LUONNONTUOTTEIDEN JA VILLAN YHDISTMINEN HYVINVOINTITUOTTEISIIN WOOLLEN INNOVATIONS HANKESEMINAARI

LUONNONTUOTTEIDEN JA VILLAN YHDISTÄMINEN HYVINVOINTITUOTTEISIIN WOOLLEN INNOVATIONS HANKESEMINAARI 25. 11. 2013, Rovaniemi Fingredient Oy FT Jari Siivari

Johdanto Erilaiset hauteet ja kääreet ovat jo tuhansia vuosia käytetty perinteinen parannusmuoto. Yrttikääreissä käytetään yrteistä valmistettua keitettä, haudetta, uutetta, öljyä tai eteerisiä öljyjä. Tässä hankeosiossa haluttiin selvittää, olisiko villan keratiiniproteiinia mahdollista käyttää kantajana ”täsmälääkkeiden” tavoin, ja valmistaa hoitavaa villatuotetta, jota voitaisiin käyttää pitkäkestoisesti osana vaatetusta. Ideaalitapauksessa tuotteen aktiiviaineet vapautuisivat vasta ihon pinnalla lämmön vaikutuksesta, ja tuote olisi käytettävissä useita kertoja peräkkäin. Tutkittavia asioita hankkeen tässä osiossa ovat olleet mm. uutteiden annostelu, sekä villaan sitoutumiseen ja tuoteominaisuuksiin vaikuttavat apuaineet. Hoitovillatuotteiden kehitystyön parissa ovat työskennelleet Anu Soininen, Joonas Hast, Reeta Sipola ja Anne Tuomivaara. Yhteistyötä on tehty mm. EHYT-hankkeen kanssa ja ostopalveluita on hankittu seuraavilta tahoilta (Ahma Ympäristö Oy laboratorio, OAMK, ja Oulun seudun elintarvike- ja ympäristölaboratorio)

Villan rakenne Villa, samoin kuin muutkin nisäkkäiden karvat ovat rakentuneet pääasiassa keratiiniproteiinista. Proteiinirakenne pystyy sitomaan itseensä muita molekyylejä, ja voi toimia näin kantajana varsinaiselle aktiiviaineelle. Monet aineenvaihdunnan reaktiot perustuvat samaan ilmiöön ja tätä hyödynnetään yleisesti myös täsmälääkkeissä Terveydelle edullisten yhdisteiden osalta tavoitteena olisi saada aikaan ”löyhä” sitoutuminen, joka purkautuisi asteittain kontaktissa lämpimän ihon kanssa, ja vapauttaisi aktiiviaineita käyttökohteessa. Sitoutumisen tulisi kuitenkin olla niin hyvä, että aktiiviaineet eivät haihdu jo varastossa ennen käyttöä.

Kantaja - aktiiviaine Täsmälääkkeet ja funktionaaliset elintarvikkeet Kantajamolekyyli on molekyyli, johon funktionaalinen molekyyli sitoutuu elektronien siirtymisen kautta niin, että se (funktionaalinen molekyyli) voi myöhemmin irrota helposti hapettumis/pelkistymisreaktiossa. Kantajamolekyylit ovat elimistölle tärkeitä monissa aineenvaihdunnan reaktioissa. Kantajamolekyylejä tutkitan ja hyödynnetään myös täsmälääkkeiden kehittämisessä, missä tavoitteena on saada aktiivinen lääkeaine imeytymään ja vaikuttamaan paremmin juuri halutussa kohdassa. Esimerkkinä kotimaisesta alan tutkimuksesta mm. Joakim Riikosen väitös 14. 9. 2012, Itä-Suomen yliopisto Modification, characterization and applications of mesoporous silicon-based drug carriers yliopisto Nanohiukkasten (lähinnä huokoisen piin) käytöstä lääkeaineiden kantajana. Sotkamon biotekniikan laboratoriossa FT Jani Rytkönen on tutkinut maidon yleisimmän heraproteiinin (Betalaktoglobuliini) ominaisuuksia. Varsinaisen väitöstyön ohessa kiinnostuksena on ollut myös proteiinin käyttö funktionaalisten elintarvikkeiden ja lääkeaineiden kantajana (TEKES-Elite ohjelman hanke 2002 -2004)

Perinnekäyttö - yrttikääreet Yrttien käyttöä rohdoksina terveyden ylläpitämiseen ja sairauksien ehkäisyyn ja hoitoon sanotaan yrtti- eli kasvilääkinnäksi tai fytoterapiaksi, ja siinä käytetyt hoitomuodot pohjautuvat perinteiseen kansanlääkintään. Erilaiset hauteet ja kääreet ovat tuhansia vuosia vanha parannusmuoto, ja ne ovat eräs perinteinen kansanlääkinnän hoitomuoto. Yrttikääreissä käytetään yrteistä valmistettua keitettä, haudetta, uutetta, öljyä tai eteerisiä öljyjä. Yrttikääreitä on valmistettu esimerkiksi kastamalla kangas keitteeseen tai uutteeseen, tai sivelemällä yrttivalmistetta hoidettavalle alueelle ja peittämällä se joko kuumalla tai kylmällä vedellä kostutetulla kankaalla Nykyisin hoitokääreitä käytetään eniten terveyskylpylöissä. Nykyajan yrttipohjaisessa lääkinnässä hyödynnetään tutkittua farmakologista tietoa (farmakognosia) yrttien vaikuttavista aineista ja suojaravintoaineista. Myös tässä hankkeessa haettiin perusteet vaikuttavien aineiden toimivuudesta laboratoriotutkimusten avulla.

