kemia

Tältä näyttää unenpöpperöinen tuore nobelisti onnittelusoittoon vastatessaan

Ke, 10/03/2018 - 15:03 By Toimitus
George Smith vastaa puhelimeen

Tänään julkistettiin Nobelin tämänvuotisen kemian palkinnon saajat, ja nähtävästi yhdessä paikassa kamera oli jo valmiina: George Smith näytti tältä aamutuimaan puhelimeen vastatessaan.

Jatkamme puheluteemaa tämävuosisista Nobel-palkinnoista kertoessamme, sillä jo legendaksi muuttunut ilmiö on jännä.

Se, että onnittelusoitto palkinnonsaajalle on saanut nimen "aamuvarhainen soitto Tukholmasta" heijastaa sitä oletusta, että suuri osa palkituista on Yhdysvalloissa. Kun palkinnosta ilmoitetaan puolenpäivän aikaan Ruotsin kellon mukaan, on silloin Amerikassa itärannikolla aamuyö ja toisella puolella mannerta on päästy vasta puolenyön pimeämmälle puolelle.

Syynä sanontaan on se, että suurin osa palkinnoista on mennyt Yhdysvaltoihin – ja niin kävi tänäkin vuonna, sillä kolmesta palkituista kaksi on sieltä puolelta Atlanttia.

Palkinto jaettiin siis kolmen kesken. Puolikkaan palkinnosta sai Kalifornian teknillisessä yliopistossa, CalTechissä Pasadenassa työskentelevä Frances Arnold ja toinen puolikas jaettiin otsikkokuvassa olevan, Missourin yliopiston George Smithin ja Brittein saarilla Cambridgessä MRC:n molekyylibiologian laboratoriossa vaikuttavan Gregory Winterin kesken.

Kaikki ovat tutkineet niin sanottua suunnattua evoluutiota ja proteiineja, joita immuunisysteemi käyttää tunnistamaan tunkeutujia.

Aihe on suomalaisittain jännä siitä syystä, että Arnold sai kaksi vuotta sitten Millennium-palkinnon juuri työstään suunnatun evoluution alalla.

Arnold onnistui vuonna 1993 tekemään ensimmäiset onnistuneet ohjatun evoluution kokeet entsyymeillä, eli hän onnistui muuttamaan niitä sopivasti ohjaillen erilaisiksi. Oikeanlaisten entsyymien tekotekniikkaa käytetään nyt muun muassa lääkkeiden tekemiseen sekä biopolttoaineiden tekemisessä.

Ohjattu evoluutio tarkoittaa nimensä mukaisesti sitä, että luonnonvalinnan periaatteita voidaan käyttää hyväksi laboratorio-olosuhteissa halutunlaisten entsyymien synnyttämisessä; kyse ei nyt ole niinkään sattumasta, vaan siitä että kehitystä voidaan ohjata sopivaan suuntaan.

Tähän epäsuorasti liittyen Smith kehitti aikaisemmin, jo vuonna 1985 menetelmän, millä bakteriofageja (bakteereja tartuttavia viruksia) voidaan käyttää uudenlaisten proteiinien tekemiseen. Winter puolestaan jalosti tätä tekniikkaa eteenpäin siten, että menetelmän avulla voitiin tehdä uudenlaisia lääkkeitä. Ensimmäinen tällainen hyväksyttiin käyttöön vuonna 2002 ja sittemmin vastaavia on tullut enemmänkin.

Otsikkokuva: Marjorie R. Sable via Nobel-säätiön twitter

Suorana labrasta 21/2018: Minna Nurminen Nesteen laadunvalvontalaboratoriossa

Ma, 05/21/2018 - 09:57 By Jari Mäkinen
Suorana labrasta: Minna Nurminen

Suorana labrasta menee tällä toukokuisella viikolla Nesteeseen: Minna Nurminen (eli @MinnasiskoN) on kesätyössä Neste Naantalin tuotantolinja 5:n laadunvalvontalaboratoriossa ja raportoi tekemisistään siellä.

Minna on hieman erilainen tapaus verrattuna suurimpaan osaan @suoranalabrasta -twiittaajista, sillä hän on aikuisopiskelija. Hän hyppäsi insinööri- ja laboratoriomaailmaan hiusalan yrittäjästä, mutta on tyytyväinen: "tämä on ollut kiehtovaa ja mukaansatempaavaa –aikuisopiskelu on ollut aivan mahtavaa!"

Hän opiskelee parhaillaan Turun ammattikorkeakoulussa prosessi- ja materiaalitekniikan insinööriksi ja valmistuu loppuvuodesta.

"Opintoni sisälsivät prosessi- ja materiaalitekniikan lisäksi matemaattis-luonnontieteellisiä aineita, laboratorioanalytiikkaa sekä laadun- ja projektinhallintaa. Teoriatietoa pääsin soveltamaan useissa erilaisissa yritysprojekteissa."

