Naudanlihan jalostusketjun hiilijalanjälki Suomessa

Kirjallisuustutkimuksen tavoitteena oli perehtyä kasvihuoneilmiön taustoihin ja kartoittaa aiempia tutkimuksia naudan- ja muiden lihatuotteiden kasvihuonekaasupäästöistä. Lisäksi kirjallisuustutkimuksessa perehdyttiin aiemmissa tutkimuksissa elintarvikkeiden hiilijalanjäljen laskemisessa sovellettuun elinkaarianalyysiin ISO 14040-standardin mukaisesti. Kokeellisen osion tavoitteena oli määrittää naudanlihan hiilijalanjälki Suomessa maatilan portilta kuluttajan ruokapöytään. Tavoitteena oli myös ymmärtää jalostusketjun päästöjen merkitys verrattuna koko naudanlihan tuotantoketjuun ja määrittää jalostusketjun vaiheiden merkitys ketjussa. Työn toiminnallisena yksikkönä toimi kilo naudanlihaa. Työ toteutettiin perehtymällä yksityiskohtaisesti yhteen naudanlihan jalostusketjuun Suomessa. Päästöt laskettiin todellisten yhteistyöyritykseltä saatujen prosessitietojen perusteella. Tiedot kerättiin tiedonkeruulomakkeella vierailemalla yhteistyöyrityksen kahdessa tuotantolaitoksessa ja täydentämällä tietoja haastatteluilla. Naudanlihan jalostusketjun päästöt olivat 1240 g CO2-ekv/lihakilo. Eniten päästöjä tuottivat jalostusvaihe (310 g CO2-ekv/lihakilo), teurastus (280 g CO2-ekv/lihakilo) ja lihatuotteiden kuljetus kuluttajalle (210 g CO2-ekv/lihakilo). Koko naudanlihan tuotantoketjusta jalostusketjun päästöt muodostivat alle 4 %, sillä syntymästä maatilan portille syntyviksi päästöiksi laskettiin kirjallisuuden perusteella yli 30 000 g CO2-ekv/lihakilo. Jatkossa naudanlihan hiilijalanjälkeä voitaisiin pääasiassa pienentää kehittämällä prosessia maatilan portille asti. Tämän työn tulokset olivat hyvin samansuuruiset verrattuna aiempaan tutkimukseen broilerin jalostusketjun päästöistä Suomessa (Katajajuuri ym. 2008). Tämä vastasi ennakko-odotuksia, sillä jalostusketjujen vaiheissa ei ollut merkittäviä eroja. Aiempia tutkimuksia naudanlihan jalostusketjun päästöistä ei ollut saatavilla.

Lebanese Plants and Plant-Derived Compounds Against Colon Cancer

Colorectal cancer (CRC) is a major health concern and demands long-term efforts in developing strategies for screening and prevention. CRC has become a preventable disease as a consequence of a better understanding of colorectal carcinogenesis. However, current therapy is unsatisfactory and necessitates the exploration of other approaches for the prevention and treatment of cancer. Plant based products have been recognized as preventive with regard to the development of colon cancer. Therefore, the potential chemopreventive use and mechanism of action of Lebanese natural product were evaluated. Towards this aim the antitumor activity of Onopordum cynarocephalum and Centaurea ainetensis has been studied using in vitro and in vivo models. In vitro, both crude extracts were non cytotoxic to normal intestinal cells and inhibited the proliferation of colon cancer cells in a dose-dependent manner. In vivo, both crude extracts reduced the number of tumors by an average of 65% at weeks 20 (adenomas stage) and 30 (adenocarcinomas stage). The activity of the C. ainetensis extract was attributed to Salograviolide A, a guaianolide-type sesquiterpene lactone, which was isolated and identified through bio-guided fractionation. The mechanism of action of thymoquinone (TQ), the active component of Nigella sativa, was established in colon cancer cells using in vitro models. By the use of N-acetyl cysteine, a radical scavenger, the direct involvement of reactive oxygen species in TQ-induced apoptotic cells was established. The analytical detection of TQ from spiked serum and its protein binding were evaluated. The average recovery of TQ from spiked serum subjected to several extraction procedures was 2.5% proving the inability of conventional methods to analyze TQ from serum. This has been explained by the extensive binding (>98%) of TQ to serum and major serum components such as bovine serum albumin (BSA) and alpha-1-acid glycoprotein (AGP). Using mass spectrometry analysis, TQ was confirmed to bind covalently to the free cysteine in position 34 and 147 of the amino acid sequence of BSA and AGP, respectively. The results of this work put at the disposal for future development new plants with anti-cancer activities and enhance the understanding of the pharmaceutical properties of TQ, a prerequisite for its future clinical development.

