Astringent Food Compounds and Their Interactions with Taste Properties

Astringency is traditionally thought to be induced by plant tannins in foods. Because of this current research concerning the mechanism of astringency is focused on tannin‐protein interactions and thus on precipitation, which may be perceived by mechanoreceptors. However, astringency is elicited by a wide range of different phenolic compounds, as well as, some non‐phenolic compounds in various foods. Many ellagitannins or smaller compounds that contribute to astringent properties do not interact with salivary proteins and may be directly perceived through some receptors. Generally, the higher degree of polymerization of proanthocyanidins can be associated with more intense astringency. However, the astringent properties of smaller phenolic compounds may not be directly predicted from the structure of a compound, although glycosylation has a significant role. The astringency of organic acids may be directly linked to the perception of sourness, and this increases along with decreasing pH. Astringency can be divided into different sub‐qualities, including even other qualities than traditional mouth‐drying, puckering or roughing sensations. Astringency is often accompanied by bitter or sour or both taste properties. The different sub‐qualities can be influenced by different astringent compounds. In general, the glycolysation of the phenolic compound results in more velvety and smooth mouthdrying astringency. Flavonol glycosides and other flavonoid compounds and ellagitannins contribute to this velvety mouthdrying astringency. Additionally, they often lack the bitter properties. Proanthocyanidins and phenolic acids elicit more puckering and roughing astringency with some additional bitter properties. Quercetin 3‐O‐rutinoside, along with other quercetin glycosides, is among the key astringent compounds in black tea and red currants. In foods, there are always various other additional attributes that are perceived at the same with astringency. Astringent compounds themselves may have other sensory characteristics, such as bitter or sour properties, or they may enhance or suppress other sensory properties. Components contributing to these other properties, such as sugars, may also have similar effects on astringent sensations. Food components eliciting sweetness or fattiness or some polymeric polysaccharides can be used to mask astringent subqualities. Astringency can generally be referred to as a negative contributor to the liking of various foods. On the other hand, perceptions of astringent properties can vary among individuals. Many genetic factors that influence perceptions of taste properties, such as variations in perceiving a bitter taste or variations in saliva, may also effect the perception of astringency. Individuals who are more sensitive to different sensations may notice the differences between astringent properties more clearly. This may not have effects on the overall perception of astringency. However, in many cases, the liking of astringent foods may need to be learned by repetitive exposure. Astringency is often among the key sensory properties forming the unique overall flavour of certain foods, and therefore it also influences whether or not a food is liked. In many cases, astringency may be an important sub‐property suppressed by other more abundant sensory properties, but it may still have a significant contribution to the overall flavour and thus consumer preferences. The results of the practical work of this thesis show that the astringent phenolic compounds are mostly located in the skin fractions of black currants, crowberries and bilberries (publications I–III). The skin fractions themselves are rather tasteless. However, the astringent phenolic compounds can be efficiently removed from these skin fractions by consecutive ethanol extractions. Berries contain a wide range of different flavonol glycosides, hydroxycinnamic acid derivatives and anthocyanins and some of them strongly contribute to the different astringent and bitterness properties. Sweetness and sourness are located in the juice fractions along with the majority of sugars and fruit acids. The sweet and sour properties of the juice may be used to mask the astringent and bitterness properties of the extracts. Enzymatic treatments increase the astringent properties and fermented flavour of the black currant juice and decrease sweetness and freshness due to the effects on chemical compositions (IV). Sourness and sweetness are positive contributors to the liking of crowberry and bilberry fractions, whereas bitterness is more negative (V). Some astringent properties in berries are clearly negative factors, whereas some may be more positive. The liking of berries is strongly influenced by various consumer background factors, such as motives and health concerns. The liking of berries and berry fractions may also be affected by genetic factors, such as variations in the gene hTAS2R38, which codes bitter taste receptors (V).

