Lehmänmaidon lämpökäsittelyn todentaminen β-laktoglobuliinin rakennemuutosten perusteella

Tutkielman aluksi tutustutaan β-laktoglobuliinin rakenteeseen sekä maidon lämpökäsittelyihin ja niiden aiheuttamiin muutoksiin. Lisäksi perehdytään käytettyjen menetelmien teoriaan ja näytteiden valmistelun käytänteisiin. Kokeissa keskityttiin yhdistämään kerättyjä tietoja, jotta natiivi-PAGE ja Western blotting -menetelmät saataisiin toimimaan yhdessä maito- ja heranäytteiden sekä β-laktoglobuliinin vasta-aineen kanssa. Toimivuuden ohella oli tärkeää saada yleisimmät kaupallisesti käytetyt lämpökäsittelyt eroteltua toisistaan pienistäkin pitoisuuksista. Kokeellisessa tutkimuksessa kehitetyllä menetelmällä on mahdollista erotella toisistaan raakamaito, pastöroitu maito, ESL- ja UHT-käsitellyt maidot. Merkittäviä eroja näytteiden välillä löytyi β-laktoglobuliinin natiivimuotoja ja oligomeerejä tarkastelemalla. Käsittelyn voimakkuuden kasvaessa natiivien BLG-muotojen määrä väheni suhteessa lievempään lämpökäsittelyyn, kunnes UHT käsitellyssä maidossa niitä ei havaittu enää ollenkaan. Pienien oligomeerien määrän havaittiin kasvavan ESL-käsittelyn voimakkuuteen asti, jonka jälkeen ne hävisivät lähes kokonaan UHT-käsittelyn voimakkuudessa. UHT-käsittely oli riittävän voimakas aggregoimaan lähes kaiken havaittavan BLG:n niin suuriksi komplekseiksi, etteivät ne päässeet näytekaivosta erottelugeeliin ja geeli jäi lähes tyhjäksi. Menetelmän erottelukyky vaikuttaa erinomaiselta, sillä niinkin pieni kuin 2 µg β-laktoglobuliinia tai 3 µl maitoa riittää luettavan tuloksen saamiseksi. Vasta-aineen erottelukyky on parempi kuin pelkän PAGE-menetelmän ja se on BLG-spesifinen. Lisäksi näytteet voivat olla pakastettuja. Natiivi-PAGE yhdistettynä Western blotting -menetelmään on kuitenkin herkkä häiriöille ja vie aikaa, joten se soveltuu ennemmin pitkäaikaiseen tutkimukseen kuin päivittäiseen lämpökäsittelyn seurantaan.In the literature section, knowledge was gathered about β-lactoglobulin, typical heat treatments and what effects they have on milk, sample preparation and the methods used in the practical part. Aim in the laboratory was to create a functional method for evaluating milk and whey samples using native-PAGE and Western blotting methods together with β-lactoglobulin specific antibody. The idea was to create a method able to tell apart and determine the most common treatment levels of milk from even tiny sample volumes. With the method developed in the practical study, it is possible to distinguish raw, pasteurized, ESL and UHT milks. Significant differences were found in the amounts of native and oligomer forms of β-lactoglobulin. The more intense the heat treatment, the less native forms are left on the gel, and there might not be any left in UHT milk. Number of small oligomers first increases from raw to ESL, but decreases again significantly in UHT milk. Almost all the protein in UHT milk is too large to enter the separation gel. Resolving power of the method seems excellent, since mere 2 µg BLG or 3 µl milk is enough to gain results even from thawed samples. In comparison to native-PAGE the antibody has better sensitivity and it gives BLG-specific information from smaller amounts than just the Native-PAGE method. However native-PAGE combined with Western Blotting is quite time consuming and prone to errors, and therefore this method is better suited to long term research purposes rather than daily routine monitoring of hear treatment