Quantitative trait loci detection and benefits from marker-assisted selection in dairy cattle

Knowing the chromosomal areas or actual genes affecting the traits under selection would add more information to be used in the selection decisions which would potentially lead to higher genetic response. The first objective of this study was to map quantitative trait loci (QTL) affecting economically important traits in the Finnish Ayrshire population. The second objective was to investigate the effects of using QTL information in marker-assisted selection (MAS) on the genetic response and the linkage disequilibrium between the different parts of the genome. Whole genome scans were carried out on a grand-daughter design with 12 half-sib families and a total of 493 sons. Twelve different traits were studied: milk yield, protein yield, protein content, fat yield, fat content, somatic cell score (SCS), mastitis treatments, other veterinary treatments, days open, fertility treatments, non-return rate, and calf mortality. The average spacing of the typed markers was 20 cM with 2 to 14 markers per chromosome. Associations between markers and traits were analyzed with multiple marker regression. Significance was determined by permutation and genome-wise P-values obtained by Bonferroni correction. The benefits from MAS were investigated by simulation: a conventional progeny testing scheme was compared to a scheme where QTL information was used within families to select among full-sibs in the male path. Two QTL on different chromosomes were modelled. The effects of different starting frequencies of the favourable alleles and different size of the QTL effects were evaluated. A large number of QTL, 48 in total, were detected at 5% or higher chromosome-wise significance. QTL for milk production were found on 8 chromosomes, for SCS on 6, for mastitis treatments on 1, for other veterinary treatments on 5, for days open on 7, for fertility treatments on 7, for calf mortality on 6, and for non-return rate on 2 chromosomes. In the simulation study the total genetic response was faster with MAS than with conventional selection and the advantage of MAS persisted over the studied generations. The rate of response and the difference between the selection schemes reflected clearly the changes in allele frequencies of the favourable QTL. The disequilibrium between the polygenes and QTL was always negative and it was larger with larger QTL size. The disequilibrium between the two QTL was larger with QTL of large effect and it was somewhat larger with MAS for scenarios with starting frequencies below 0.5 for QTL of moderate size and below 0.3 for large QTL. In conclusion, several QTL affecting economically important traits of dairy cattle were detected. Further studies are needed to verify these QTL, check their presence in the present breeding population, look for pleiotropy and fine map the most interesting QTL regions. The results of the simulation studies show that using MAS together with embryo transfer to pre-select young bulls within families is a useful approach to increase the genetic merit of the AI-bulls compared to conventional selection.

Glycogen debranching enzyme activity in the muscles of meat producing animals

Muscle glycogen exists in two forms: low molecular weight pro-glycogen and high molecular weight macro-glycogen. The degradation of glycogen to glucose 1 phosphate and free glucose is catalysed by glycogen phosphorylase together with glycogen debranching enzyme (GDE). The process in which glycogen is broken down via anaerobic pathways to lactate, results in the acidification of the muscles and has a great influence on meat quality. Thus, the overall aim of this thesis was to characterise the post mortem action of GDE in muscles of meat production animals (pigs, cattle and chickens). Interest was focused on the differences in GDE activity between fast twitch glycolytic muscles and slow twitch oxidative muscles. The effects of pH, temperature, RN genotype (PRKAG3 gene), and of time post mortem on GDE activity were also investigated. This thesis showed that there are differences in GDE activity between animal species and between different muscles of an animal. It was shown that in pigs and cattle, higher GDE activity and phosphorylase activity exists in the fast twitch glycolytic muscles than in slow twitch oxidative muscles of the same animal. Thus, the high activity of these enzymes enables a faster rate of glycogenolysis in glycolytic M. longissimus dorsi compared to oxidative M. masseter. In chicken muscles, the GDE activity was low compared to pig or cattle muscles. Furthermore, the GDE activity in the glycolytic M. pectoralis superficialis was lower than in more oxidative M. quadriceps femoris despite the high phosphorylase activity in the former. The relative ratios between phosphorylase and GDE activity were higher in fast twitch glycolytic muscles than in slow twitch oxidative muscles of all studied animals. This suggests that the relatively low GDE activity compared to the phosphorylase activity in fast twitch glycolytic muscles may be a protection mechanism in living muscle against a very fast pH decrease. Chilling significantly decreased GDE activity and below 15 C porcine GDE was almost inactive. The effect of pH on GDE activity was only minor at the range normally found in post mortem muscles (pH 7.4 to 5.0). The GDE activity remained level for several hours after slaughter. During the first hours post mortem, GDE activity was similar in RN- carrier pigs and in wild type pigs. However, the GDE activity declined faster in M. longissimus dorsi from wild type pigs than in the RN carrier pigs, the difference between genotypes was significant after 24 h post mortem. Pro-glycogen and macro-glycogen contents were higher, pH decrease was faster and ultimate pH was lower in RN- carrier pigs than in wild type pigs. In the RN- carriers, the prolonged high GDE activity level may enable an extended pH decrease and lower ultimate pH in their muscles. In conclusion, GDE is not the main factor determining the rate or the extent of post mortem glycogenolysis, but under certain conditions, such as in very fast chilling, the inhibition of GDE activity in meat may reduce the rate of pH decrease and result in higher ultimate pH. The rate and extent of pH decrease affects several meat quality traits.

