Elintarvikekemistit muokkaavat ruoasta terveellisempää tekemällä vähemmästä enemmän. Myös taudinaiheuttajat jäävät kiinni paljon ennen pöytää.

Teksti: Tuula Kinnarinen

Elintarvikekemistit muokkaavat ruoasta terveellisempää tekemällä vähemmästä enemmän. Myös taudinaiheuttajat jäävät kiinni paljon ennen pöytää.

Julkaistu Tiede -lehdessä 11/2010

Nanotekniikka ei enää ole vain kutistuvaa tekniikkaa. Se on löytämässä tiensä arjen välttämättömyyteen: ruokaan, jota syömme.Koko alan kehitystä ja tuotteistumista seuraava Project on Emerging Nanotechnologies on keksinyt lähinnä Aasian ja Yhdysvaltain markkinoilta jo 54 valmistetta, jotka ovat luokiteltavissa ruoaksi tai juomaksi. Varsinaisia elintarvikkeita joukossa ei vielä ole, ellei niiksi lasketa nanotekniikalla käsiteltyä lähdevettä, vihreää teetä, ruokaöljyä ja suklaapirtelöä. Muut tuotteet ovat erilaisia terveysvalmisteita.Asiantuntijoiden mukaan yritysten ja yliopistojen tutkimuslaboratorioissa testataan kuitenkin kuumeisesti nanoaineksia, sillä nano­tekniikan uskotaan tarjoavan uusia aseita taisteluun terveyden puolesta.– Nanoaineksilla voidaan lisätä ruoan hyviä ominaisuuksia ja karsia huonoja, ja niillä voidaan ohjailla, milloin ja missä elimistö ravintoa hyödyntää, kiteytti Frans Kampers, Hollannin Wageningenin yliopiston nanoruokatutkimuksen koordinaattori, luodatessaan alan näkymiä Yhdysvaltain tiedeviikolla viime vuonna.

Vesi keventää öljypisaran

Aina vain ylipainoisemmassa ja sairaammassa maailmassa suuret haasteet kohdistuvat nykysyöjien helmasyntiin: liialliseen rasvan käyttöön. Nanotekniikalla kulutusta voidaan vähentää.Vageningenin yliopisto on kehittänyt ruokaöljystä ja vedestä kaksoisemulsion, jossa on rasvaa vain puolet tavanomaisesta mutta makua kuin ennen vanhaan. Keveyden salaisuus piilee uudenlaisessa rakenteessa. Öljy muodostaa öljypisarassa enää pinnan, sisältä löytyy pelkkää vettä. Tällä tekniikalla tehdyt kevyttuotteet maistuvat ja tuntuvat suussa yhtä täyteläisiltä kuin kartettavat kaloripommit.

Rasva vapaaksi myöhään

Britannian Norwichissa Elintarviketutkimus­instituutin Pete Wilde kollegoineen etsii emulsioista tietä hitaampaan ruoansulatukseen ja nälän hillintään. Tutkijaryhmä on huomannut, etteivät kaikki emulsiot hajoakaan heti mahalaukkuun saavuttuaan, vaikka niin on luultu. Jotkin kestävät ohutsuolen alkuosaan saakka. Nyt ryhmä vahvistaa sinnittelijöitä entisestään rakentamalla niitä koossa pitäviin proteiineihin ristisidoksia, jotka rikkoutuvat vasta ohutsuolen loppupäässä. Rasvapommi niin syvällä ruoansulatusjärjestelmässä vapauttaa kylläisyyshormoneja, ja ruokailuvälit harvenevat.

Sokeri tuplaa makunsa

Yhtä lailla kuin rasvasta nanotekniikalla voi tinkiä sokerista ja suolasta. Suolaisempi suola ja sokerisempi sokeri ovat mahdollisia, sillä pikkuriikkisillä nanorakenteilla on suuria kykyjä. Mitä pienemmäksi jokin aines käy, sitä enemmän sitä mahtuu tuotteeseen ja sitä suuremmaksi kasvaa kokonaispinta-ala. Mitä suurempi taas on pinta-ala, sitä vahvempi on reagointikyky ja voimallisempi vaikutus. Nanolla syntyy siis vähemmästä enemmän.Uutta vähäkalorista makeutta metsästää muun muassa San Diegossa toimiva Senomyx. Tähän mennessä tutkimus on tuottanut tavanomaista vahvempaa fruktoosia eli hedelmäsokeria, joka on elintarvikkeiden yleinen makeuttaja, ja sakkaroosia eli pöytäsokeria. Makutesteissä sokerin määrää on pudotettu 40–50 prosenttia maun kärsimättä.

Suola panee vielä hanttiin

Suolaisuus on osoittautunut makeutta hankalammaksi tapaukseksi, sillä edes sen aistinnan mekanismista ei ole varmuutta. Tätä nykyä suolaisempi suola onkin vielä mikroa. Se syntyi, kun ryhmä Nottinghamin yliopiston elintarvikekemistejä muutama vuosi sitten päätti tehdä nanosuolaa.– Mitä pienemmiksi kiteet muokkasimme, sitä ahnaammin ne sitoivat vettä ja iskostuivat yhteen. Sitten keksimme muuttaa kiderakennetta ja saimme aikaan onttoja mikropalloja, jotka eivät takerru toisiinsa, kertoo mikrosuolan ympärille syntyneen Eminate-yrityksen tekninen johtaja Stephen Minter. Leivonnassa tavanomaiseen suolaisuuteen riittää puolet vanhasta suolamäärästä, eikä mausta menetetä mitään.