Online measurement of optical fibre geometry during manufacturing

Online measurement of diameters and concentricities of optical fibre layers, and the coating layer in particular, is one of the challenges in fibre manufacturing. Currently available instruments can measure concentricity and diameter of layers offline, and are not suitable for precise monitoring or control of the manufacturing process in real time. In this work, we use two laser beams, positioned orthogonally to illuminate the fibre from two sides, and calculate deviations from the expected geometry by analysing the scattering pattern. To measure the diffraction pattern we use two 8K linear array detectors, with the scattered light incident directly on the sensors. Each detector is capturing approximately 90 degree angular range directly behind the fibre. The two measurement channels are positioned at different heights. The scattered pattern is modelled mathematically with finite-element and Fourier-modal methods, with various diameter and concentricity deviations. The sensitivities of the changes in the scattering pattern are identified in respect to these deviations. Since calculations are computationally intensive, the sensitivities are pre-calculated in advance, and the real-time measurement is based on pattern recognition. The symmetry of the pattern is used to differentiate between diameter and concentricity variations. We performed online measurements with the prototype instrument in production conditions, and show that this method is sensitive enough to measure deviations of under 1 {\mu}m in diameter and concentricity of the coating layer.Comment: Proceedings article, SPIE conference "Fiber Lasers and Glass Photonics: Materials through Applications

Lightning observations in Finland 2015

Ilmatieteen laitos on koonnut ja julkaissut salamanlaskijoiden havainnot vuosilta 1960–1997. Vuodesta 1998 lähtien kaikki järjestelmälliset maasalamahavainnot perustuvat salamanpaikantimeen, jonka nykyinen malli aloitti toimintansa elokuussa 1997. Se käsitti 2015 kahdeksan anturia, pohjoisin Lokassa. Vuodesta 2002 mukana ovat olleet lisäksi Norjan ja Ruotsin anturit, joiden ansiosta koko Lappi on katettu ja suorituskyky on parantunut myös muualla Suomessa, sekä yksi anturi Virossa (mukaan vuonna 2005) ja kolme anturia Liettuassa (mukaan 2014). Laitteisto paikantaa maasalamoista erikseen jokaisen osaiskun ja ryhmittelee ne kokonaisiksi salamoiksi. Paikannettu salama voi sisältää 1-15 iskua; keskiarvo Suomessa on vajaa kaksi iskua/salama. Tilastoinnin pohjana käytetään salama- eikä iskumääriä, koska salama on ilmastollisesti edustavampi suure. Kesän 2015 aikana paikannettiin Suomen alueella ennätyksellisen vähän maasalamoita, noin 30 000, joka on vain viidennes keskimääräisestä (139 000). Suomen kesää pitkään hallinnut viileä säätyyppi ei suosinut rajuja ukkosia, ja elokuun lämmin ilmamassa estyi tuottamasta ukkospilviä korkeapainevoittoisen sään vuoksi. Kuukausista ainoastaan syyskuu ylsi hieman yli keskimääräisen

Salamahavainnot 2016 - Lightning observations in Finland, 2016

Ilmatieteen laitos on koonnut ja julkaissut salamanlaskijoiden havainnot vuosilta 1960–1997. Vuodesta 1998 lähtien kaikki järjestelmälliset maasalamahavainnot perustuvat salamanpaikantimeen, jonka nykyinen malli aloitti toimintansa elokuussa 1997. Se käsitti 2016 kahdeksan anturia, pohjoisin Lokassa. Vuodesta 2002 mukana ovat olleet lisäksi Norjan ja Ruotsin anturit, joiden ansiosta koko Lappi on katettu ja suorituskyky on parantunut myös muualla Suomessa, sekä yksi anturi Virossa (mukaan vuonna 2005) ja kolme anturia Liettuassa (mukaan 2014). Laitteisto paikantaa maasalamoista erikseen jokaisen osaiskun ja ryhmittelee ne kokonaisiksi salamoiksi. Paikannettu salama voi sisältää 1-15 iskua; keskiarvo Suomessa on vajaa kaksi iskua/salama. Tilastoinnin pohjana käytetään salama- eikä iskumääriä, koska salama on ilmastollisesti edustavampi suure. Kesän 2016 aikana paikannettiin Suomen noin 115 000 maasalamaa, joka on hieman alle keskimääräisen (138 000). Suurin osa salamoista esiintyi heinäkuussa (80 000), ja touko-, kesä- ja elokuussa määrät olivat noin puolet keskimääräisestä

Elevated human placental heat shock protein 5 is associated with spontaneous preterm birth

