Analyysimenetelmiä yhdistämällä luotettavaa tietoa polysakkaridien liuosominaisuuksista

Polysakkarideilla on monenlaisia sovelluksia esimerkiksi elintarvike- ja kosmetiikkateollisuudessa. ETM Leena Pitkänen tutki Helsingin yliopistossa 16.12.2011 tarkastettavassa väitöstyössään polysakkaridien rakenteen vaikutusta niiden liuosominaisuuksiin.

Pitkäsen tutkimat arabinoksylaanit, galaktomannaanit ja dekstraanit ovat joko kasvi- tai mikrobiperäisiä haaroittuneita luonnossa esiintyviä polysakkarideja.Viljoissa esiintyvät arabinoksylaanit muodostavat yhdessä beetaglukaanin kanssa pääasiallisen ravintokuidun lähteen ravinnossa. Galaktomannaania saadaan guar-kasvin paloista ja sitä käytetään yleisesti elintarviketeollisuudessa sakeutusaineena (guarkumi E 412). Dekstraanit ovat puolestaan maitohappobakteerien tuottamia polysakkarideja, joilla on useita sovelluksia. Dekstraaneja käytetään esimerkiksi lisäaineina kosmetiikassa, kliinisissä sovelluksissa plasman laajentajina ja standardiyhdistenä kromatografiassa. Lisäksi dekstraaneja käytetään elintarviketeollisuudessa emulgaattoreina, sakeuttajina ja stabilaattoreina.

- Näitä kaikkia uusiutuvia biopolymeerejä voitaisiin hyödyntää vieläkin tehokkaammin muun muassa selluloosan ja tärkkelyksen rinnalla. Polysakkaridien kemiallinen rakenne sekä fysikaaliset ominaisuudet tulee kuitenkin tuntea tarkasti, jotta uusia sovelluksia voidaan kehittää, väittelijä selittää.

- Erilaisia tekniikoita (kokoekskluusiokromatografia ja kenttävirtausfraktiointi) käyttämällä eli tutkimalla samoja asioita eri menetelmillä ja yhdistämällä saatua tietoa oli mahdollista muodostaa käsitys kemialliselta rakenteeltaan heterogeenisten molekyylien liuoskäyttäytymisestä, Pitkänen kertoo. Eri viljoista peräisin olevien arabinoksylaanien sekä eri mikrobien tuottamien dekstraanien rakenteet olivat luontaisesti erilaiset. Lisäksi hän muokkasi polysakkaridien rakenteita spesifisillä entsyymeillä. Hyödyntämällä polysakkarideja spesifisesti muokkaavia entsyymejä saatiin arvokasta lisätietoa kemiallisen rakenteen vaikutuksesta.

Leena Pitkänen tutki polysakkaridien rakenteen vaikutusta niiden liuosominaisuuksiin laimeissa liuoksissa, jolloin saadaan tietoa tietoa yksittäisten molekyylien ominaisuuksista.

- Haaroittuneiden polysakkaridien liuosominaisuuksien tutkiminen on haastavaa, sillä kemiallisen rakenteen vaihtelu on suurta näytemolekyylien välillä. Lisäksi tutkitut molekyylit olivat moolimassaltaan erilaisia. Toistaiseksi suurin osa haaroittuneiden polysakkaridien tutkimuksesta on keskittynyt amylopektiiniin, joka on tärkkelyksen rakennekomponentti, sekä glykogeeniin. Polymeerien karakterisointi on kehittynyt paljon viime vuosikymmeninä, mutta analyysimenetelmät on kehitetty lähinnä synteettisille polymeereille.

ETM Leena Pitkänen väittelee 16.12.2011 kello 12 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta The effect of structure on the dilute solution properties of branched polysaccharides studied with SEC and AsFlFFF. Väitöstilaisuus järjestetään Viikin tiedekampuksella Biokeskus 2:n auditoriossa 1041 (Viikinkaari 5). Vastaväittäjänä on tohtori André M. Striegel, National Institute of Standards and Technology, USA, ja kustoksena on professori Vieno Piironen. Väitöskirja julkaistaan EKT-sarjassa ja se on luettavissa myös E-thesis –palvelussa.

Lisätiedot: Leena Pitkänen 09-191 58392 leena.m.pitkanen (at) helsinki.fi

Kuvassa väitöstutkimuksessa hyödynnetty, Viikkiin vuonna 2009 hankittu FFF-laitteisto. Väittelijän kokoelmat.