Cost efficient extractive removal of birch pulp

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää kustannustehokkaita keinoja uuteaineiden vähentämiseksi koivusulfaattimassasta. Uuteaineet voivat aiheuttaa ongelmia muodostaessaan saostumia prosessilaitteisiin. Saostumat aiheuttavat tukkeumia ja mittaushäiriöitä, mutta irrotessaan ne myös huonontavat sellun laatua. Lopputuotteeseen joutuessaan ne voivat lisäksi aiheuttaa haju- ja makuhaittoja, joilla on erityistä merkitystä esimerkiksi valmistettaessa elintarvikekartonkeja. Tämä työ tehtiin Stora Enson sellutehtaalla, Enocell Oy:llä, Uimaharjussa. Teoriaosassa käsiteltiin uuteaineiden koostumusta ja niiden aiheuttamia ongelmia sellu– ja paperitehtaissa. Lisäksi koottiin aikaisempien tehdaskokeiden fysikaalisia ja kemiallisia keinoja vähentää koivu-uutetta. Tarkastelualueina olivat puunkäsittely, keitto, pesemö ja valkaisu. Kokeellisessa osassa suoritettiin esikokeita laboratorio- ja tehdasmittakaavassa, jotta saavutettaisiin käytännöllistä tietoa itse lopuksi tehtävää tehdasmittakaavan koetta varten. Laboratoriokokeissa tutkittiin mm. keiton kappaluvun, lisäaineiden ja hartsisaippuan vaikutusta koivu-uutteeseen. Lisäksi suoritettiin myös happo- (A) ja peretikkahappovaiheen (Paa) laboratoriokokeet. Tehdasmittakaavassa tarkasteltiin mm. keiton kappaluvun, pesemön lämpötilan, A-vaiheen, valkaisun peroksidi- ja Paa-vaiheen vaikutusta koivu-uutteeseen. Uutteenpoistotehokkuutta eri menetelmien välillä vertailtiin niin määrällisesti kuin rahallisesti. Uutteenpoistotehokkuudella mitattuna vertailuvaihe oli tehokkain pesemön loppuvaiheessa ja valkaisun alkuvaiheessa. Pesemön loppuvaiheessa uutteenpoistoreduktiot olivat noin 30 % ja valkaisun alkuvaiheessa 40 %. Peroksidivaihe oli tehokkain käytettynä valkaisun loppuvaiheessa noin 40 % reduktiolla. Kustannustehokkuudella mitattuna tehokkaimmaksi osoittautui A-vaihe yhdessä peroksidivaiheen kanssa. Säästöt vertailujaksoon verrattuna olivat noin 0.3 €/ADt. Lisäksi kyseinen yhdistelmä osoittautui hyväksi keinoksi säilyttää uutetaso alle maksimirajan kuitulinja 2:lla, kun kuitulinjalla 1 tuotettiin samanaikaisesti armeeraussellua.