Ammonia emissions from pig and cattle slurry in the field and utilization of slurry nitrogen in crop production

Volatilization of ammonia (NH3) from animal manure is a major pathway for nitrogen (N) losses that cause eutrophication, acidification, and other environmental hazards. In this study, the effect of alternative techniques of manure treatment (aeration, separation, addition of peat) and application (broadcast spreading, band spreading, injection, incorporation by harrowing) on ammonia emissions in the field and on nitrogen uptake by ley or cereals was studied. The effect of a mixture of slurry and peat on soil properties was also investigated. The aim of this study was to find ways to improve the utilization of manure nitrogen and reduce its release to the environment. Injection into the soil or incorporation by harrowing clearly reduced ammonia volatilization from slurry more than did the surface application onto a smaller area by band spreading or reduction of the dry matter of slurry by aeration or separation. Surface application showed low ammonia volatilization, when pig slurry was applied to tilled bare clay soil or to spring wheat stands in early growth stages. Apparently, the properties of both slurry and soil enabled the rapid infiltration and absorption of slurry and its ammoniacal nitrogen by the soil. On ley, however, surface-applied cattle slurry lost about half of its ammoniacal nitrogen. The volatilization of ammonia from surface-applied peat manure was slow, but proceeded over a long period of time. After rain or irrigation, the peat manure layer on the soil surface retarded evaporation. Incorporation was less important for the fertilizer effect of peat manure than for pig slurry, but both manures were more effective when incorporated. Peat manure applications increase soil organic matter content and aggregate stability. Stubble mulch tillage hastens the effect in surface soil compared with ploughing. The apparent recovery of ammoniacal manure nitrogen in crop yield was higher with injection and incorporation than with surface applications. This was the case for leys as well as for spring cereals, even though ammonia losses from manures applied to cereals were relatively low with surface applications as well. The ammoniacal nitrogen of surface-applied slurry was obviously adsorbed by the very surface soil and remained mostly unavailable to plant roots in the dry soil. Supplementing manures with inorganic fertilizer nitrogen, which adds plant-available nitrogen to the soil at the start of growth, increased the overall recovery of applied nitrogen in crop yields.

Use of non-specific and specific interactions in the analysis of testosterone and related compounds by capillary electromigration techniques

Determination of testosterone and related compounds in body fluids is of utmost importance in doping control and the diagnosis of many diseases. Capillary electromigration techniques are a relatively new approach for steroid research. Owing to their electrical neutrality, however, separation of steroids by capillary electromigration techniques requires the use of charged electrolyte additives that interact with the steroids either specifically or non-specifically. The analysis of testosterone and related steroids by non-specific micellar electrokinetic chromatography (MEKC) was investigated in this study. The partial filling (PF) technique was employed, being suitable for detection by both ultraviolet spectrophotometry (UV) and electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). Efficient, quantitative PF-MEKC UV methods for steroid standards were developed through the use of optimized pseudostationary phases comprising surfactants and cyclodextrins. PF-MEKC UV proved to be a more sensitive, efficient and repeatable method for the steroids than PF-MEKC ESI-MS. It was discovered that in PF-MEKC analyses of electrically neutral steroids, ESI-MS interfacing sets significant limitations not only on the chemistry affecting the ionization and detection processes, but also on the separation. The new PF-MEKC UV method was successfully employed in the determination of testosterone in male urine samples after microscale immunoaffinity solid-phase extraction (IA-SPE). The IA-SPE method, relying on specific interactions between testosterone and a recombinant anti-testosterone Fab fragment, is the first such method described for testosterone. Finally, new data for interactions between steroids and human and bovine serum albumins were obtained through the use of affinity capillary electrophoresis. A new algorithm for the calculation of association constants between proteins and neutral ligands is introduced.

Immune response to insulin and changes in the gut immune system in children with or at risk for type 1 diabetes