Alalle Minna kertoo hakeutuneensa yksinkertaisesti siksi, että hän on ollut kiinnostunut kemiasta ja kemianteollisuudesta. "Kiinnostukseni kierto- ja biotaloutta kohtaan ovat lisääntyneet entisestään tiedon ja opintojeni myötä".

"Rakastan luonnossa liikkumista ja yksi lempipaikoistani juosta kotikaupungissani Turussa on kaunis Ruissalon saari. Ruissalon kaltaisten puhtaiden ja luonnoltaan monimuotoisten paikkojen säilyminen maailmanlaajuisesti on erittäin tärkeää. Haluankin olla tulevan ammattini myötä osana kehittämässä ympäristömme hyvinvoinnille tärkeitä seikkoja työskentelemällä kiertotalouden ja kemianteollisuuden parissa."

Minna on jo toista kesää hommissa Nesteen Naantalin tuotantolaitoksen laadunvalvontalaboratoriossa. Siellä hänen työnkuvaansa kuuluvat laboratoriolaitteiden kalibrointi- ja huoltotoimenpiteet sekä laadunvalvonnan analysointi.

"Nesteellä työskentely on loistava näköalapaikka kemianteollisuuteen ja yritykseen, jossa pääsee kehittymään laajasti myös ympäristö- ja työturvallisuusasioissa."

Lisäbonuksena on se, että Naantalissa paistaa sanonnan mukaan aina Aurinko!

Alla on viikon twiiteistä kooste ja kaikki aiemmat koosteet on Wakelet-palvelussa.

Sano PEBF! Se on pieni askel ihmiskunnalle, mutta suuri harppaus biomassamuoville

Ke, 02/28/2018 - 20:54 By Toimitus
Biomassasta muovia (kuvituskuva)

Oulun yliopiston Kestävän kemian tutkimusyksikössä on kehitetty uusi synteettinen biopolymeeri, jonka tutkijat ovat nimenneet lyhenteellä PEBF. Polymeeriä voidaan valmistaa biomassapohjaisista raaka-aineista siten, että materiaalin sisältämä hiili on kokonaisuudessaan biomassaperäistä.

Muovia on nykyisin joka puolella ja siitä on tulossa (ja on jo tullut) varsinainen kiusaus. Sääli vain, että samalla se on erittäin hyvä ja käyttökelpoinen materiaali.

Tosin muoveja on monenlaisia, ja etenkin uudenlaiset biomuovit ovat erittäin kiinnostavia, koska ne tehdään ei-fossiilisesta biomassasta. Sen ansiosta niiden raaka-aine on peräisin uusiutuvista lähteistä ja se maatuu verrattain nopeasti.

Sitä ei siis päädy vuosituhansiksi ekosysteemiin, kuten perinteinen muovi.

Uuden oululaisen muovilaadun monomeeri valmistetaan käyttäen apuna Pd-katalysoitua suorakytkentämenetelmää, jonka avulla saadaan valmistettua ns. bisfuraanirakenne.

Tutkijat vertasivat uuden synteettisen biomuovin ominaisuuksia pakkausmateriaaleista tuttuun PET-muoviin. Uuden PEBF-muovin havaittiin pitkälti muistuttavan sekä mekaanisilta että termisiltä ominaisuuksiltaan PET-muovia.

PET, eli polyetyleenitereftalaatti on eritoten pakkausteollisuudessa käytetty muovi, mutta esimerkiksi fleece-kankaat kudotaan PET-kuiduista. Sitä voidaankin tehdä muun muassa kierrätetystä virvoitusjuomapullojätteestä – tai tulevaisuudessa kenties PEBF-muovista.

Itse asiassa syitä PET:in korvaamiseksi PEBF:llä on ekologisuuden lisäksi muitenkin : uuden muovin barriääri- eli läpäisyn esto-ominaisuudet osoittautuivat huomattavasti PET:iä paremmiksi. Esimerkiksi happikaasua ja vesihöyryä kulkeutui kaksinkertainen määrä PET-muovista valmistetun kalvon läpi verrattuna uudesta PEBF-muovista valmistettuun kalvoon.

Lisäksi tutkijat havaitsivat, että polymeerirakenteen sisältämä bisfuraanirakenne estää tehokkaasti UV-säteilyn kulkeutumisen materiaalista valmistetun kalvon läpi.

PET-muoviin on näet lisättävä erillisiä UV-suoja-aineita, jos materiaalista halutaan valmistaa UV-suodattava filmi.

Tutkijat arvioivatkin, että ensi vaiheessa uudelle synteettiselle biomuoville voi löytyä käyttökohteita korkean teknologian sovelluksissa, joissa tarvitaan kehittyneitä materiaalin suojaominaisuuksia.

Tutkimustulokset julkaistiin Macromolecules-lehden artikkelissa UV-Blocking Synthetic Biopolymer from Biomass-Based Bifuran Diester and Ethylene Glycol.

