DNA-based detection and characterisation of strictly anaerobic beer-spoilage bacteria

Megasphaera cerevisiae, Pectinatus cerevisiiphilus, Pectinatus frisingensis, Selenomonas lacticifex, Zymophilus paucivorans and Zymophilus raffinosivorans are strictly anaerobic Gram-stain-negative bacteria that are able to spoil beer by producing off-flavours and turbidity. They have only been isolated from the beer production chain. The species are phylogenetically affiliated to the Sporomusa sub-branch in the class "Clostridia". Routine cultivation methods for detection of strictly anaerobic bacteria in breweries are time-consuming and do not allow species identification. The main aim of this study was to utilise DNA-based techniques in order to improve detection and identification of the Sporomusa sub-branch beer-spoilage bacteria and to increase understanding of their biodiversity, evolution and natural sources. Practical PCR-based assays were developed for monitoring of M. cerevisiae, Pectinatus species and the group of Sporomusa sub-branch beer spoilers throughout the beer production process. The developed assays reliably differentiated the target bacteria from other brewery-related microbes. The contaminant detection in process samples (10 1,000 cfu/ml) could be accomplished in 2 8 h. Low levels of viable cells in finished beer (≤10 cfu/100 ml) were usually detected after 1 3 d culture enrichment. Time saving compared to cultivation methods was up to 6 d. Based on a polyphasic approach, this study revealed the existence of three new anaerobic spoilage species in the beer production chain, i.e. Megasphaera paucivorans, Megasphaera sueciensis and Pectinatus haikarae. The description of these species enabled establishment of phenotypic and DNA-based methods for their detection and identification. The 16S rRNA gene based phylogenetic analysis of the Sporomusa sub-branch showed that the genus Selenomonas originates from several ancestors and will require reclassification. Moreover, Z. paucivorans and Z. raffinosivorans were found to be in fact members of the genus Propionispira. This relationship implies that they were carried to breweries along with plant material. The brewery-related Megasphaera species formed a distinct sub-group that did not include any sequences from other sources, suggesting that M. cerevisiae, M. paucivorans and M. sueciensis may be uniquely adapted to the brewery ecosystem. M. cerevisiae was also shown to exhibit remarkable resistance against many brewery-related stress conditions. This may partly explain why it is a brewery contaminant. This study showed that DNA-based techniques provide useful tools for obtaining more rapid and specific information about the presence and identity of the strictly anaerobic spoilage bacteria in the beer production chain than is possible using cultivation methods. This should ensure financial benefits to the industry and better product quality to customers. In addition, DNA-based analyses provided new insight into the biodiversity as well as natural sources and relations of the Sporomusa sub-branch bacteria. The data can be exploited for taxonomic classification of these bacteria and for surveillance and control of contaminations.

Tutkimus kalojen makuvirheistä ja Oulun edustan merialueen tilasta.

Suomenkielinen yhteenveto: Kalojen makuvirheistä, erityisesti Oulun merialueella. English summary: On flavour tainting of fish, with special reference to the Oulu Sea Area (Bothnian Bay).

Kastraation vaihtoehdot: Immunokastraation vaikutus kasvuun ja rehunkulutukseen

Lähes kaikki karjuporsaat kastroidaan Suomessa ja muualla EU:ssa ensimmäisen elinviikon aikana. Kastraation syynä on ns. karjun haju. Karjun haju on uroksen sukupuolihormonien (etenkin androstenonin ja skatolin) vaikutuksesta aiheutuva epämiellyttävä haju leikkaamattoman karjun lihassa. Kastroimalla estetään androstenonin tuotanto, jolloin lihaan ei muodostu karjun hajua. Kastraatio suoritetaan tavallisesti ilman minkäänlaista kivunlievitystä. Toimenpide on hyvin kivulias ja heikentää eläinten hyvinvointia. Kastraatio heikentää myös porsaiden rehuhyötysuhdetta ja aiheuttaa lihan rasvoittumista. Edellä mainittujen syiden vuoksi porsaiden rutiininomaisesta kastroimisesta pyritään luopumaan lähivuosina. Kirurgisen kastraation korvaajaksi on ehdotettu useita eri menetelmiä. Menetelmät eroavat toisistaan huomattavasti kustannustehokkuuden, käytännöllisyyden ja hyvinvointivaikutuksien osalta. Tutkimuksia vaihtoehtoisista karjunhajun ehkäisymenetelmistä on useita. Sukupuolilajitellun siemennesteen käyttö ja karjunhajun hävittäminen jalostamalla eivät ole vielä toteuttamiskelpoisia vaihtoehtoja. Haisevien karjujen tunnistaminen teuraslinjalta ei ole vielä nykytekniikalla mahdollista ilman liian suurta turhien hylkäyksien määrää. Rauhoitus- ja kivunlievitysmenetelmiä on tutkittu runsaasti. Lisätutkimuksia vaaditaan kuitenkin riittävän edullisen sikalaolosuhteissa helposti toteutettavan menetelmän kehittämiseksi. Huonosti toteutettu anestesia ei paranna porsaiden hyvinvointia. Yksi varteenotettava vaihtoehto on immunokastraatio. Immunokastraatiossa porsaille annetaan injektiona valmistetta, joka estää sukupuolielinten normaalin kehityksen, hormonituotannon ja sitä kautta myös karjun hajua. Immunokastraatio on todettu useissa tutkimuksissa turvalliseksi sioille ja kuluttajille sekä tehokkaaksi karjunhajun ehkäisyssä. Tutkimuksissa on saatu myös viitteitä immunokastraation edullisesta vaikutuksesta porsaiden kasvuun ja rehunkäytön tehokkuuteen. Tässä tutkimuksessa todettiin suomalaisilla lihasioilla immunokastraation pienentävän merkittävästi lihan rasvapitoisuutta leikkoihin verrattuna. Paremmasta rehunkäytön hyötysuhteesta ei saatu tilastollisesti merkitsevää (p<0,05) eroa, mutta asiaa on syytä tutkia tarkemmin. Ennen immunokastraation laajamittaista käyttöä on myös selvitettävä kuluttajien ja sikatilallisten asenteet valmisteen käyttöä kohtaan. Tähänastisten tutkimustulosten valossa immunokastraatiota voidaan pitää hyvin lupaavana vaihtoehtona rutiininomaiselle kirurgiselle kastraatiolle sekä tuotannon taloudellisuuden että eläinten hyvinvoinnin näkökulmasta.