Type 1 diabetes (T1D) is considered to be an autoimmune disease. The cause of T1D is the destruction of insulin-producing β-cells in the pancreatic islets. The autoimmune nature of T1D is characterized by the presence of autoreactive T-cells and autoantibodies against β-cell molecules. Insulin is the only β-cell-specific autoantigen associated with T1D but the insulin autoantibodies (IAAs) are difficult to measure with proper sensitivity. T-cell assays for detection of autoreactive T-cells, such as insulin-specific T-cells, have also proven to be difficult to perform. The genetic risk of T1D is associated with the HLA gene region but the environmental factors also play an important role. The most studied environmental risk factors of T1D are enteroviruses and cow's milk which both affect the immune system through the gut. One hypothesis is that the insulin-specific immune response develops against bovine insulin in cow's milk during early infancy and later spreads to include human insulin. The aims of this study were to determine whether the separation of immunoglobulin (Ig)G from plasma would improve the sensitivity of the IAA assay and how insulin treatment affects the cellular immune response to insulin in newly diagnosed patients. Furthermore, the effect of insulin concentration in mother's breast milk on the development of antibodies to dietary insulin in the child was examined. Small intestinal biopsies were also obtained from children with T1D to characterize any immunological changes associated with T1D in the gut. The isolation of the IgG fraction from the plasma of T1D patients negative for plasma IAA led to detectable IAA levels that exceeded those in the control children. Thus the isolation of IgG may improve the sensitivity of the IAA assay. The effect of insulin treatment on insulin-specific T-cells was studied by culturing peripheral blood mononuclear cells with insulin. The insulin stimulation induced increased expression of regulatory T-cell markers, such as Foxp3, in those patients treated with insulin than in patients examined before initiating insulin treatment. This finding suggests that insulin treatment in patients with T1D stimulates regulatory T-cells in vivo and this may partly explain the difficulties in measuring autoantigen-specific T-cell responses in recently diagnosed patients. The stimulation of regulatory T-cells by insulin treatment may also explain the remission period often seen after initiating insulin treatment. In the third study we showed that insulin concentration in mother's breast milk correlates inversely with the levels of bovine insulin-specific antibodies in those infants who were exposed to cow's milk proteins in their diet, suggesting that human insulin in breast milk induces tolerance to dietary bovine insulin. However, in infants who later developed T1D-associated autoantibodies, the insulin concentration in their mother's breast milk was increased. This finding may indicate that in those children prone to β-cell autoimmunity, breast milk insulin does not promote tolerance to insulin. In the small intestinal biopsies the presence of several immunological markers were quantified with the RT-PCR. From these markers the expression of the interleukin (IL)-18 cytokine was significantly increased in the gut in patients with T1D compared with children with celiac disease or control children. The increased IL-18 expression lends further support for the hypothesis that the gut immune system is involved in the pathogenesis of T1D.

POP-inhibiittorin KYP-2047 vaikutukset angiogeneesiin in vitro

Angiogeneesi on tärkeä ilmiö elimistön fysiologiassa, mutta myös lukuisissa patologisissa tiloissa. Angiogeneesi on monivaiheinen prosessi, joka sisältää angiogeneesiä indusoivia ja sitä inhiboivia tekijöitä tasapainossa keskenään. Useat tutkimukset puoltavat sitä, että tymosiini ȕ4 (Tȕ4) ja tetrapeptidi Ac-SDKP (N-asetyyliseryyli- aspartyyli-lysyyli-proliini) indusoivat angiogeneesiä in vitro ja in vivo. Tutkimukset viittaavat myös siihen, että prolyylioligopeptidaasi (POP) hydrolysoi peptidifragmentin Ac- SDKP Tȕ4:n (43 ah) proliinin jälkeen. POP on laajalti esiintyvä seriiniproteaasi, joka pystyy pilkkomaan vain alle 30 aminohapon oligopeptidejä. Tȕ4:n tulee siksi pilkkoutua ensin jonkin, vielä tuntemattoman peptidaasin johdosta. POP:ia on löydetty eniten aivoista, minkä vuoksi sitä on tutkittu varsinkin muistin ja oppimisen häiriötiloissa sekä neurodegeneratiivisten sairausten yhteydessä. POP:in todellinen fysiologinen merkitys on kuitenkin vielä selvittämättä. Tämän pro gradun kirjallisuusosiossa selvitetään angiogeneesiin liittyvien tekijöiden yhteyksiä sekä kuvataan angiogeenisten Tȕ4:n, Ac-SDKP:n ja POP:in ominaisuuksia, esiintymistä ja toimintaa. Kokeellisen osion tarkoituksena oli osoittaa, osallistuvatko POP ja Tȕ4 tetrapeptidin Ac-SDKP muodostumiseen ja kapillaarimuodostumiseen ja edelleen, voidaanko POPaktiivisuutta, tetrapeptidi- ja kapillaarimuodostumista estää spesifisellä POP-inhibiittorilla, KYP-2047:llä. Kokeellinen osa oli kaksiosainen. Ensimmäisessä osassa tutkittiin POPaktiivisuutta ja suoritettiin Ac-SDKP –pitoisuusmittauksia ajanjaksolla 0-180 min Wistarkannan rotista tehdyillä homogenaateilla. Tutkimusryhminä olivat 0,1 ja 0,5 μM KYP-2047 (+2 μM Tȕ4), 1:20 (0,625 μM) humaaniperäinen rekombinantti-POP (+ 2 μM Tȕ4), 2 μM Tȕ4 (pos. kontrolli) ja raakahomogenaatti (neg. kontrolli). Toisessa osassa tutkittiin kapillaarimuodostumista ajanjaksolla 0-180 min humaaniperäisillä napanuoralaskimon primaariendoteelisoluilla MatrigelTM Matrix -päällystetyllä 48- kuoppalevyllä, jolle oli siirrostettu 50 000 solua/kuoppa. Naudan seerumilla ja antibiooteilla käsitellyt tutkimusryhmät olivat 5 ja 10 μM KYP-2047 (+4 μM Tȕ4), 1:20 (0,625 μM) humaaniperäinen rekombinantti-POP (+4 μM Tȕ4), 4 μM Tȕ4 (pos. kontrolli) ja DMEM (neg. kontrolli). Kuoppia inkuboitiin ja kapillaarimuodostuminen kuvattiin valomikroskoopilla digitaalikameralla. Kutakin tutkimusryhmää pipetoitiin kolmeen rinnakkaiseen kuoppaan ja kokeet toistettiin neljästi. Sulkeutuneiden kapillaarien lukumäärä laskettiin manuaalisesti ja tuloksista tehtiin tilastollinen analyysi. 7ȕ4:n ja POP:in havaittiin molempien osallistuvan tetrapeptidin AC-SDKP muodostumiseen munuaishomogenaateissa. Primaariendoteelisolut muodostivat selkeitä kapillaareja Matrigelilla, erityisesti POP- ja Tȕ4–ryhmissä. KYP-2047 inhiboi tehokkaasti POP:ia kaikissa kokeissa osoittautuen hyväksi antiangiogeeniseksi yhdisteeksi. Angiogeneesin mekanismien ja POP:in, Tȕ4:n ja Ac-SDKP:n yhteyksien selvittäminen vaatii luonnollisesti vielä lisätutkimuksia.