Background: Specific heat shock proteins are associated with pregnancy complications, including spontaneous preterm birth (SPTB). Placental proteomics and whole exome sequencing recently suggested an association between heat shock protein HSPA5 and uncomplicated SPTB. In the present study, we investigated the localization of and possible roles for HSPA5 in SPTB. Methods: Western blot was performed to validate the result from the previously published proteomic analysis. We used qPCR to assess mRNA expression of genes and immunohistochemistry and immunoelectron microscopy to examine localization of HSPA5 in placental tissue. We silenced the HSPA5 gene in the HTR8/SVneo human trophoblast cell line to investigate possible functions of HSPA5. Results: HSPA5 was upregulated in placentas from SPTBs compared to spontaneous term births. We did not observe upregulation of HSPA5 mRNA in placental samples. The protein was localized in placental trophoblast in both spontaneous preterm and term placentas. Gene silencing of HSPA5 in human trophoblast cell culture affected the inflammatory response and decreased the expression of several proinflammatory genes. Conclusions: We suggest that upregulation of HSPA5 in the placenta is associated with spontaneous preterm labor. HSPA5 may promote the inflammatory response and alter the anti-inflammatory state of the placenta which could eventually lead to premature labor. Impact: We validated upregulation of HSPA5 in placentas from spontaneous preterm birth. HSPA5 was not upregulated at transcriptional level which suggests that it may be regulated post-translationally.Silencing HSPA5 in a human trophoblast–derived cell line suggested that HSPA5 promotes expression of proinflammatory cytokines. The emerging inflammation could lead to spontaneous preterm labor.Identifying inflammatory pathways and factors associated with spontaneous preterm birth increases knowledge of the molecular mechanisms of premature labor. This could provide cues to predict imminent premature labor and lead to information about how to safely maintain pregnancies.publishedVersionPeer reviewe

Human placental proteomics and exon variant studies link AAT/SERPINA1 with spontaneous preterm birth

Background: Preterm birth is defined as live birth before 37 completed weeks of pregnancy, and it is a major problem worldwide. The molecular mechanisms that lead to onset of spontaneous preterm birth are incompletely understood. Prediction and evaluation of the risk of preterm birth is challenging as there is a lack of accurate biomarkers. In this study, our aim was to identify placental proteins that associate with spontaneous preterm birth. Methods: We analyzed the proteomes from placentas to identify proteins that associate with both gestational age and spontaneous labor. Next, rare and potentially damaging gene variants of the identified protein candidates were sought for from our whole exome sequencing data. Further experiments we performed on placental samples and placenta-associated cells to explore the location and function of the spontaneous preterm labor-associated proteins in placentas. Results: Exome sequencing data revealed rare damaging variants in SERPINA1 in families with recurrent spontaneous preterm deliveries. Protein and mRNA levels of alpha-1 antitrypsin/SERPINA1 from the maternal side of the placenta were downregulated in spontaneous preterm births. Alpha-1 antitrypsin was expressed by villous trophoblasts in the placenta, and immunoelectron microscopy showed localization in decidual fibrinoid deposits in association with specific extracellular proteins. siRNA knockdown in trophoblast-derived HTR8/SVneo cells revealed that SERPINA1 had a marked effect on regulation of the actin cytoskeleton pathway, Slit–Robo signaling, and extracellular matrix organization. Conclusions: Alpha-1 antitrypsin is a protease inhibitor. We propose that loss of the protease inhibition effects of alpha-1 antitrypsin renders structures critical to maintaining pregnancy susceptible to proteases and inflammatory activation. This may lead to spontaneous premature birth.publishedVersionPeer reviewe

Expression of CPPED1 in human trophoblasts is associated with timing of term birth

Understanding of timing of human parturition is incomplete. Therefore, we carried out proteomic analyses of full-term placentas from uncomplicated pregnancies to identify protein signatures associated with the onset of spontaneous delivery. We found quantitative associations of 10 proteins with spontaneous term birth, evident either in the basal or in the chorionic plates or in both. Additional 18 proteins were associated according to the location within placenta indicating local variations in protein amounts. Calcineurin-like phosphoesterase domain-containing 1 (CPPED1), a phosphatase previously suggested dephosphorylating AKT1/PKB, was one of the identified proteins. qRT-PCR revealed the mRNA level of CPPED1 was higher in elective caesarean deliveries than in spontaneous births, while immunohistochemistry showed CPPED1 in cytotrophoblasts, syncytiotrophoblasts and extravillous trophoblasts. Noteworthy, phosphorylation status of AKT1 did not differ between placentas from elective caesarean and spontaneous deliveries. Additionally, analyses of samples from infants indicated that single-nucleotide polymorphisms rs11643593 and rs8048866 of CPPED1 were associated with duration of term pregnancy. Finally, post-transcriptional silencing of CPPED1 in cultured HTR8/SVneo cells by siRNAs affected gene expression in pathways associated with inflammation and blood vessel development. We postulate that functions regulated by CPPED1 in trophoblasts at choriodecidual interphase have a role in the induction of term labour, but it may be independent of AKT1

