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.

Production of F4 Fimbrial Adhesin in Plants: a Model for Oral Porcine Vaccine against Enterotoxigenic Escherichia coli

F4 fimbriae of enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) are highly stable multimeric structures with a capacity to evoke mucosal immune responses. With these characters F4 offer a unique model system to study oral vaccination against ETEC-induced porcine postweaning diarrhea. Postweaning diarrhea is a major problem in piggeries worldwide and results in significant economic losses. No vaccine is currently available to protect weaned piglets against ETEC infections. Transgenic plants provide an economically feasible platform for large-scale production of vaccine antigens for animal health. In this study, the capacity of transgenic plants to produce FaeG protein, the major structural subunit and adhesin of F4 fimbria, was evaluated. Using the model plant tobacco, the optimal subcellular location for FaeG accumulation was examined. Targeting of FaeG into chloroplasts offered a superior accumulation level of 1% of total soluble proteins (TSP) over the other investigated subcellular locations, namely, the endoplasmic reticulum and the apoplast. Moreover, we determined whether the FaeG protein, when isolated from its fimbrial background and produced in a plant cell, would retain the key properties of an oral vaccine, i.e. stability in gastrointestinal conditions, binding to porcine intestinal F4 receptors (F4R), and inhibition of the F4-possessing (F4+) ETEC attachment to F4R. The chloroplast-derived FaeG protein did show resistance against low pH and proteolysis in the simulated gastrointestinal conditions and was able to bind to the F4R, subsequently inhibiting the F4+ ETEC binding in a dose-dependent manner. To investigate the oral immunogenicity of FaeG protein, the edible crop plant alfalfa was transformed with the chloroplast-targeting construct and equally to tobacco plants, a high-yield FaeG accumulation of 1% of TSP was obtained. A similar yield was also obtained in the seeds of barley, a valuable crop plant, when the FaeG-encoding gene was expressed under an endosperm-specific promoter and subcellularly targeted into the endoplasmic reticulum. Furthermore, desiccated alfalfa plants and barley grains were shown to have a capacity to store FaeG protein in a stable form for years. When the transgenic alfalfa plants were administred orally to weaned piglets, slight F4-specific systemic and mucosal immune responses were induced. Co-administration of the transgenic alfalfa and the mucosal adjuvant cholera toxin enhanced the F4-specific immune response; the duration and number of F4+ E. coli excretion following F4+ ETEC challenge were significantly reduced as compared with pigs that had received nontransgenic plant material. In conclusion, the results suggest that transgenic plants producing the FaeG subunit protein could be used for production and delivery of oral vaccines against porcine F4+ ETEC infections. The findings here thus present new approaches to develop the vaccination strategy against porcine postweaning diarrhea.

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.

Desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa takavarikoitujen huumausaineiden, steroidien ja räjähdysaineiden tutkimuksessa

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa tekniikan (engl. desorption atmospheric pressure photoionization, DAPPI) soveltuvuutta rikosteknisen laboratorion näytteiden analysointiin. DAPPI on nopea massaspektrometrinen ionisaatiotekniikka, jolla voidaan tutkia yhdisteitä suoraan erilaisilta pinnoilta. DAPPI:ssa käytetään lämmitettyä mikrosirua, joka suihkuttaa höyrystynyttä liuotin- ja kaasuvirtausta kohti näytettä. Näytteen pinnan komponentit desorboituvat lämmön vaikutuksesta, jonka jälkeen ionisoituminen tapahtuu VUV-lampun emittoimien fotonien avulla.DAPPI:lla tutkittiin takavarikoituja huumausaineita, anabolisia steroideja ja räjähdysaineita sekä niiden jäämiä erilaisilta pinnoilta. Lisäksi kartoitettiin DAPPI:n mahdollisuuksia ja rajoituksia erilaisille näytematriiseille ilman näytteiden esikäsittelyä. Takavarikoitujen huumausaineiden tutkimuksessa analysoitiin erilaisia tabletteja, jauheita, kasvirouheita, huumekasveja (khat, oopium, kannabis) ja sieniä. Anabolisia steroideja tunnistettiin tableteista sekä ampulleista, jotka sisälsivät öljymäistä nestettä. Jauheet ripoteltiin kaksipuoliselle teipille ja analysoitiin siltä. Muut näytteet analysoitiin sellaisenaan ilman minkäänlaista esikäsittelyä, paitsi nestemäisten näytteiden kohdalla näyte pipetoitiin talouspaperille, joka analysoitiin DAPPI:lla. DAPPI osoittautui nopeaksi ja yksinkertaiseksi menetelmäksi takavarikoitujen huumausaineiden ja steroidien analysoimisessa. Se soveltui hyvin rikoslaboratorion erityyppisten näytteiden rutiiniseulontaan ja helpotti erityisesti huumekasvien ja öljymäisten steroidiliuosten tutkimusta. Massaspektrometrin likaantuminen pystyttiin ehkäisemään säätämällä näytteen etäisyyttä sen suuaukosta. Likaantumista ei havaittu huolimatta näytteiden korkeista konsentraatioista ja useita kuukausia jatkuneista mittauksista. Räjähdysaineiden tutkimuksessa keskityttiin seitsemän eri räjähdysaineen DAPPI-MS-menetelmän kehitykseen; trinitrotolueeni (TNT), nitroglykoli (NK), nitroglyseriini (NG), pentriitti (PETN), heksogeeni (RDX), oktogeeni (HMX) ja pikriinihappoä Nämä orgaaniset räjähteet ovat nitraattiyhdisteitä, jotka voidaan jakaa rakenteen puolesta nitroamiineihin (RDX ja HMX), nitroaromaatteihin (TNT ja pikriinihappo) sekä nitraattiestereihin (PETN, NG ja NK). Menetelmäkehityksessä räjähdysainelaimennokset pipetoitiin polymetyylimetakrylaatin (PMMA) päälle ja analysoitiin siitä. DAPPI:lla tutkittiin myäs autenttisia räjähdysainejäämiä erilaisista matriiseista. DAPPI:lla optimoitiin jokaiselle räjähdysaineelle sopiva menetelmä ja yhdisteet saatiin näkymään puhdasaineina. Räjähdysainejäämien analysoiminen erilaisista rikospaikkamateriaaleista osoittautui haastavammaksi tehtäväksi, koska matriisit aiheuttivat itsessään korkean taustan spektriin, josta räjähdysaineiden piikit eivät useimmiten erottuneet tarpeeksi. Muut desorptioionisaatiotekniikat saattavat soveltua paremmin haastavien räjähdysainejäämien havaitsemiseksi.