Video: Solut näkyviin paremmin kuin koskaan! (Kemian Nobel-esitelmät 2017)

Vuoden 2017 Nobel-juhlallisuudet Tukholmassa päättyivät eilen sunnuntaina palkintojen jakoseremoniaan ja suureen juhlaillalliseen. Palkitut saapuivat kuitenkin paikalle naapurimaahamme jo edeltävällä viikolla, ja perinteiseen tapaan he pitivät silloin myös esitelmät aiheista, joista palkinnot heille myönnettiin.

Kermian palkinnon saivat Richard Henderson, Jacques Dubochet ja Joachim Frank, jotka pitivät esitelmänsä hieman lääketieteenkin puoleen kallistuvasta työstään solujen salaisuuksien löytämisessä: he kehittivät elektronimikroskoopia käyttäviä menetelmiä, jolla voidaan tutkia biologisia rakenteita paljon aikaisempaa tarkemmin ja paremmin.

Hendersonsin esitelmä on ylimpänä, ja Dubochet sekä Frank alla.

Suorana labrasta tulee taas: uuden kauden aloittaa Petteri Vainikka

Ma, 11/06/2017 - 08:35 By Jari Mäkinen

Vuonna 2015 täällä Tiedetuubissa ja Twitterissä tilillä @suoranalabrasta pyörinyt hanke alkaa uudelleen – kiitos Tiedonjulkistamisen neuvottelukunnan tuen. Tämän uuden kauden aloittaa Turun yliopistossa (toivottavasti) vuoden sisään maisteriksi valmistuva Petteri Vainikka, eli @Bdrs_W.

Petteri on 26-vuotias kemian opiskelija, joka on kemian opintojen ohella suorittanut myös kandidaatin tutkinnon geologiasta. 

"Erikoistun laskennalliseen kemiaan ja pyrin tutkimaan laskennallisten menetelmien avulla kaikkea fotosynteesin ja syvällä maan kuoressa tapahtuvien magmaattisten prosessien välillä."

Hän oli kesät 2015 ja 2016 Glasgow'ssa, Strathclyden yliopistossa David Palmerin ryhmässä, jossa hän tutki DNA-hopeananopartikkelisysteemejä ja teoreettisia malleja liukenemisen vapaaenergian laskemiselle.

Viime kesän Petteri oli puolestaan Groningenissa, Alankomaissa, missä aiheena oli Light Harvesting Complex II:n monomeerien ja trimeerien dynamiikkaa erilaisissa kaksoislipidikerroksissa. Viikon kuluessa toivottavasti käy ilmi, mitä tämä oikein tarkoittaa, sillä "projekti on yhä käynnissä, ja sen tarkoituksena on mallintaa fotosynteesiin liittyvät energiankuljetusprosessit".

Ensi tammikuussa Petteri on puolestaan menossa Oxfordin yliopistoon, missä alkaa uusi projekti. "Sen aiheena on endohedraalisten kompleksien kvanttimekaaninen mallinnus."

"Tämän viikon ajan työskentelen pääosin Turun yliopiston kemian laitoksen ja Modenan yliopiston yhteisprojektin parissa. Mallinnan molekyylidynamiikan keinoin syväeutektisia liuottimia (eng. deep eutectic solvent), joiden avulla koitetaan luoda nontoksisia ja ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja ionisille liuottimille, joita käytetään mm. akkuteknologiassa, aurinkokennoissa ja lääketeollisuudessa."

Petteri ei luopaa kuvia värikkäistä liuoksista tai hienoista reaktioista, koska työ on pääasiassa teoreettista, mutta ihan ilman silmäkarkkia ei hän aio meitä jättää: "Voin kuitenkin tarjota CGI-grafiikkaan pohjautuvia kuvia atomi- ja molekyylitason prosesseista, jotka ohjaavat ympärillä pyörivää maailmaamme."

Twiitit ovat luettavissa tilillä @suoranalabrasta ja tässä alla. Kaikki aikaisemmat twiittaukset ovat luettavissa Tiedetuubin Storify -sivulla.

Kemiallinen joulukalenteri 27/24: Kohta paukkuu (Bonusluukku)

Ti, 12/27/2016 - 08:07 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Dominic Alves / Flickr

Joulun aika alkaa olla ohi, ja katse suuntautuu nyt uuteen vuoteen. Vuodenvaihteeseen liittyvä rakettikauppa alkaa tänään. Viimeinen joulukalenteriluukkumme avaa hieman ilotulitteiden kemiaa.

Ilotulitusraketit taivaalle nostava ajoaine on yleisimmin ruutia. Vanhaa, perinteistä mustaa ruutia, joka keksittiin Kiinassa 800-luvulla. (Ainesosien ominaisuudet tosin tunnettiin jo entuudestaan monissa kulttuureissa.)