Massaräätälöinti asiakasohjautuvan tuotannon tehostamiseksi

Kiristyvä kilpailutilanne pakottaa yritykset tehostamaan toimintaansa. Tulevaisuudessa asiakkaat ovat yhä vaativampia ja he haluavat yksilöllisiä tuotteita ja palveluja. He vaativat myös laatua ja lyhyitä toimitusaikoja. Massaräätälöinti on toimintamalli, jolla tulevaisuuden haasteisiin pystytään vastaamaan. Työn tavoitteena oli kehittää yritykselle massaräätälöinnin vaatimukset täyttävä tuotannonohjausjärjestelmä. Massaräätälöinnin ja tuotannonohjausjärjestelmän muutosten seurauksena myös hankintatoimet oli muutettava uuteen toimintamalliin soveltuvaksi. Massaräätälöinnin vaikutuksia oli arvioitava koko tilaus-toimitusketjussa. Muutosten seurauksena mm. alhaisen toimitusvarmuuden ja pitkien toimitusaikojen tulee parantua. Teoriaosassa selvitettiin massaräätälöinnin vaikutuksia koko tilaus-toimitusketjuun sekä tuotannonohjaustapojen soveltuvuutta massaräätälöintiin. Lisäksi selvitettiin massaräätälöinnin soveltamisen perusvaatimuksena olevan lean-toiminnan osa-alueita. Työn tuloksena kehitettiin yrityksen toimintaan ja massaräätälöintiin soveltuva toimintamalli, joka kulminoituu uudenlaiseksi tuotannonohjausjärjestelmäksi. Lisäksi esitetyillä hankintatoimien muutoksilla kehitettiin toimittajaverkkoa ja muutettiin ostopolitiikkaa. Layoutin muuttamisella variointiperusteiseksi tuotanto-organisaatioksi mahdollistettiin joustavat ja vaihtoehtoiset tuotantoreitit sekä asetuserien yhdistelymahdollisuudet. Esitettyjen muutosten avulla pystyttiin lyhentämään valmistettavien linjastojen toimitusaikaa sekä parantamaan niiden toimitusvarmuutta. Lisäksi muutokset selkeyttivät hankintatoimia sekä vähensivät esiintyneitä varaston puutetilanteita. Näiden seurauksena yrityksen on mahdollista parantaa kilpailukykyään markkinoilla ja huomioida tuotteissaan asiakkaiden yksilölliset toiveet.

Luomutuotteiden ostamiseen vaikuttavat tekijät: Case Lappeenrannan K-citymarket

Tutkimuksen tavoite oli selvittää sitä ristiriitaa, joka vallitsee kuluttajien ilmoittaman ja todellisen luomutuotteiden ostokäyttäytymisen välillä. Tätä ristiriitaa tutkittiin selvittämällä ostoprosessin eri osia ja niihin vaikuttavia tekijöitä, kuten sitoutumisastetta, arvoja ja asenteita. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kyselytutkimusta, jonka aineisto kerättiin kontrolloidulla kyselyllä yhden viikon aikana Lappeenrannan K-citymarketissa.Tulokset osoittivat, että kuluttajat ostavat luomutuotteita, jos ne koetaan omaa itseä hyödyttäviksi, eli tärkeimmät ostamisen syyt olivat hyvä maku, lisäaineettomuus ja terveellisyys. Sen sijaan kollektiivinen etu, kuten ympäristöystävällisyys, ei ollut kovinkaan tärkeä luomunostoperuste. Näyttäisi myös siltä, että ne, jotka arvo- ja ajatusmaailmansa puolesta olisivat potentiaalisia luomutuotteiden kuluttajia, ostavat muita tuotteita tottumuksen perusteella.

Sensory and Non-sensory Factors Behind the Liking and Choice of Healthy Food Products

