08.10.2007 Väitös: Hapen merkitys teollisesti tärkeissä kasvipohjaisissa bioprosesseissa

Monday, 08 October 2007 18:09

Diplomi-insinööri Annika Wilhelmson selvitti väitöstutkimuksessaan, millainen rooli hapella on kahdessa teollisesti tärkeässä bioprosessissa. Tuloksia voidaan soveltaa kasvien juuriviljelmien lääkeainetuotannon jatkokehityksessä sekä mallasteollisuuden prosessisuunnittelussa.

Annika Wilhelmson selvitti geenitekniikan avulla, mikä on hapen rooli Egyptin villikaalin juuriviljelmien kasvussa ja hyoskyamiinituotossa sekä ohran mallastuksessa.

Hyoskyamiini on lääkeaine, joka eristetään pääasiassa kasveista, koska muut tuottotavat eivät ole taloudellisesti kannattavia. Hyoskyamiinia voisi kasveista eristämisen sijaan tuottaa Egyptin villikaalin juuriviljelmissä, mutta teollisen mittakaavan prosessissa hapen kuljetus juuriin on vaikeaa.

Ohra on pääasiallinen oluen valmistuksen raaka-aine. Hapen puutteen on perinteisesti uskottu rajoittavan ohran itämistä mallastusprosessissa, minkä vuoksi prosessin aikana käytetään ilmastusta. Ilmastamalla lisätty happi ei kuitenkaan välttämättä saavuta itävän ohran alkiota, vaan happi kuluukin mikrobien kasvuun ja kemiallisiin reaktioihin.

Wilhelmson siirsi Egyptin villikaaliin ja ohraan tehokkaasti happea kuljettavasta Vitreoscilla-mikrobista hemoglobiinia koodaavan vhb-geenin. Tavoitteena oli selvittää, parantuiko juuriviljelmien kasvu ja hyoskyamiinin tuotto, sekä nopeutuiko ohran itäminen. Lisäksi hän tutki ilmastuksen vaikutusta prosesseihin.

Tutkimus osoitti, että Vitreoscillan hemoglobiini paransi juuriviljelmien kasvua, mutta ei vaikuttanut merkittävästi hyoskyamiinituottoon. Lisäksi ilmastuskokeet osoittivat, että hemoglobiinin juuriviljelmien kasvua parantavaan vaikutukseen liittyi hapen saatavuuden lisäksi myös muita tekijöitä. Tulokset hyoskyamiinin tuottoon vaikuttavista tekijöistä auttavat lääkeainetuotannon jatkokehityksessä.

Hapen puutteen merkitys mallastuksessa oli voimakkaasti riippuvainen prosessin vaiheesta. Wilhelmson osoitti, että hapenpuute on luonnollinen ja väistämätön vaihe ohran itämisessä, ja esimerkiksi ilmastus ei lieventänyt ohran hapenpuutetta itämisen alkuvaiheessa. Vitreoscillan hemoglobiini jopa hidasti itämistä hieman. Lyhytkestoinen hapenpuute saattaa olla jopa itämisen kannalta edullista, koska sen seurauksena syntyy typpioksidia, jolla on itämistä nopeuttava vaikutus. Tutkimus osoitti, että ilmastuksen tarve kasvaa kuitenkin prosessin edetessä. Mallastamot voivat hyödyntää tuloksia mallastusprosessin ilmastuksen ajoituksessa.

VTT:n tutkija, diplomi-insinööri Annika Wilhelmson väittelee 12.10.2007 klo 12 Teknillisessä korkeakoulussa (Kemistintie 1, Auditorio Ke2, Espoo).

 Doctoral thesis: Wilhelmson Annika: The importance of oxygen availability in two plant-based...

Lisätietoja:

Annika Wilhelmson
Tutkija
020 722 7113