Musta ruuti on seos, jossa on kaksi osaa rikkiä, kolme osaa hiiltä ja 15 osaa kaliumnitraattia eli salpietaria (KNO3). Näistä viimeinen toimii voimakkaana hapettimena, mikä mahdollistaa ruudin palamisen myös muutoin hapettomissa oloissa.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Ruudin leimahdus tapahtuu hyvin nopeasti (ääntä nopeammin). Palamisessa syntyy voimakkaasti laajenevia kaasuja, kuten typpeä sekä hiili- ja rikkidioksidia. Savussa on lisäksi pölynä kaliumnitraattia ja -karbonaattia. Pakokaasut nostavat ilotulitteen yläilmoihin. Ruudille tyypillinen haju tulee rikkidioksidista.

Suomessa kuluttajien käyttöön myytävissä ilotulitteissa pyroteknisiä eli palavia aineita saa olla enintään kilon verran. Itse ruutia tästä saa olla vain 75 g.

Vähäisestäkin ruutimäärästä koituu vaaraa, mistä on hyvä muistuttaa kotipoksauttelijoita: Räjähteiden kanssa turvallisuus on vähintäänkin tärkeää ja maalaisjärjen käyttö suositeltavaa. Ilotulitteita ei saa ammuskella humalassa tai luovuttaa alaikäisille, ja suojalasien käyttö on pakollista.

Ammattilaiskäytössä ilotulitteet ovat yleensä paljon suurempia ja tehokkaampia. Niissä käytetään lisäksi rakettien sijasta usein heittimiä, jotka sinkoavat räjähtävät paukut eli ilmapommit suoraan taivaalle. Homma on niiden avulla tarkempaa ja varmempaa, ja samalla säästytään raketin oman painon tuomasta lisäpolttoaineen tarpeesta. Isoissa esityksissä tuollakin on väliä.

Suurissa ammattilaisten rekemissä ilotulitusnäytöksissä ilmaan lähtee jopa satojatuhansia raketteja. Siksipä kaupunkien ja kuntien järjestämät wiralliset ilotulitukset ovatkin monin verroin näyttävämpiä kuin yhdenkään yksityisen kaupasta ostamat.

Ilotulitteiden viralliset kokoennätykset tehtiin vuonna 2014. Massiivisin tiedossa oleva ilotulitusraketti ammuttiin ilmaan Nevadassa: Se painoi lähes sata kiloa ja räjähdyksen läpimitta oli 360 metriä. Japanissa taas tehtiin heittimellä matkaan saatettujen ilmapommien ennätys, peräti 465-kiloisella hirviöllä. Tuon räjähdyksen läpimitta oli yli 700 metriä!

Ylivoimaisesti suurin osa maailman – myös Suomen – ilotulitteista valmistetaan ruudin kotimaassa Kiinassa.

Kuva: Epic Fireworks / Flickr
Kuva: Ep Sos De / Flickr
Kuva: Dominic Alves / Flickr

Ilotulitteiden korkealla komeasti posahtava osa on rakettia monimutkaisempi. Räjähtävä aines koostuu lukuisista "tähdistä", eli yksittäisistä taivaalle ilmestyvistä hohtavista värillisistä pisteistä. Tähtöset on pakattu säiliöön, eli sylinteriin, jonka raketti (tai heitin) nostaa ilmaan.

Pienimmissä raketeissa tähtöset saadaan leviämään yllättävän yksinkertaisesti: sylinteriin sijoitetaan pahvisia ohjaimia, jotka sinkoavat tähdet suurin piirtein haluttuun suuntaan. Suuremmissa taas sylinteri on täytetty savella, jonka sisälle "tähdet" sijoitellaan haluttuun muodostelmaan. Räjähdyksen myötä tähdet sinkoutuvat tarkemmin kuin pahviohjaimilla. Näin voidaan muodostaa paljon tarkempia kuvioita, kuten vaikkapa sydämiä ja palloja.

"Tähtien" räjähteet koostuvat useista erilaisista aineista, joilla kaikilla on omat tehtävänsä. Yksi palaa (räjähtäen) ja toinen tuottaa palamisreaktioon happea, kolmas taas antaa räjähdykselle halutun värin. Lisäksi mukana on paukun koossa pitävää ainetta sekä väriä tehostavaa kalsiumia.

Värit tulevat erilaisisten metallien (tai yleensä niiden suolojen) palamisesta:

  • Punainen: Strontium, litium
  • Oranssi: Natrium, kalsium
  • Keltainen, kulta: Hiili, rauta, kalsium, natrium + alumiini
  • Vihreä: Barium
  • Sininen: Kupari
  • Sinipunainen, violetti: Cesium, kalium, rubidium, strontium + kupari
  • Valkoinen, hopea: Titaani, alumiini, beryllium, magnesium

Tämä oli tämänvuotisen joulukalenterin vihoviimeinen luukku. Kaikki tämän alun perin vuonna 2015 julkaistun kemiallisen joulukalenterin jutut ovat täällä: Kemiallinen joulukalenteri.