Enzymatic cross-linking of β-casein and its impact on digestibility and allergenicity

Protein modification via enzymatic cross-linking is an attractive way for altering food structure so as to create products with increased quality and nutritional value. These modifications are expected to affect not only the structure and physico-chemical properties of proteins but also their physiological characteristics, such as digestibility in the GI-tract and allergenicity. Protein cross-linking enzymes such as transglutaminases are currently commercially available, but also other types of cross-linking enzymes are being explored intensively. In this study, enzymatic cross-linking of β-casein, the most abundant bovine milk protein, was studied. Enzymatic cross-linking reactions were performed by fungal Trichoderma reesei tyrosinase (TrTyr) and the performance of the enzyme was compared to that of transglutaminase from Streptoverticillium mobaraense (Tgase). Enzymatic cross-linking reactions were followed by different analytical techniques, such as size exclusion chromatography -Ultra violet/Visible multi angle light scattering (SEC-UV/Vis-MALLS), phosphorus nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P-NMR), atomic force (AFM) and matrix-assisted laser desorption/ionisation-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). The research results showed that in both cases cross-linking of β-casein resulted in the formation of high molecular mass (MM ca. 1 350 kg mol-1), disk-shaped nanoparticles when the highest enzyme dosage and longest incubation times were used. According to SEC-UV/Vis-MALLS data, commercial β-casein was cross-linked almost completely when TrTyr and Tgase were used as cross-linking enzymes. In the case of TrTyr, high degree of cross-linking was confirmed by 31P-NMR where it was shown that 91 % of the tyrosine side-chains were involved in the cross-linking. The impact of enzymatic cross-linking of β-casein on in vitro digestibility by pepsin was followed by various analytical techniques. The research results demonstrated that enzymatically cross-linked β-casein was stable under the acidic conditions present in the stomach. Furthermore, it was found that cross-linked β-casein was more resistant to pepsin digestion when compared to that of non modified β-casein. The effects of enzymatic cross-linking of β-casein on allergenicity were also studied by different biochemical test methods. On the basis of the research results, enzymatic cross-linking decreased allergenicity of native β-casein by 14 % when cross-linked by TrTyr and by 6 % after treatment by Tgase. It can be concluded that in addition to the basic understanding of the reaction mechanism of TrTyr on protein matrix, the research results obtained in this study can have high impact on various applications like food, cosmetic, medical, textile and packing sectors.