A healthy and balanced diet can reduce health problems, such as overweight and metabolic syndrome. In general, people have a considerably good knowledge of what constitutes a healthy diet and how they could achieve it with their food choices. Besides, people argue that health is among their top five food choice motives. Nevertheless, the prevalence of overweight is increasing and other food choice motives, such as taste, seem to conflict with the health. Liking for food does not necessarily determine acceptance alone, thus several non-sensory factors, such as brand, country of origin and nutrition claim, can also influence. Moreover, consumers are individuals in how they prioritize sensory and nonsensory factors of foods, but e.g. increasing age, female gender and health concern have been connected to a more health-oriented dietary behaviour. To sum up, identifying different factors that can increase the liking and consumption of healthy food is essential in order to develop more attractive healthful food products. Adding vitamins, minerals, fibre or other ingredients to a food product can be used to enrich the nutritional quality of the products. However, this may be difficult in practice as regards the sensory quality and pleasantness of the foods. Generally, consumers are not willing to compromise on taste in food. On the other hand, consumers are very heterogeneous in their likings, and their personal values and attitudes may interact with preferences for specific sensory characteristics. The aims of this study were to investigate the effects of intrinsic product characteristics on sensory properties and hedonic responses; to determine the impact of few non-sensory factors; and to examine the interaction between sensory and non-sensory factors with consumers’ demographics, values and attitudes in liking of healthy model foods. The results showed that product composition influenced sensory quality and had an effect on hedonic responses. Adding flaxseed to bakery products showed a significant improvement in the nutritional quality without negative effects on sensory properties. On the other hand, the fortification of wellness beverages with vitamins and minerals may impart off-flavours. In general, sweetness of yoghurts, freshness of wellness beverages and low intensity of rye bread flavour appealed to consumers. Information about the domestic origin of yoghurts and claiming a specific function for wellness beverages enhanced liking. However, consumers who were more concerned about their health and considered natural content as an important food choice motive, rated sourer and less sweet yoghurts and wellness beverages as more pleasant. In addition, interest in health increased the consumption of rye breads and other whole grain breads among adolescents. The results showed that the optimal product quality in terms of intrinsic and extrinsic factors differs between individual consumers, and personal values and food choice motives can be connected to preferences for specific sensory characteristics of foods. This indicates that each food product needs to be considered in relation to its specific market niche, and to which segment of consumer will respond most positively to its characteristics.

Uuteaineet BCTMP-prosessissa

Diplomityö tehtiin M-real Joutsenon BCTMP-tehtaalle. Työn aiheena oli tehdä uuteaine- ja metallikartoitus eri prosessivaiheiden massoista ja suodoksista BCTMP-tehtaassa. BCTMPmassaa käytetään muun muassa elintarvikekartongin keskikerroksessa. Pakattaviin kartonkeihin suoraan kosketuksissa olevat elintarvikkeet ovat alttiita haju- ja makuvivahteille. Hajut ja maut voivat saada alkunsa kartongin komponenteista, kuten BCTMP-massasta, kartongin päällystysaineista ja kartongin jatkojalostuksessa käytetyistä painoväreistä. Diplomityön teoriaosuudessa keskityttiin puun lipofiilisiin uuteaineisiin ja erityisesti komponentteihin, jotka aiheuttavat haju- ja makuongelmia. Teoriaosuudessa käsiteltiin myös haju- ja makuominaisuuksien muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä sekä kerrottiin mahdollisista uuteaineiden poistomenetelmistä. Teoriaosuudessa esiteltiin analysointimenetelmiä, joita käytettiin kokeellisessa osassa. Kokeellisessa osassa esiteltiin valmistettavan massan laatuspesifikaatiot ja toteutuneet laatutrendit. Samassa tutkittiin massan analysointimenetelmien tuloksien korrelaatioita kokonaisuuteaineiden toteamiseksi. Seuraavaksi käsiteltiin syksyllä 2010 ja talvella 2011 tehtyjä prosessin uuteainekartoituksia, jossa muun muassa tutkittiin eri prosessivaiheiden massojen ja suodoksien uuteainemääriä ja –komponentteja. Kartoituksien yhteydessä laskettiin prosessin uuteainetaseita ja prosessin pesutehokkuuksia. Samalla tutkittiin siirtymämetallimääriä, jotka osaltaan vaikuttavat haju- ja makuominaisuuksiin. Kokeellisen osan korrelaatiovertailuissa huomattiin, että merkittävin korrelaatio kokonaisuuteaineisiin on viimeisen massan pesuvaiheen suodoksen sameudella, liki 80 %. Heksanaalipotentiaalin ja uuteaineen korrelaatio oli myös noin 80 %. Valmiista massasta tehdyn kemiallisen hapen kulutuksen eli COD:n korrelaatio uuteaineisiin oli vain 38 %. Prosessikartoituksen tuloksista laskettujen pesuvaiheiden erotustehokkuudet olivat hyvät.