Ilotulitteiden myötä Tiedetuubi kiittää lähetystä seuranneita ja toivottaa itse kullekin säädylle vielä kerran hyviä välipäiviä sekä tiedonjanoista uutta vuotta!

Päivitys 12.1.2016: Korjattu suurten ilotulitteiden kokotietoja. Väitimme aiemmin että suurin ilotulite on "vain" 13-kiloinen. Nyt myös ilotulitteiden tähtien levittämismekanismia on avattu hieman enemmän.

Lähteet: Ilotulitus.info, ilotulite.net, Guinnesworldrecords.com

Otsikkokuva: Dominic Alves / Flickr
Muut kuvat: Ep Sos De / Epic Fireworks / Flickr

Kemiallinen joulukalenteri 26/24: Mikrobien juhlaa (bonusluukku)

Ma, 12/26/2016 - 09:04 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Eric Skiff / Flickr

Joulun juhlaruokia ostetaan usein reippaasti, riittämään pyhien yli. Niinpä osa siitä saattaa jäädä syömättä – mutta ei kuitenkan hätää, sillä ruoalle löytyy kyllä ottajansa.

Ympärillämme on ihan joka paikassa mikrobeja. Bakteerit, homeet ja hiivat leijuvat itiöinä ilmassa ja liftaavat ihollamme. Kotioloista ei löydy niin kliinistä paikkaa, ettei sieltä jotain elämää löytyisi. Vaikka kuinka puunaisi. Eikä missään nimessä tarvitsekaan.

Toisin kuin hätäisempi voi kuvitella, kaikki mikrobit eivät ole haitallisia. Ja ne haitallisetkin alkavat olla sitä vasta riittävän suurina yhteisöinä, ja sopivissa olosuhteissa.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Homesienet iskevät otolliseen ruokaan kuin sika limppuun. Harmaanvihreänvalkoisena erottuva massa on jo pitkälle ehtinyt kasvusto. Näkymätön rihmasto on ehtinyt kaivutua ruokaan jo päivien ajan.

Homesienet eivät ole yhtenäinen lajiryhmä, vaan eräs monien sienityyppien elintapa. Näitä mikroskooppisia hajottajasieniä on tuhansia lajeja, eivätkä kaikki niistä ole vaarallisia.

Homeissa myrkyllistä ei ole itse eliö, vaan joidenkin lajien erittämät homemyrkyt elimykotoksiinit. Nämä lukuisat aineet ovat homeiden sekundäärisiä aineenvaihduntatuotteita ja kemiallisia myrkkyjä muille eliöille. Kuumennuskaan ei niitä ruuasta poista. Pieni määrä ei useimmiten aiheuta ongelmia, mutta selvästi homehtuneen ruuan syöminen voi jo aiheuttaa ruokamyrkytyksen. Todellinen vaara piilee kuitenkin pitkäaikaisessa altistumisessa. Pahimmista aineista voi silloin seurata maksa- tai munuaisvaurioita ja jopa syöpää.

Suuri määrä homeitiöitä ilmassa voi myös aiheuttaa etenkin hengityselimistön ongelmia.

Homeista on myös paljon hyötyä. Esimerkiksi penisilliinin toiminta perustuu homemyrkkyjen käyttöön, ja homeiden avulla valmistetaan monia muitakin lääkkeitä. Eivätkä monenmoiset ruuat soijakastikkeesta salameihin olisi mahdollisia ilman homeiden apua. Homejuustoissa juuri oikeanlainen home tekee niistä herkullisia.

Eikä kannata unohtaa homeiden tärkeintä tehtävääkään, eli orgaanisen aineen hajotusta.

Kuva: Kasvatettua hometta lähikuvassa.

Kuinka kauan ruoka sitten säilyy syömäkelpoisena?

Ruoka pilaantuu monin eri tavoin. Fysikaaliset laadun huonontumiset ovat usein helposti palautettavissa: esim. kuivuneen leivän saa pehmitettyä ja kerrostuneen hunajan voi ihan hyvin sekoittaa ja syödä. Kemialliset muutokset taas ovat lähes peruuttamattomia, mutteivät aina haitallisia. 

Härskiintynyttä voita ei kannata syödä, mutta tummuneessa omenassa ei ole mitään vikaa. (Kummassakin tapauksessa ruoka reagoi ilman hapen kanssa.)

Biologinen pilaantuminen on jo eri juttu. (Nekin ovat kemiallisia molekyylitason muutoksia, mutta mikrobien aikaansaamina.) Käynyttä mehua, homehtunutta leipää, limaantunutta kinkkua tai mädäntynyttä kalaa ei kannata enää yrittää sorkkia (paitsi jos sattuu tietämään tasan tarkkaan mitä tekee, ja millä mikrobilla).

Ohjeellisia säilytysaikoja eri ruuille löytyy vaikkapa Ruokatieto.fi:n tai Eviran sivuilta. Mutkia oikoen voi yleistää, että kypsennetyt ruuat ovat jääkaapissa ihan ok muutaman päivän, mutta viikon jälkeen aletaan olla jo riskirajoilla.