Lihaluujauhon soveltuvuus sokerijuurikkaan lannoitteeksi

Lihaluujauho muodostaa maatilojen myytävien kasvi- ja eläinperäisten tuotteiden jälkeen tärkeimmän agroekosysteemeistä poispäin suuntautuvan ravinnevirran. Se sisältää runsaasti pääkasvinravinteita typpeä, fosforia ja kalsiumia (N ~8%, P ~5%, Ca yleensä ~10-15% luuaineksen määrästä riippuen), sekä kaliumia n.1% tai alle. Lihaluujauho on todettu tehokkaaksi lannoitteeksi useilla viljelykasveilla ja sen käyttö on sallittu myös luomuviljelyssä EU-alueella. Lihaluujauhoon ja erityisesti sen rehukäyttöön liittyvistä riskeistä merkittävin on TSE-tautien riski (naudan BSE-, lampaiden ja vuohien scrapie-, sekä ihmisen vCJD-taudit). Rehukäyttöä on monissa maissa rajoitettu 1980-luvulla puhjenneen BSE-kriisin myötä. BSE-taudin leviäminen yhdistettiin tilanteeseen, jossa nautaperäistä lihaluujauhoa käytettiin nautaeläinten rehun ainesosana. Myös lihaluujauhon käytössä turkiseläinrehuna saattaa piillä BSE:n tai muun TSE-taudin riski. Oikein käsitellyn lihaluujauhon lannoitekäyttöön ei kuitenkaan näytä tarkastelemieni tutkimusten perusteella sisältyvän huomattavaa TSEriskiä, jos huolehditaan asianmukaisista varotoimista ja menettelyistä sekä tuotteen valmistusprosessissa, että käytettäessä lannoitetta. Lihaluujauhon lannoitekäytön lisääminen edistäisi ruokajärjestelmämme ravinnekierron sulkemista etenkin fosforin osalta. Lihaluujauho on uusiutuva luonnonvara, jonka lannoitekäytöllä voitaisiin korvata huomattava osa lannoiteaineena kulutettavista fosforipitoisista kiviaineista. Sokerijuurikkaan lannoituskokeissa Varsinais-Suomen Kaarinassa vuosina 2008 ja 2009 lihaluujauhokäsittelyt eivät menestyneet aivan yhtä hyvin satotasovertailussa kuin kontrollikäsittelyiden NPK-väkilannoitteet, mutta laatuominaisuuksiltaan (sokeripitoisuus, amino-N, K, ja Na-pitoisuudet) joiltakin osin kontrollikäsittelyjä paremmin. Kokeissa käytetyt lajikkeet olivat ’Jesper’ vuonna 2008 ja ’Lincoln’ vuonna 2009. Käytetty lihaluujauholannoite oli Honkajoki Oy:n Viljo Yleislannoite 8-4-3, joka sisälsi noin 10% kaliumsulfaatin ja kasviperäisten sivutuotteiden seosta. Viljo-lannoitetta käytettiin sekä yksistään, että yhdistettynä 10-25%:iin väkilannoitetta. Vuoden 2009 Viljo-koejäseniin vielä lisättiin kaliumsulfaattilannoitetta (42% K, 18% S), jotta päästiin annetun kaliumin määrässä päästiin lannoitussuosituksen (60 kg K/ha) tasolle. Pelkkä Viljo-lannoite tuotti merkitsevästi alhaisemmat sadot kuin kontrollikäsittelyt molempina vuosina. Kuitenkin kun Viljolannoitteen ohella käytettiin väkilannoitetta (10-25% kasvin typentarpeesta) päästiin varsin lähelle kontrollikäsittelyiden satotasoja. Myös pelkän LLJ-lannoitteen tuottamat satotasot olivat kuitenkin selvästi paremmat kuin Suomen keskimääräiset juurikassadot. Viljo-käsittelyillä oli selvästi positiivinen vaikutus laatutekijöihin amino-N, K ja Na vuonna 2008, mutta vuonna 2009 näiden pitoisuudet jäivät kontrollikäsittelyjen tasolle. Viljo-käsittelyiden sokeripitoisuudet olivat vuonna 2008 kontrollikäsittelyn luokkaa ja Viljo77%+NK1:n osalta kontrollia merkitsevästi paremmat. Vuoden 2009 sokeripitoisuudet olivat kaikilla koejäsenillä erinomaiset, ja käsittelyiden välillä ei ilmennyt merkitseviä eroja. Kokeiden perusteella kaliumsulfaatilla täydennetty lihaluujauho on hyvin toimiva lannoite sokerijuurikkaalla Suomen olosuhteissa, etenkin yhdistettynä väkilannoitteeseen.