Talo, kartano, puutarha. Kauppahuoneen omistaja Marie Hackman ja hänen kulutusvalintansa varhaismodernissa Viipurissa

Tutkimuksessa keskitytään tutkimaan kuluttamista elämäntavan ja identiteetin muovaajana yhden yksilön elämän kautta. Kuluttamista tutkitaan statuskuluttamisen (conspicious consumption), tilallisuuden ja sukupuolihistorian käsitteistöä hyväksi käyttäen. Tutkimuksen lähteinä on käytetty liikekirjeitä ja tilikirjoja, yksityistä kirjeenvaihtoa, päiväkirjoja ja sanomalehtiä sekä aikalaismuistelmia. Naista lähdemateriaaleista on koottu sekä tilastollista aineistoa että kvalitatiivista, lähilukuun ja mikrohistorialliseen tutkimusotteeseen nojautuvaa tutkimusta. Tutkimus alkaa vuodesta 1799 ja päättyy 1830-luvulle, jolloin seuraava sukupolvi otti vastuun liiketoimista ja lähdeaineistossa tapahtui muutoksia kuluttamisen kirjaamisen suhteen. Tutkimuksen keskeiset käsitteet ovat statuskuluttaminen ja identiteetti. Näitä käsitteitä lähestytään Thorstein Veblenin, Norbert Eliaksen ja Pierre Bourdieun tutkimuksia apuna käyttäen. Tutkimus käsittelee erottautumisen ja jäljittelyn tematiikkaa merkittävimpänä kuluttamisen motivaattoreina. Lisaksi tutkimus nostaa esille hyvän maun ja muodinmukaisuuden kulutusvalintojen taustalla. Statuskuluttaminen kytkeytyy sosiaaliseen kanssakäymiseen. Kuluttamisen kohteet ovat esineitä ja asioita, joita pidetään esillä seurapiireissä. Kuluttaminen tapahtuu seuraelämän ehdoilla, sen mukavoittamiseksi, aseman osoittamiseksi seurapiireissä tai sosiaalisen paineen vuoksi. Tutkimus osoittaa kotitalouden merkityksen kuluttamisen paikkana ja kohteena. Tutkimus myös osoittaa naisten toimintakentän olleen kytköksissä kotitalouden asemaan yhteisössään sekä osoittaa, että sukupuolta pitää tarkastella suhteessa yksilön sosiaaliseen asemaan. Tutkimus osoittaa, että Marie Hackmanin kuluttaminen muuttui ikääntymisen myötä. Aseman osoittaminen oli merkittävämpää nuorena ja aseman ollessa vielä vakiintumattomampi.

Promoting Healthy Lifestyles with Personalized, APOE Genotype Based Health Information: The Effects on Psychological-, Health Behavioral and Clinical Factors