Yksiselitteistä sääntöä ei kuitenkaan ole. Säilyvyys riippuu säilytysoloista sekä kotona että kaupassa, pakkauksesta, sekä valmistusaineista ja -tavasta. Yhden tuoteryhmänkin sisällä on paljon vaihtelua.

Syömäkelpoisuus on lisäksi aina makuasia. Jotkut ovat tottuneita popsimaan maultaan jo hieman muuttuneitakin ruokia, toiset taas eivät halua koskea minuuttiakaan "liian vanhaan" maitopurkkiin.

Usein "pilaantunut" ruoka on kuitenkin täysin syömäkelpoista.

Jouluruokia pois heittäessä kannattaa muistaa kaksi asiaa. Ruuanjämät, kuten jo tapaninpäivänä kyllästyttävä kinkku tai pöydällä kuivuneet joululimpun käntyt, käyvät usein uusien maittavien ruokien raaka-aineena.

Ja se "parasta ennen" ei tarkoita samaa kuin "käytettävä ennen".

Otsikkokuva: Eric Skiff / Flickr
Homekuva: Eric Heupel / Flickr

Kemiallinen joulukalenteri 24/24: Mitä ihmettä on mirhami?

La, 12/24/2016 - 10:25 By Jarmo Korteniemi
Mirhamiotsikko

On jouluaatto, ja tänään kerrotaan jälleen tuttua tarinaa: Itämaiset tietäjät lähtivät tähden opastamana kohti Betlehemiä jouluna ja pääsivät lahjoineen perille loppiaisena. Mutta miten tämä liittyy kemiaan?

Tarina ei kerro keitä tietäjät olivat ja mistä he tulivat, mutta arvauksia ja tulkintoja on monia. He lienivät maageja Meediasta, Persiasta tai ehkä vieläkin kauempaa. Ammatiltaan luultavasti pappeja, astrologeja, ennustajia, tietäjiä tai muita sen ajan ja kulttuurin tietämyksen ammattilaisia.

Länsimaissa "viisaat miehet" tunnetaan nimillä Melchior, Kaspar ja Balthasar, mutta muualla nimet ovat erilaisia. (Ja kukapa edes tietää, olivatko he miehiä.) Syyrialaiset nimet ovat persialaisuutensa vuoksi uskottavampia: Larvandad, Hormisdad ja Gushnasaph.

Mutta se itse tietäjistä. Nyt kiinnostavat heidän lahjansa. Kullan tietää jokainen, suitsuke taas on poltettaessa tuoksuvaa puun olibaanihartsia. Mutta mitä mahtoi olla kolmas aine, mirhami? Ja mihin sitä voi käyttää?

Mirhami (tai mirha) on olibaanihartsin, arabikumin tai vaikkapa vaahterasiirapin tavoin tietyistä puista valutettua maitiaisnestettä. Mirhamin lähde on Commiphora myrrha -puu, tai jokin sen lähilaji. (Ei kuitenkaan ole varmaa, onko nykyisin tuolla mirhamina tunnettu aine peräisin samasta kasvista kuin pari tuhatta vuotta vanha nimikaimansa. Mutta leikitään että on.)

Mirhami on hyvin suosittu erilaisissa hajusteissa. Vaikka mirhamia käytetään yhä suitsukkeena ja voiteissa (esimerkiksi ortodoksisen kirkon mirhavoitelussa), sillä on myös fyysiselle terveydelle myönteisiä vaikutuksia. Ja ruumiiden palsamoinnissakin se estää mätänemistä ja peittää kivasti huonommat tuoksut alleen.

Balsamodendron Myrrha
Yllä kuva mirhamista kuuluisassa Frantz Eugen Köhlerin lääkekasveja käsittelevässä kirjassa vuodelta 1887.

Mirhamia on käytetty lääkintätarkoituksiin jo tuhansia vuosia. Sen avulla hoidettiin haavoja sekä iholla että limakalvoilla, ynnä monenlaisia ruuansulatuksen ja hengityselinten vaivoja.

Historialliset lähteet kertovat mirhamin sopivan vaikka millaisiin muihinkin kehon ongelmiin, matojen häädöstä hammassärkyyn, kuppaan ja melankoliaan. Arno Forsiuksen kokoelma mirhamin käyttötavoista on kiehtovaa luettavaa.

Vanha kansa saattoi tässä tapauksessa olla jonkin tärkeän jäljillä.

Nykyisin mirhamin on havaittu laskevan tulehduksia ja auttavan esimerkiksi reumatismiin. Aineen päävaikutus lienee kipukokemuksen lieventämisessä. Tästä pitävät huolen ainakin siitä löytyvät kaksi tai ehkä kolme seskviterpeeniä, jotka toimivat oikein käytettynä jopa morfiinin veroisesti.

