. I also showed that cereulide enhances biofilm formation of B. cereus.

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.

Ekotuotteet kuluttajan arjessa – vastuullisuutta, puhtautta ja arjen luksusta

Tutkielmassa tarkastellaan kuluttajien näkemyksiä ekotuotteiden valintaan vaikuttavista tekijöistä. Analysoin ekotuotteiden hankintaa kolmen teeman kautta. Ne ovat vihreys ja vastuullisuus, puhtaus tuotevalinnoissa sekä niin sanottu arjen luksus. Tutkimukseni empiirinen osa koostuu 10 teemahaastattelusta. Tutkimuskohteena on ekokauppa Ruohonjuuressa ostoksiaan tekevät kuluttajat. Haastateltavia etsin ilmoituksella ekokauppa Ruohonjuuresta sekä kaupan Facebook-sivuilta. Lisäksi oma haastattelupäivä Ruohonjuuren myymälässä tuotti haastateltavia mukaan tutkimukseen. Kirjoitin haastatteluista yhteenvedon ja analysoin aineistoa teemoittelun avulla. Nykyiset ympäristöongelmat vaikuttavat siihen, millaisena koemme arjen tulevaisuudessa. Vihreä ja vastuulllinen kuluttaja ottaa huomioon kulutuspäätöksiensä vaikutukset ympäristöön. Vihreät kulutuspäätökset tarkoittavat kestäviä kulutustapoja kuten jätteiden lajittelua, kirpputorikierrättämistä ja ympäristöä säästävien ekotuotteiden valintaa. Aineiston perusteella voi todeta, että ekotuotteiden ympäristömyönteisyyteen liitetään läheisesti luomutuotanto ja luomutuotteet. Ekotuotteet nähdään myös eettisinä ja moraalisina valintoina, joiden avulla halutaan vaikuttaa myös muiden hyvinvointiin. Ekotuotteisiin kohdistuu siten monenlaisia odotuksia, mutta myös epäilyjä. Aineistoni perusteella tuotetta ei välttämättä koettu ekotuotteeksi, jos sen valmistamiseen on käytetty paljon resursseja. Kuluttajat ovat kiinnostuneita ruoan alkuperästä ja sen aitoudesta. Ekotuotteet koetaan muita tuotteita päinvastoin puhtaiksi vaihtoehdoiksi. Puhtaus ekotuotteissa mielletään laadultaan turvallisiksi ja terveellisiksi tuotteiksi, jotka maistuvat hyvältä. Haastatteluaineiston perusteella voi todeta, että ekotuotteet koettiin myös arjen ostosten erikoisuudeksi. Arjen luksus lisää käyttäjälleen mielihyvän elämyksiä. Ekotuotteita ostamalla rakennetaan myös omaa elämäntyyliä ja erottaudutaan muista. Aineiston perusteella ekokauppaan mennään kiertelemään, tekemään heräteostoksia ja etsimään uutuuksia. Shoppailu ekokaupassa voi olla nautinnollista ja miellyttävää toimintaa, vaikka ostamista vain harkitaan. Ekotuote lahjana kertoo lahjan antajasta ja tuo lahjan saajalle palan luksusta vaikkapa luomusuklaan muodossa.