Tanniinien ja proteiinien muodostamien kompleksien pysyvyys ja hyödyllisyys märehtijän hyvinvoinnille
Virtanen, Valtteri (2019-05-27)
Tanniinien ja proteiinien muodostamien kompleksien pysyvyys ja hyödyllisyys märehtijän hyvinvoinnille
Virtanen, Valtteri
(27.05.2019)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019053118098
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019053118098
Tiivistelmä
Tanniinit ovat kasvien tuottamia erikoistuneita metaboliitteja, joita löytyy runsaasti puuja
ruohovartisista kasveista sekä ruskolevistä. Tanniinit eroavat toimintamekanismeillaan
primäärimetaboliiteista, sillä ne eivät osallistu lähes ollenkaan kasvin
solutoiminnan kasvuun tai ylläpitoon vaan niiden ajatellaan toimivan pääasiallisesti
kasvien puolustusyhdisteinä. Puolustusyhdisteinä tanniinit tekevät kasvimateriaalista
vaikeammin sulatettavaa eli huonompia ravinnonlähteitä, minkä johdosta kasvinsyöjät
välttelevät runsaasti tanniineja sisältäviä kasveja. Tämän ominaisuuden lisäksi
tanniineilla on myös kasvinsyöjille hyödyllisiä toimintoja, kuten suuri proteiiniaffiniteetti
ja antioksidanttiaktiivisuus sekä kyky toimia mahdollisina antimikrobiaaleina.
Tanniinitutkimuksen kannalta yksi mielenkiintoinen kasvinsyöjien ryhmistä on
märehtijät, joita kasvatetaan ympäri maailman maidon, lihan ja villan tuotannon vuoksi.
Märehtijöiden terveys on ensiarvoista paitsi eläimen hyvinvoinnin parantamiseksi niin
myös kyseisten hyödykkeiden tuotannon optimoimiseksi. Märehtijöiden terveyttä ja
tuotantoa yleisesti haittaavia vaivoja ovat pötsiturvotus, ravinnon proteiinien hävikki
pötsifermentaatiossa ja suoliston loiset. Tanniinipitoisen rehun on osoitettu vähentävän
näitä ongelmia ja sen ajatellaan yleisesti olevan seurausta tanniinien
proteiininsitoutumiskyvystä.
Tämän tutkielman kirjallisessa osassa käydään läpi tanniini–proteiini -
vuorovaikutusten yleisimmät tyypit, vuorovaikutukseen vaikuttavia reaktio-olosuhteita,
miten muodostuneet kompleksit ja tanniinit ovat hyödyllisiä märehtijöille sekä kuinka
pysyviä kompleksit ovat. Kokeellisessa osassa kehitettiin menetelmä hydrolysoituvien
tanniinien ja naudan seerumin albumiini -proteiinin muodostamien liukenemattomien
kompleksien pysyvyyden määritykseen pH:n funktiona. Uuden menetelmän avulla
pystyttiin määrittämään, kuinka paljon liukenemattoman kompleksin määrä vähenee
pH:n funktiona sekä kuinka paljon tanniinia ja proteiinia on osallistuneena
liukenemattomaan kompleksiin eri pH-olosuhteissa.
Menetelmän avulla määritettiin kahdenkymmenen hydrolysoituvan tanniinin ja
naudan seerumin albumiinin muodostamien kompleksien pysyvyys märehtijän suoliston
kannalta oleellisissa pH-olosuhteissa. Tulosten avulla löydettiin uutta tietoa
hydrolysoituvien tanniinien ja proteiinien muodostamien liukenemattomien kompleksien
koostumuksesta eli kompleksien sisältämästä tanniini–proteiini -suhteesta sekä tanniinien
rakenteen vaikutuksesta kompleksien pysyvyyteen. Hyvin pienten rakenteellisten erojen
havaittiin vaikuttavan merkittävästi tanniini–proteiini -suhteen suuruuteen komplekseissa
sekä kompleksien pysyvyyteen eri pH-olosuhteissa.
ruohovartisista kasveista sekä ruskolevistä. Tanniinit eroavat toimintamekanismeillaan
primäärimetaboliiteista, sillä ne eivät osallistu lähes ollenkaan kasvin
solutoiminnan kasvuun tai ylläpitoon vaan niiden ajatellaan toimivan pääasiallisesti
kasvien puolustusyhdisteinä. Puolustusyhdisteinä tanniinit tekevät kasvimateriaalista
vaikeammin sulatettavaa eli huonompia ravinnonlähteitä, minkä johdosta kasvinsyöjät
välttelevät runsaasti tanniineja sisältäviä kasveja. Tämän ominaisuuden lisäksi
tanniineilla on myös kasvinsyöjille hyödyllisiä toimintoja, kuten suuri proteiiniaffiniteetti
ja antioksidanttiaktiivisuus sekä kyky toimia mahdollisina antimikrobiaaleina.
Tanniinitutkimuksen kannalta yksi mielenkiintoinen kasvinsyöjien ryhmistä on
märehtijät, joita kasvatetaan ympäri maailman maidon, lihan ja villan tuotannon vuoksi.
Märehtijöiden terveys on ensiarvoista paitsi eläimen hyvinvoinnin parantamiseksi niin
myös kyseisten hyödykkeiden tuotannon optimoimiseksi. Märehtijöiden terveyttä ja
tuotantoa yleisesti haittaavia vaivoja ovat pötsiturvotus, ravinnon proteiinien hävikki
pötsifermentaatiossa ja suoliston loiset. Tanniinipitoisen rehun on osoitettu vähentävän
näitä ongelmia ja sen ajatellaan yleisesti olevan seurausta tanniinien
proteiininsitoutumiskyvystä.
Tämän tutkielman kirjallisessa osassa käydään läpi tanniini–proteiini -
vuorovaikutusten yleisimmät tyypit, vuorovaikutukseen vaikuttavia reaktio-olosuhteita,
miten muodostuneet kompleksit ja tanniinit ovat hyödyllisiä märehtijöille sekä kuinka
pysyviä kompleksit ovat. Kokeellisessa osassa kehitettiin menetelmä hydrolysoituvien
tanniinien ja naudan seerumin albumiini -proteiinin muodostamien liukenemattomien
kompleksien pysyvyyden määritykseen pH:n funktiona. Uuden menetelmän avulla
pystyttiin määrittämään, kuinka paljon liukenemattoman kompleksin määrä vähenee
pH:n funktiona sekä kuinka paljon tanniinia ja proteiinia on osallistuneena
liukenemattomaan kompleksiin eri pH-olosuhteissa.
Menetelmän avulla määritettiin kahdenkymmenen hydrolysoituvan tanniinin ja
naudan seerumin albumiinin muodostamien kompleksien pysyvyys märehtijän suoliston
kannalta oleellisissa pH-olosuhteissa. Tulosten avulla löydettiin uutta tietoa
hydrolysoituvien tanniinien ja proteiinien muodostamien liukenemattomien kompleksien
koostumuksesta eli kompleksien sisältämästä tanniini–proteiini -suhteesta sekä tanniinien
rakenteen vaikutuksesta kompleksien pysyvyyteen. Hyvin pienten rakenteellisten erojen
havaittiin vaikuttavan merkittävästi tanniini–proteiini -suhteen suuruuteen komplekseissa
sekä kompleksien pysyvyyteen eri pH-olosuhteissa.