Cuticular and Suberin Polymers of Edible Plants. Analysis by Gas Chromatographic-Mass Spectrometric and Solid State Spectroscopic Methods

Cutin and suberin are structural and protective polymers of plant surfaces. The epidermal cells of the aerial parts of plants are covered with an extracellular cuticular layer, which consists of polyester cutin, highly resistant cutan, cuticular waxes and polysaccharides which link the layer to the epidermal cells. A similar protective layer is formed by a polyaromatic-polyaliphatic biopolymer suberin, which is present particularly in the cell walls of the phellem layer of periderm of the underground parts of plants (e.g. roots and tubers) and the bark of trees. In addition, suberization is also a major factor in wound healing and wound periderm formation regardless of the plants’ tissue. Knowledge of the composition and functions of cuticular and suberin polymers is important for understanding the physiological properties for the plants and for nutritional quality when these plants are consumed as foods. The aims of the practical work were to assess the chemical composition of cuticular polymers of several northern berries and seeds and suberin of two varieties of potatoes. Cutin and suberin were studied as isolated polymers and further after depolymerization as soluble monomers and solid residues. Chemical and enzymatic depolymerization techniques were compared and a new chemical depolymerization method was developed. Gas chromatographic analysis with mass spectrometric detection (GC-MS) was used to assess the monomer compositions. Polymer investigations were conducted with solid state carbon-13 cross polarization magic angle spinning nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C CP-MAS NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and microscopic analysis. Furthermore, the development of suberin over one year of post-harvest storage was investigated and the cuticular layers from berries grown in the North and South of Finland were compared. The results show that the amounts of isolated cuticular layers and cutin monomers, as well as monomeric compositions vary greatly between the berries. The monomer composition of seeds was found to differ from the corresponding berry peel monomers. The berry cutin monomers were composed mostly of long-chain aliphatic ω-hydroxy acids, with various mid-chain functionalities (double-bonds, epoxy, hydroxy and keto groups). Substituted α,ω-diacids predominated over ω-hydroxy acids in potato suberin monomers and slight differences were found between the varieties. The newly-developed closed tube chemical method was found to be suitable for cutin and suberin analysis and preferred over the solvent-consuming and laborious reflux method. Enzymatic hydrolysis with cutinase was less effective than chemical methanolysis and showed specificity towards α,ω-diacid bonds. According to ₁₃C CP-MAS NMR and FTIR, the depolymerization residues contained significant amounts of aromatic structures, polysaccharides and possible cutan-type aliphatic moieties. Cultivation location seems to have effect on cuticular composition. The materials studied contained significant amounts of different types of biopolymers that could be utilized for several purposes with or without further processing. The importance of the so-called waste material from industrial processes of berries and potatoes as a source of either dietary fiber or specialty chemicals should be further investigated in detail. The evident impact of cuticular and suberin polymers, among other fiber components, on human health should be investigated in clinical trials. These by-product materials may be used as value-added fiber fractions in the food industry and as raw materials for specialty chemicals such as lubricants and emulsifiers, or as building blocks for novel polymers.

Potential of kite aerial photography for peatland investigations with examples from Estonia

Tiivistelmä: Leijailmakuvausmenetelmän käyttömahdollisuudet soiden kartoituksessa - esimerkkejä Viron soilta

Patterns in Estonian bogs as depicted in color kite aerial photographs

Tiivistelmä: Viron soiden pinnanmuodot värillisten leijailmakuvien valossa

Change detection in boreal forests using bi-temporal aerial photographs

[Abstract]

Individual tree measurements by means of digital aerial photogrammetry

University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Resource Management

Geometrically accurate time series of archived aerial images and airborne lidar data in a forest environment

Abstract

Landsat TM imagery and high altitude aerial photographs in estimation of forest characteristics

Abstract

Managing Configurable Products in Mass Customization

Massaräätälöinti on tärkeä osa nykyaikaista tuotestrategiaa. Massaräätälöinti mahdollistaa asiakaskohtaisesti muokattujen tuotteiden valmistuksen massatuotannon tehokkuudella. Massaräätälöinti edellyttää laajamittaista tietojärjestelmien hyväksikäyttöä, niin räätälöityjen tuotteiden mallinnuksessa, tuotteistuksessa kuin ylläpidossakin. Diplomityössä käsittelen taustatekijöitä jotka ovat johtaneet massaräätälöinnin syntyyn ja yleistymiseen. Käsittelyssä ovat myös erilaiset tavat toteuttaa massaräätälöintiä ja tietojärjestelmät jota tukevat massaräätälöintiä. Diplomityön empiirisessä osassa tarkastellaan Nokia Networksin tapaa toteuttaa massaräätälöintiä sekä esitellään tärkeimmät tätä tukevat järjestelmät. Empiirisen osan painopiste on kuitenkin hyvin vahvasti keskittynyt yhteen tuoterakenteiden osaan, joka on aiheuttanut haasteita Nokia Networksin massaräätälöintikonseptille. Tämä tuoterakenteen osa on valjastettu moneen erilaiseen käyttöön, mikä aiheuttaa ongelmia tietojärjestelmissä ja prosesseissa joihin se on vaikuttamassa. Työn tarkoituksena on kartoittaa kaikki ne ongelmat joita tämä tuoterakenteen osa aiheuttaa sulavalle massaräätälöinnin toteuttamiselle, niin yleisesti kuin järjestelmä- ja prosessimielessäkin. Työ on tehty osana laajamittaista projektia. Projektin tarkoituksena on kehittää uusi ja joustavampi ratkaisu tuoterakenteisiin, mandollistaen asiakaskohtaisten räätälöityjen tuotteiden valmistamisen, niin että se sopii Nokia Networksin järjestelmä sekä prosessi ympäristöön.

Effect of antifoams on oxygen mass transfer in pulp and paper mill effluents

Vaahdonestoaineiden haitallinen vaikutus hapen liukenemisnopeuteen biologisen puhdistamon jätevesissä on yleisesti tunnettua. Aineiden eri vaikutusmekanismien takia on silti vaikea etukäteen arvioida, miten ja kuinka paljon aineensiirto muuttuu. Työn tavoitteena oli saada tietoa vaahdonestoaineiden ja muiden pinta-aktiivisten aineiden vaikutuksesta kuplakokoon, kaasun tilavuusosuuteen ja kaasu-neste aineensiirtoon. Työn teoriaosassa on kuvailtu vaahdon muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä sekä eri vaahdonestoaineiden vaikutusmekanismeja sellu- ja paperitehtaan jätevedessä. Edelleen on esitetty useita hapen siirtoa estäviä ja parantavia aineita. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin kahdenkymmenenviiden eri pinta-aktiivisen aineen vaikutusta hapen liukenemisnopeuteen yksivaiheisessa kuplakolonnissa. Kokeet tehtiin kahdella pitoisuudella, kahdella eri kaasunjakolaitteella ja kolmella eri kaasun tyhjäputkinopeudella. Aineensiirtokokeiden rinnalla tutkittiin jätevesien laatu- ja fysikaalisiaominaisuuksia, niiden vaikutusta hapen liukenemisnopeuteen sekä testattavien koeaineiden vaikutusta fysikaalisin ominaisuuksiin. Kokeet osoittavat että pinta-aktiivisten aineiden vaikutus hapen aineensiirtoon vaihtelee riippuen kaasunjakolaitteesta ja aineen pitoisuuksista. Testatuista vaahdonestonaineista pienin negatiivinen vaikutus oli aineella AT 35 ja positiivinen vaikutustodettiin olevan vaahdonestoaineiden komponenteilla: P2, S1, F4 ja T9.