Mirhami myös alentaa pahaa LDL-kolesteroilia samalla kun nostaa hyvää HDL:ää. Kaikkein jännittävimmät tulokset vinkkaavat jopa suuntaan, jossa maitiaisnesteestä eristetyt aineet voivat auttaa syöpäkasvainten hallinnassa.

Suurin osa nykyajan mirhamista on peräisin Afrikan sarven ja eteläisimmän Arabian niemimaan valtioista.

Mirhami ei ole mitään halpaa ainetta. Pikaisen nettivertailun perusteella nykyhinta pyörii 100–1000 €/kg tienoilla, riippuen jalostusasteesta sekä ostetusta määrästä. Hinta on kuitenkin laskenut roimasti, sillä joskus se on ollut painonsa arvoista kullassa. Nykyisin arvometalli on 35–350 kertaa mirhamia kalliimpaa.

Voi siis olettaa, että maagit toivat Joosefille ja Marialle ainakin pienen lottovoiton. Voi vain toivoa, ettei pariskunnan kaikki kulta ja mirha kulunut saman tien keisari Augustuksen määräämiin veroihin.

Otsikkokuva: Kolme maagia 500-luvulla rakennetun Sant'Apollinare Nuovon basilikan seinällä. Tämä maalaus on kaikkein vanhin tunnettu teos, jossa nimet Melchior, Kaspar ja Balthasar esiintyvät tietäjien yhteydessä.

Kemiallinen joulukalenteri 23/24: Petterin ja vähän muidenkin kuonojen loiste

Pe, 12/23/2016 - 08:53 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Heather Sunderland / Flickr

"Petteri Punakuono oli poro nimeltään…" - ja niin edelleen. Huomenna pukki valjastaa lentävät poronsa ja lähtee vuotuiselle maailmanympärimatkalleen. Tokan edessä liihottaa tietysti Petteri, valonheitinkuonoinen vetoporo.

Norjalaistutkimuksen mukaan poroilla on oikeasti joulun aikaan selvästi punertava nenä (kuten kirjoitimme tässä jutussa pari vuotta sitten), mutta nyt kyse ei ole tästä, vaan siitä, että nenä hohkaa valoa oikein kunnolla.

Todellisessa maailmassa Petteriä lähimmin vastaava eliö taitaa olla omintakeista valoa saalistukseen käyttävä syvänmerenkrotti (kuva alla). Yksikään nisäkäs kun ei tiettävästi harrasta omaa valontuotantoa. Kalan otsasta tönöttävän ulokkeen päässä on hietuvia, jotka hohtavat valoa.

Ominaisuutta kyllä esiintyy monilla, kenties useimilla, syvänmeren eliöillä, sekä lisäksi niveljalkaisilla (kiiltomatojen toukat, jotkut juoksujalkaiset, ym) sekä planktoneläimillä ja joillain sienillä. Käyttötarkoitus on saalistus tai puolustus, kumppanin houkuttelu ja jopa yksinkertainen puun lahottaminen.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Yksikään bioluminesenssia harrastava otus ei siis taida herättää sympatiaa siihen malliin kuin laulun altavastaajasta pelastajaksi noussut pörröinen poro. Eikä eläinten loisteen värikään ei ole lämpimän punainen, vaan yleensä kelmeän vihreä tai sinertävä. Ainoastaan yhden ainoan kalalajin tiedetään hohtavan punaisella valolla – silmistään.

Bioluminesenssiksi kutsuttu ilmiö johtuu lusiferiini-pigmenttien kemiallisesta hapettumisreaktiosta. Tapahtumaa katalysoi lusiferaasientsyymi. Lusifer-nimi viittaa "valon tuojaan".

Vaikkei yhdeltäkään nisäkkäältä ei olekaan havaittu evoluution kehittämää hohdetta, ihminen voi sellaista saada aikaan. Ensimmäinen poikkeus sääntöön on vahingot: Esimerkiksi tulitikuissa käytetty fosfori sai aikoinaan ainetta pitkään käsitelleiden tehdastyöläisten leukaluut ihan oikeasti hohtamaan pimeässä, Kyytipoikana tosin tuli todella pahoja terveysongelmia, ja fosforin käytölle asetettiin kansainvälisiä rajoituksia. Hallitumpi poikkeus on tutkimus: hiiriä, kissoja, lampaita ja käytännössä melkein mitä tahansa eläimiä voidaan pienellä geenisiirrolla saada tuottamaan loisteeseen tarvittavia aineita. Tarkoitus ei ole kuitenkaan vain luoda eläinfriikkejä. Lusiferaasi auttaa havaitsemaan onnistuuko geenien siirto, sekä selvittämään vaikkapa kasvainten toimintaa.

Mutta saadaan sitä loistetta aikaan toki muutenkin. Luminol esimerkiksi on television poliisisarjoista tuttu aine: Sitä käytetään havaitsemaan verijälkiä. Aine reagoi vetyperoksidin kanssa, kunhan paikalla on katalyyttinä pienikin määrä vaikkapa hemoglobiinissa olevaa rautaa.