There is an increasing demand for individualized, genotype-based health advice. The general population-based dietary recommendations do not always motivate people to change their life-style, and partly following this, cardiovascular diseases (CVD) are a major cause of death in worldwide. Using genotype-based nutrition and health information (e.g. nutrigenetics) in health education is a relatively new approach, although genetic variation is known to cause individual differences in response to dietary factors. Response to changes in dietary fat quality varies, for example, among different APOE genotypes. Research in this field is challenging, because several non-modifiable (genetic, age, sex) and modifiable (e.g. lifestyle, dietary, physical activity) factors together and with interaction affect the risk of life-style related diseases (e.g. CVD). The other challenge is the psychological factors (e.g. anxiety, threat, stress, motivation, attitude), which also have an effect on health behavior. The genotype-based information is always a very sensitive topic, because it can also cause some negative consequences and feelings (e.g. depression, increased anxiety). The aim of this series of studies was firstly to study how individual, genotype-based health information affects an individual’s health form three aspects, and secondly whether this could be one method in the future to prevent lifestyle-related diseases, such as CVD. The first study concentrated on the psychological effects; the focus of the second study was on health behavior effects, and the third study concentrated on clinical effects. In the fourth study of this series, the focus was on all these three aspects and their associations with each other. The genetic risk and health information was the APOE gene and its effects on CVD. To study the effect of APOE genotype-based health information in prevention of CVD, a total of 151 volunteers attended the baseline assessments (T0), of which 122 healthy adults (aged 20 – 67 y) passed the inclusion criteria and started the one-year intervention. The participants (n = 122) were randomized into a control group (n = 61) and an intervention group (n = 61). There were 21 participants in the intervention Ɛ4+ group (including APOE genotypes 3/4 and 4/4) and 40 participants in the intervention Ɛ4- group (including APOE genotypes 2/3 and 3/3). The control group included 61 participants (including APOE genotypes 3/4, 4/4, 2/3, 3/3 and 2/2). The baseline (T0) and follow-up assessments (T1, T2, T3) included detailed measurements of psychological (threat and anxiety experience, stage of change), and behavioral (dietary fat quality, consumption of vegetables, - high fat/sugar foods and –alcohol, physical activity and health and taste attitudes) and clinical factors (total-, LDL- HDL cholesterol, triglycerides, blood pressure, blood glucose (0h and 2h), body mass index, waist circumference and body fat percentage). During the intervention six different communication sessions (lectures on healthy lifestyle and nutrigenomics, health messages by mail, and personal discussion with the doctor) were arranged. The intervention groups (Ɛ4+ and Ɛ4-) received their APOE genotype information and health message at the beginning of the intervention. The control group received their APOE genotype information after the intervention. For the analyses in this dissertation, the results for 106/107 participants were analyzed. In the intervention, there were 16 participants in the high-risk (Ɛ4+) group and 35 in the low-risk (Ɛ4-) group. The control group had 55 participants in studies III-IV and 56 participants in studies I-II. The intervention had both short-term (≤ 6 months) and long-term (12 months) effects on health behavior and clinical factors. The short-term effects were found in dietary fat quality and waist circumference. Dietary fat quality improved more in the Ɛ4+ group than the Ɛ4- and the control groups as the personal, genotype-based health information and waist circumference lowered more in the Ɛ4+ group compared with the control group. Both these changes differed significantly between the Ɛ4+ and control groups (p<0.05). A long-term effect was found in triglyceride values (p<0.05), which lowered more in Ɛ4+ compared with the control group during the intervention. Short-term effects were also found in the threat experience, which increased mostly in the Ɛ4+ group after the genetic feedback (p<0.05), but it decreased after 12 months, although remaining at a higher level compared to the baseline (T0). In addition, Study IV found that changes in the psychological factors (anxiety and threat experience, motivation), health and taste attitudes, and health behaviors (dietary, alcohol consumption, and physical activity) did not directly explain the changes in triglyceride values and waist circumference. However, change caused by a threat experience may have affected the change in triglycerides through total- and HDL cholesterol. In conclusion, this dissertation study has given some indications that individual, genotypebased health information could be one potential option in the future to prevent lifestyle-related diseases in public health care. The results of this study imply that personal genetic information, based on APOE, may have positive effects on dietary fat quality and some cardiovascular risk markers (e.g., improvement in triglyceride values and waist circumference). This study also suggests that psychological factors (e.g. anxiety and threat experience) may not be an obstacle for healthy people to use genotype-based health information to promote healthy lifestyles. However, even in the case of very personal health information, in order to achieve a permanent health behavior change, it is important to include attitudes and other psychological factors (e.g. motivation), as well as intensive repetition and a longer intervention duration. This research will serve as a basis for future studies and its information can be used to develop targeted interventions, including health information based on genotyping that would aim at preventing lifestyle diseases. People’s interest in personalized health advices has increased, while also the costs of genetic screening have decreased. Therefore, generally speaking, it can be assumed that genetic screening as a part of the prevention of lifestyle-related diseases may become more common in the future. In consequence, more research is required about how to make genetic screening a practical tool in public health care, and how to efficiently achieve long-term changes.