Taloudellisesti optimaalinen naudanruho – teurastamon näkökulmasta

Liharotuiset naudat omaavat paremman kasvupotentiaalin kuin maitorotuiset ja kasvavat pääosin suurempiin teuraspainoihin kuitenkaan rasvoittumatta liikaa. Ruhon euromääräinen arvo nousee teuraspainon noustessa sekä lihakkuusluokan parantuessa. Vastaavasti rasvaisuus vähentää ruhon arvoa. Tuottaja pystyy parhaiten vaikuttamaan naudan ruhon arvoon ruokinnalla, jolla voidaan vähentää ruhon rasvaisuutta. Ruhon arvo määritellään lakisääteisellä EUROP-luokituksella, jossa ruhosta määritetään sen lihakkuusluokka ja rasvaisuus. Tehdyn tutkimuksen perusteella teurastamolle jää paras taloudellinen tulos limousinrotuisesta ruhosta, jolla on huono lihakkuusluokka. Saatu tulos johtuu pääosin teurastamon hinnastorakenteesta. Kuitenkaan koko lihantuotantoketjun kannalta ei ole mielekästä tuottaa (pieniä ja) huonosti luokittuvia ruhoja. Regressioanalyysin perusteella teurastamon katetuottoon vaikuttaa eniten lihakkuusluokka. Kun lihakkuusluokka paranee teurastamon katetuotto pienenee. Tulosten perusteella taloudellisesti optimaalisin ruho olisi limousin rotuinen, vähärasvainen, omaisi hyvän teuraspainon, mutta ei saisi liian hyvää tulosta lihakkuusluokittelussa.

Suolistopatogeenisten Escherichia coli -bakteerien esiintyvyys ripulipotilailla ja raa’oissa lihatuotteissa Burkina Fasossa sekä enterohemorraagisten E. coli -kantojen karakterisointi

Suolistopatogeeniset Escherichia coli -bakteerit eli ripulikolit aiheuttavat ihmisellä suolistoinfektioita. Kuten normaalimikrobiston E. coli -bakteerit, ne esiintyvät ihmisen lisäksi muiden nisäkkäiden, etenkin märehtijöiden, ja lintujen suolistossa. Lisäksi ne voivat esiintyä maaperässä ja vesistöissä. Ihminen voi saada tartunnan eläinperäisten elintarvikkeiden välityksellä tai juomalla eläinten tai ihmisen ulosteilla saastunutta vettä. Ripulikolit voidaan jakaa ainakin viiteen ryhmään perustuen niiden erilaisiin virulenssiominaisuuksiin: enteropatogeeninen E. coli (EPEC), enterotoksigeeninen E. coli (ETEC), enterohemorraaginen E. coli (EHEC), enteroinvasiivinen E. coli (EIEC) ja enteroaggregatiivinen E. coli (EAEC). EPEC aiheuttaa etenkin kehitysmaissa pikkulapsille ripulia. ETEC aiheuttaa turistiripulia ja vastasyntyneiden ripulia kehitysmaissa. EHEC aiheuttaa ripulia tai veriripulia, joka voi varsinkin pienillä lapsilla johtaa hemolyyttis-ureemiseen oireyhtymään (HUS) ja munuaisten vaurioitumiseen. EIEC aiheuttaa Shigellan kaltaista ripulia, joka voi olla veristä. EAEC on yhdistetty lähinnä pitkittyneisiin ripuleihin. Tutkimuksessa selvitettiin suolistopatogeenisten E. coli -bakteerien esiintyvyyttä Burkina Fasossa, josta ei ole saatavilla aikaisempaa tietoa ripulikolien esiintymisestä ihmisissä ja elintarvikkeissa. Ulostenäytteitä otettiin ripulia sairastavilta alle viisivuotiailta lapsilta maaseudulta kahdesta kylästä, Boromosta ja Gourcysta, ja maan pääkaupungista Ouagadougousta (110 näytettä). Lihanäytteitä (kanaa, nautaa, lammasta ja naudan suolta, jota käytetään ihmisravinnoksi) otettiin Ouagadougoun toreilla myytävistä kypsentämättömistä lihoista (120 näytettä). Näytteistä saadut bakteerisekaviljelmät tutkittiin monialukkeisella PCR-menetelmällä, joka tunnistaa viiden ripulikoliryhmän virulenssigeenejä. Lisäksi lihanäytteistä eristettiin 20 EHEC-kantaa shigatoksiinin stx-geenin havaitsemiseen perustuvalla pesäkehybridisaatiolla ja PCR-seulonnalla, ja karakterisoitiin mahdollisten virulenssiominaisuuksien selvittämiseksi. Tutkimus osoitti, että ripulikolien aiheuttamat suolistoinfektiot ovat yleisiä ripulia sairastavilla pikkulapsilla Burkina Fasossa. Ulostenäytteistä 59 % oli positiivisia. Useimmiten lapsilla esiintyi EAEC- (32 %) ETEC- (31 %) ja EPEC-patoryhmiä (20 %). EIEC- (2 %) ja EHEC-patoryhmiä (1 %) esiintyi vähän. Myös useamman patoryhmän sekainfektiot olivat yleisiä (24 %). Eri paikkakuntien välillä oli tilastollisesti merkitseviä eroja ripulikolien esiintymisessä. Gourcyssa ripulikoleja esiintyi useammin kuin Ouagadougoussa ja Boromossa. Tutkimuksessa kävi ilmi, että Ouagadougoun toreilla myytävissä lihoissa on paljon ripulikoleja. Lihanäytteistä 43 % oli positiivisia. Yleisimmin lihoissa esiintyi EHEC (28 %), EPEC (20 %), ETEC (8 %) ja EAEC (5 %). EIEC-ryhmää ei havaittu lihoissa. Myös useamman patoryhmän sekakontaminaatioita löytyi (17 %) lihoista. Ripulikolien esiintyvyydessä eri lihojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja, kun tarkasteltiin kaikkia patoryhmiä yhdessä. Eri patoryhmien esiintyvyyttä tarkasteltaessa EHEC-patoryhmää ei esiintynyt ollenkaan kanassa ja ero oli tilastollisesti merkitsevä muihin lihoihin verrattuna. Lihoista eristetyt 20 EHEC-kantaa kuuluivat 14 eri serotyyppiin, joista osa on aikaisemmin eristetty suolistoinfektioihin ja HUSoireyhtymään sairastuneilta ihmisiltä. Kaikki kannat olivat stx1-positiivisia ja puolella oli lisäksi stx2-geeni, jota pidetään shigatoksiinin virulentimpana muotona. Kahdelta EHEC-kannalta löytyi myös ETECpatoryhmän lämpöstabiilin enterotoksiini Ia:n geeni eli kannat olivat kahden patoryhmän välimuotoa ja osoitus geenien siirtymisestä eri patoryhmien välillä. Vaikka nuorimmat näytteen antaneet lapsipotilaat tuskin söivät lihaa, sen voidaan ajatella silti olevan edustava näyte lasten elinympäristöstä, sillä lasten ruoka valmistetaan usein samoissa oloissa, joissa raakaa lihaa käsitellään. Saastunut liha voi siten olla pikkulasten ripulikoli-infektioiden aiheuttaja.