Otsikkokuva: Heather Sunderland / Flickr
Muut kuvat: Jeremy Knight / Flickr

Kemiallinen joulukalenteri 22/24: Kehonsisäinen unilääke

To, 12/22/2016 - 09:14 By Jarmo Korteniemi
Kuva: Chris Bennett / Flickr

Eilen oli vuoden lyhin päivä. Iltapäivällä yhden maissa Aurinko lähti jälleen hitaalle matkalleen kohti pohjoista. Tai no, oikeastihan kyse on Maan akselin kaltevuudesta, mutta siitä tarkemmin talvipäivänseisausjutussamme. Joka tapauksessa nämä pimeät hetket ovat oiva tekosyy keskittyä pimeähormonin toimintaan.

Melatoniini on hormoni, jonka avulla elimistö reagoi valottomuuteen. Melatoniinipitoisuuden kasvu veressä väsyttää ja auttaa nukkumaan. Ainetta erittyy pääasiassa käpyrauhasesta, mutta lisäksi myös vaikkapa suolikanavasta. Aivan vastasyntyneillä eritys on lähes olematonta, lapsilla hyvin runsasta, aikuisilla taas tasaista väheten kuitenkin vanhuudessa merkittävästi.




Juttu jatkuu mainoksen jälkeen


Melatoniinin eritys on tiukasti kytköksissä saatavilla olevaan valoon. Eritys on siksi runsainta etenkin talvipäivänseisauksen tienoilla ja sitä edeltävän pitkän ja pimeän syksyn aikana, sekä tietysti öisin. Valoisalla hermosto ilmoittaa käpyrauhaselle, että nyt tuotanto täytyy lopettaa.

Ihmiskeho valmistaa melatoniinia neljän askeleen kautta. Varsin yleisestä aminohaposta, L-tryptofaanista, muodostuuu ensin 5-hydroksyyli-L-tryptofaania. Siitä poistetaan sitten hiilidioksidimolekyyli, ja syntyy serotoniinia. Kolmas vaihe on se kriittinen valoherkkä vaihe: Siinä serotoniini muuttuu N-asetyyliserotoniiniksi, joka lopulta kehittyy melatoniiniksi.Joka askeleesta ovat vastuussa eri entsyymit. 

Melatoniinia myydään apteekeissa unettomuuteen auttavina pillereinä. Vaikutus on suurimmillaan noin tunnin tai parin päästä pillerien popsimisesta.

Melatoniinipillerit auttavat vain pientä osaa ihmisistä. Erot aineen vaikutuksessa nimittäin ovat valtavia, ja riippuvat paitsi yksilöstä myös ottoajankohdasta. Ruokailun yhteydessä otetulla pillerillä ei ole herkimmillekään paljoakaan vaikutusta. Annoksen kasvattaminen ylettömyyksiin vaikutusta etsiessä ei auta, sillä yli 5 mg annokset eivät enää lisää tehoa.

Matalilla melatoniiniannostasoilla pitkäkään käyttö ei vaikuta olevan kovinkaan vaarallista, ainoastaan hieman turhaa. Lisämelatoniinin vaikutus kun heikkenee vakituisen käytön jatkuessa.

Yhteiskäyttö muiden lääkkeiden kanssa voi kuitenkin olla vaarallista. Melatoniini voimistaa joidenkin keskushermostoon vaikuttavien aineiden (esim. rauhoittavien bentsodiatsepiinien) vaikutusta ja siksi aiheuttaa odottamatonta tokkuraisuutta. Tupakointi, alkoholi ja jotkut lääkkeet taas vähentävät melatoniinin vaikutusta. Melatoniinilpillerillä edesautettu uni voi myös olla varsin katkonaista.

Melatoniini poistuu maksan kautta, ja elimen vajaatoiminta voi siksi nostaa melatoniinin pitoisuuksia kehossa. Poistuma on hitaampaa myös vanhuksilla, sekä runsaan estrogeenitason vallitessa.

Kuva: Javier Kohen / Flickr

Tehokkainta melatoniinin käyttöä on ikioman käpyrauhasen toiminnan tehostaminen. Aamuinen kirkasvalohoito ja vastaavasti kirkkaiden valojen välttäminen iltaisin ovat kaiken a ja o. Lisäapua tulee myös päivärytmin buustaamisesta: aamuisin kannattaa nousta säännöllisesti samaan aikaan ilman torkuttelua, ja päivän mittaan kannattaa käyttää (maltillisesti) kofeiinia, suklaata ja muita (laillisia) piristeitä. Liikunta päivällä edesauttaa pirteyttä että myöhempää tervettä väsymistä. Illan mittaan kannattaa välttää piristeitä ja tuhteja aterioita. Ja rauhoittua.

Rattoisaa talvipäivänseisausta ja piteneviä pirteitä päiviä kaikille!

Otsikkokuva: Chris Bennett / Flickr
Kuva yllä: Javier Kohen / Flickr