Kontupavuista snack-tuotteita : Härkäpavun tuotekehitys

Alkukeväästä 2010 Hämeen ammattikorkeakoulun bio- ja elintarviketekniikan koulutusohjelman opinto-ohjaaja ilmoitti, että olisi tarjolla mahdollisuus tehdä opinnäytetyönä papujen tuotekehitystä. Mikko Launo, maatilayhtymä Launosta, toivoi pavuistaan kehitettävän jonkinlaisia snacksejä saadakseen katteeltaan paremman tuotteen kuivattujen papujen rinnalle. Launo antoi varsin vapaat kädet tuotteen kehittämisessä ja toivoi vain, että tuotteesta tulisi hänen omien sanojensa mukaan ”terveellinen snack”, jossa ei olisi paljon rasvaa. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ja testata erilaisia pavuille sopivia makuja ja valmistuskeinoja. Työssä sovellettiin suolapähkinöiden valmistusprosessia, jonka raaka-aineena on härkäpavun sukulaislaji maapähkinä. Tiedot suolapähkinöiden valmistuksesta saatiin Amerikan maapähkinävaltuuston (American Peanut Council) verkkosivuilta. Papuja paahdettiin leivinuunilla ja FormCook -valmisruokalinjastolla, sekä maistatettiin vapaaehtoisilla, jotka arvioivat papuja aistinvaraisesti pistearviointiperiaatteella. Tulosten perusteella pavuilla voisi olla kysyntää markkinoilla, mutta suositellaan sopivan tuotenimen keksimistä, sillä monet kieltäytyivät maistamasta tuotetta kuultuaan sen olevan papua. Suosituimmat maut olivat suolatut, grillimaustetut ja currymaustetut pavut. Papujen valmistaminen oli varsin yksinkertaista, mutta ongelmaksi muodostui papujen kova kuori, mikä teki suutuntumasta epämiellyttävän. Kuoren poistamiseksi voitaisiin nostaa tuoreiden papujen kuivauslämpötilaa, jotta pavut halkeaisivat ja tarvittaessa hangata kuoret irti koneellisesti, mikäli kuivauksen aikainen halkaiseminen ei riitä suutuntuman parantamiseen. Opinnäytetyössä keskityttiin papujen paahtamiseen, joten muunlaisia valmistusmenetelmiä voitaisiin tulevaisuudessa testata. Erilaisten valmistustapojen lisäksi, myös erilaisten maustamistapojen ja mausteiden tutkimisessa olisi runsaasti työtä.The project was commissioned by Farm Group Launo who wanted to develop a snack product from fava beans. The aim of the thesis was to study and test different types of seasonings and processing methods for the fava beans. The theory applied in the thesis was adapted from the processing of salted and roasted peanuts. This information was found in the website of the American Peanut Council. Fava beans were roasted in an oven and in the FormCook roasting line. Roasted and seasoned fava beans were organoleptically evaluated by volunteers according to the point evaluation principles. The results suggest that roasted fava beans have a market potential as a snack product. However, brand development will be essential, as some of the volunteers were reluctant to taste sample the product once they heard it was made of beans. Most popular of the tested seasonings were salt, barbeque and curry. Processing of the beans was relatively easy, but bean's tough shell, which made the texture unpleasant, became a problem. In order to remove the shell fava beans could be dried at a higher temperature in order to make the beans to split. If splitting of the bean isn't enough to improve the texture, the shells could then be rubbed off mechanically. Besides roasting, other ways of processing the bean could be tested and naturally, testing other spices and ways of seasoning is needed in the future