Tanniinien ja proteiinien välisen vuorovaikutuksen tutkiminen isotermisen titrauskalorimetrian avulla

Tanniinit ovat kasvien polyfenolisia sekundäärimetaboliitteja. Kasvikunnassa yleisimpiä näistä ovat kondensoituneet tanniinit ja harvinaisimpia florotanniinit, joita tavataan vain ruskolevissä. Hydrolysoituvat tanniinit ovat rakenteeltaan monimutkaisimpia ja ne jaotellaan edelleen kolmeen alaluokkaan: yksinkertaisiin galloyylihappojohdannaisiin, gallotanniineihin ja ellagitanniineihin. Tanniinit ovat biologisesti aktiivisia yhdisteitä, jotka vaikuttavat kasvin ravintoarvoon ja voivat olla terveydelle hyödyllisiä tai haitallisia. Biologisen aktiivisuuden uskotaan johtuvan toisaalta tanniinien kyvystä saostaa proteiineja vesiliuoksista neutraaleissa ja happamissa olosuhteissa ja toisaalta myös niiden oksidatiivisesta aktiivisuudesta neutraaleissa tai emäksisissä olosuhteissa. Isotermisen titrauskalorimetrian, ITC:n, avulla kyetään mittaamaan tanniinien ja proteiinien välisen vuorovaikutuksen reaktiolämpö ja määrittämään kyseiselle reaktiolle sen termodynaamiset parametrit. Tässä työssä luotiin katsaus ITC:n hyödyntämiseen tanniinitutkimuksessa. ITC:n käyttö on yleistynyt erityisesti viimeisen vuosikymmenen aikana, mutta tutkimuksissa on pääasiassa käytetty yhdisteseoksia puhtaiden tanniinien asemesta. Kokeellisen osan tavoitteena oli selvittää puhdistettujen ellagitanniinien affiniteetti kahteen erityyppiseen proteiiniin, globulaariseen naudan seerumin albumiiniin, BSA, ja kuitumaiseen proliinirikkaaseen gelatiiniin, ITC:n avulla. Tutkitut ellagitanniinit olivat monomeereja, dimeerejä, sekä pidempiä oligomeerejä. Erityisenä kiinnostuksen kohteena olivat pienet eroavaisuudet ellagitanniinien rakenteissa ja näiden vaikutus proteiiniaffiniteettiin. ITC on erinomainen työkalu selvitettäessä tanniinin ja proteiinin rakenteen vaikutusta niiden väliseen vuorovaikutukseen. Gelatiinilla on suurempi affiniteetti tanniineihin. Todennäköisesti tämä johtuu sen konformationaalisesti taipuisasta rakenteesta, mutta myös sen sisältämien proliinitähteiden suuresta osuudesta. Tanniinin rakenteen ollessa joustava, proteiinin rakenteella on vähemmän vaikutusta ja tällaisilla tanniineilla on suurempi affiniteetti globulaarisiin proteiineihin kuten BSA:han. Lisäksi kooltaan suuremmat tanniinit sitoutuvat proteiineihin hanakammin, sillä ne voivat vuorovaikuttaa samanaikaisesti useamman sitoutumiskohdan kanssa.