Ravintoaineet kapseliin

Kolmas suuri työmaa elintarvikekemistejä odottaa suojaravinteissa. Maailma käyttää vitamiineihin, hiveniin, kivennäisiin ja erilaisiin terveysvaikutteisiin yhdisteisiin miljardeja joka vuosi siinä pelossa, etteivät kaupan hyllyltä löytyvät elintarvikkeet takaa niiden riittävää saantia. Huoli on sikäli oikea, että ravintoaineita tuhoutuu ruoansulatuksessa eivätkä rasvaliukoiset ainekset imeydy kunnolla suoliston vetisyydessä.Tulevaisuudessa ravinteet voidaan pakata niin, että ne pysyvät käyttökelpoisina otollisimpaan paikkaan asti. Ne kapseloidaan esimerkiksi biopolymeereihin, joita pystyvät liuottamaan aivan tietyt suolistobakteerit tietyssä paikassa, tai ne ohjelmoidaan hajoamaan kudoksissa, jotka niitä eniten tarvitsevat.

Tunnistin nappaa mikrobit

Ruoka ei varmaan koskaan ole teollisuusmaissa ollut turvallisempaa kuin nyt, mutta myös ruoan laatu on uutteran tutkinnan kohteena, sillä globaalissa maailmassa ruokamyrkytysepidemioiden arvioidaan vain lisääntyvän. Haussa on nopeita ja tarkkoja biotunnistimia, jotka seuraavat elintarvikkeita valmistuksesta ruokapöytään ja äkkäävät niin mikrobit ja myrkyt kuin vähäisemmät ruoan pilaajat. Testeihin asti on edennyt esimerkiksi fluoresoivia nanovärejä, jotka syttyvät, kun ne törmäävät salmonellan tai kolibakteerin vasta-aineisiin.

Paketointi estää pilaantumista

Toinen tie pitää taudinaiheuttajia aisoissa on edistää ruoan säilyvyyttä pakkauksilla, joiden pinnoitus estää pilaantumista. Nykyisin hyödynnetään hopean ja muiden metallien mikrobeja ja homeita torjuvia ominaisuuksia, mutta luonnonmukaisempia vaihtoehtoja haetaan muun muassa mausteista ja biopolymeereistä. Jälkimmäisistä tehdyt nanokelmut voi jopa syödä.

 Täyttyvätkö lupaukset?

Mistä elintarvikkeesta tulee ensimmäinen nanoruokahitti, ei tiedä kukaan. Monikansalliset elintarvikejätit eivät hiisku hankkeistaan, eikä yksikään ole julkisesti pyrkimässä pioneeriksi, sillä muuntogeenisen ruoan tyly vastaanotto on saanut yritykset varovaisiksi.Kuluttajat eivät tutkimusten mukaan pelkää nanotekniikkaa samassa määrin kuin geenitekniikkaa (ks. Nano murtaa pelon pitkän perinteen, Tiede 4/2008, s. 42–43, tai tiede.fi/arkisto), mutta ei syötävää nanoakaan purematta niellä.Eniten ihmisiä huolestuttaa nanon koko. Pienuutensa ansiosta hiukkaset pystyvät läpäisemään elinten ja verisuonten pinnan ja sujahtamaan soluihin, jopa solujen tumaan. Frans Kampersin mukaan vaaraa ei ole niin kauan kuin nanoa tehdään ravinnon luonnollisista, elimistössä hajoavista aineksista. Riskit kasvavat, kun käytetään hajoamattomia metalleja, esimerkiksi hopeaa tai titaania. Joissakin hiiritutkimuksissa on havaittu, että ainakin titaanidioksidi voi kerääntyä solujen tumaan ja vahingoittaa dna:ta.Kampersin mielestä nanotuotteille on saatava selvät tunnusmerkit ja turvallisuusmääräykset ennen kuin ne päästetään keittiöihin. Tämä merkitsee poliittisia päätöksiä – joita vallankäyttäjät ovat vältelleet, etteivät häiritsisi liiketoimintaa tai ruokkisi yleistä epäluuloa. Euroopan hallintoelimet ovat omalta osaltaan ryhtyneet toimeen. Parlamentti käsittelee ehdotusta, jonka mukaan täkäläisille markkinoille hyväksytään vain nanoruoka, joka on riskien arvioinnissa todistettu turvalliseksi. Komissio on puolestaan käynnistänyt NanoLyse-hankkeen kehittämään menetelmiä, joilla ruoan nanoelementit voidaan tunnistaa ja mitata.

Nanoruoka nyt: www.nanotechproject.org/inventories/consumer/browse/categories/food_beverage/

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5205
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti
Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.