Omakotitalon sähkö- ja lämmitysenergianmittausjärjestelmän prototyyppi

Opinnäytetyönä valmistettiin mittausjärjestelmä, jonka avulla voidaan tarkkailla öljylämmitteisen omakotitalon sähkö- ja lämmitysenergiankulutusta. Järjestelmä sisältää mittauksia suorittavan laitteiston sekä internetselaimella käytettävän käyttöliittymän, jonka avulla kulutustietoja voidaan tarkastella. Markkinoilla ei ole pienkiinteistöjen kokonaisenergiankulutuksen mittaamiseen soveltuvia järjestelmiä. Kiinteistön energiankulutuksen seuranta on hyödyllistä, kun pyritään säästämään energiaa. Kulutustietojen tarkastelu osoittaa käyttäjälle pitkällä aikavälillä saavutetut säästöt ja ohjaa näin käyttäjää tekemään energiaa säästäviä valintoja. Energianmittauslaitteisto rakennettiin käyttäen pohjana Arduino-kehitysalustaa. Työhön kuului mittauslaitteiston suunnittelu, kokoaminen ja ohjelmointi. Selainkäyttöliittymän ja palvelinohjelmiston suunnittelu ja toteutus olivat myös osa työtä. Tuloksena syntyi toimiva järjestelmä, joka täyttää sille asetetut tavoitteet. Järjestelmä mittaa tarkasti sekä sähkön- että öljynkulutusta ja siirtää kulutustiedot palvelimelle, josta käyttäjä voi tarkastella niitä graafisesti haluamallaan ajanjaksolla ja tarkkuudella. Saatujen tulosten perusteella järjestelmää olisi mahdollista kehittää edelleen aina kaupalliseksi tuotteeksi saakka.The aim of this project was to prepare a measuring system to monitor the consumption of electrical and heating energy in a detached house that uses oil as a source of heating energy. The system includes hardware that takes measurements and an internet user interface for monitoring the consumption data. There is no system for measuring the total energy consumption of a small building available on the market. Measuring energy consumption is useful when the goal is to save energy. Consumption information provides the user with information on savings achieved during a longer period of time and so guides the user to make the right choices in order to save energy. The measuring system was built by using Arduino prototyping platform as a basis. The study included planning, building and programming the hardware. Planning and implementing the internet user interface and server-side applications were also a part of the study. The result was a working system which meets the requirements set to it. The system takes precise measurements of the consumption of electricity and oil and transfers the information to a server. The user is able to examine this information graphically at a desired period of time and accuracy. Based on the results it would be possible to develop the system further into a commercial product

Structure-function studies of the mammalian peroxisomal multifunctional enzyme type 2 (MFE-2)

Abstract Mammalian peroxisomes contain two parallel multifunctional enzymes (MFE), MFE type 1 and MFE type 2 (MFE-2), which are responsible for the degradation of fatty acids. They both catalyze the second and third reactions of the β-oxidation pathway, but through reciprocal stereochemical courses. MFE-2 possesses (2E)-enoyl-CoA hydratase-2 and (3R)-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase activities. In addition, the carboxy-terminal part is similar to the sterol carrier protein type 2 (SCP-2). The purpose of this work was to study the structure-function relationship of functional domains of mammalian MFE-2 by recombinant DNA technology, enzyme kinetics and X-ray crystallography. The work started with the identification of conserved regions in MFE-2. This information was utilized when dehydrogenase, hydratase-2 and/or SCP-2-like domain were produced as separate recombinant proteins. Subsequently, both dehydrogenase and SCP-2-like domains were crystallized and their crystal structures were solved. The structure of the dehydrogenase region of rat MFE-2 contains the basic α/β short-chain alcohol dehydrogenase/reductase (SDR) fold and the four-helix bundle at the dimer interface, which is typical of dimeric SDR enzymes. However, the structure has a novel carboxy-terminal domain not seen among the known structures. This domain lines the active site cavity of the neighbouring monomer, reflecting cooperative behaviour within a homodimer. The monomeric SCP-2-like domain of human MFE-2 has the same fold as rabbit SCP-2. The structure includes a hydrophobic tunnel occupied by an ordered Triton X-100 molecule, demonstrating the ligand-binding site. Compared to the unliganded rabbit SCP-2 structure, the position of the carboxy-terminal helix is different. The movement of this helix in the liganded human SCP-2-like domain resulted in the exposure of a peroxisomal targeting signal, suggesting ligand-assisted protein import into peroxisomes. The roles of conserved protic residues in the hydratase-2 region of human MFE-2 were studied by mutating them to alanine. In the first step, the ability of mutated variants to utilize oleic acid in vivo was tested with Saccharomyces cerevisiae fox-2 cells (devoid of endogenous MFE-2). Subsequently, in vitro characterization of the mutant enzymes revealed two amino acid residues, Glu366 and Asp510, vital for hydratase-2 activity. The results indicate that the acid-base catalysis is valid for hydratase-2