Yrttiuutteiden yhdistäminen villaan Tuotekehitystyön tavoitteena oli kehittää tuoteprototyyppejä ja testata raaka-aineiden soveltuvuutta tuotteistamiseen. Villa raaka-aineina tutkittiin hahtuvavillaa ja pestyä raakavillaa. Tavoitteena oli kokeilla potentiaalisia Lapin alueen yrteistä valmistettuja kasviuutteita, ja niiden sitoutumista villaan eri käsittelyissä, sekä myös prototyyppien toimivuutta käytännössä Uutteiden ja villakokeiden laatua tutkittiin kemiallisin ja mikrobiologisin analyysein.

Siankärsämö (Achillea millefolium) Siankärsämö on kansanlääkinnässä paljon käytetty yleisrohto. Se on vanha maustevihannes ja rohdosyrtti. Rohtona käytetään kukkivaa kasvia, kukkia ja lehtiä. Lehdistä voi tehdä hauteita haavojen, peräpukamien ja suonikohjujen hoitoon. Siankärsämöllä hoidetaan ulkoisesti ihoa, paiseita, palohaavoja, tulehduksia, aknea, haavaumia ja hiertymiä; Kasvin sisältämä eugenoli lievittää paikallista kipua. Kasvi sisältää 0, 1 -1, 4 % eteeristä öljyä, seskviterpeenilaktoneja (akilliini, akillifoliini, millefiini, dihydropartenolidi ja balkanolidi) ja flavoneja (apigeniiniä ja luteoliinia ja niiden glukosideja) sekä flavonoleja. Eteerisen öljyn koostumus vaihtelee hyvin paljon. Siankärsämö sisältää proatsuleeneja (kamatsuleenia), joka tislatessa muuttuu atsuleeniksi, ja antaa öljylle sinisen tai vihertävän sinisen värin. Muita öljyn komponentteja ovat - ja -pineeni, kamferi, eugenoli, borneoli, karyofylleeni, terpineoli ja sineoli. Siankärsämötinktuuraa on perinteisesti käytetty kipuja lievittävänä linimenttinä, ja kasvia on käytetty myös suonikohjujen ja peräpukamien hoitoon kylpyinä, kääreinä, salvoina ja voiteina.

Siankärsämön vaikuttavia aineita Eugenol Eucalyptol 1, 4 -terpineol Borneol Azulene Camphor Chamazulene

Kataja (Juniperus Communis) Katajaa on käytetty voiteina ja linimenttinä reumatisminivelreuma ja iskiaskipujen lievitykseen. Katajaa käytetään ulkoisesti esimerkiksi kylvyissä nesteen ja turvotuksen poistamiseen ja fyysisen ponnistuksen jälkeiseen palautumiseen Versot sisältävät 0, 15 -0, 18 % haihtuvaa öljyä (alfa-pineeni, kadineeni, kamfeeni, alfa- ja beta fellandreeni, sabineeni, limoneeni, nerolidoli, farnesoli), hartsia, parkkiaineita, vahaa ja flavonoideja (mm. rutiini, ksylosidit) Puuosa sisältää haihtuvaa öljyä ja hartsia, 0, 1 % ferruginolia, sugiolia; soluseinä on koostunut mm. glukaanista (61 %), mannaanista (14 %) ja ksylaanista (11 %). Kuoressa on 5 -7 % parkkiaineita, haihtuvaa öljyä (alfa-pineeni, kareeni, longifoliini, juniperoli) ja erästä diterpeenihappoa

Katajan vaikuttavia ainesosia Pinene Camphene Cadinene Sabenene Limonene

Niittymaarianheinä (Hierochloë hirta) Niittymaarianheinän versoja käytetään tuoreena tai kuivattuna. Versot sisältävät kumariinia, joka on tuoksuaine. Ainutlaatuisen tuoksunsa vuoksi niittymaarianheinää käytetään hajusteena, mutta myös mausteena. Ulkoisesti käytettynä maarianheinä hoitaa reumaattisia oireita ja palohaavoja. Coumarin

Koeuutteiden valmistus ja aktiiviaineiden kiinnittäminen villaan EHYT-Hankkeessa toteutettu tuoteprototyyppien kehittäminen Toteutettiin syyskuussa 2012 Louella, Ammattiopisto Lappian maaseutuyksikössä Tuotekehittäjinä Anne Tuomivaara ja Anu Soininen Tuotekehityspäivillä selvitettiin miten hahtuvavillaan ja raakavillaan saataisiin lisättyä lappilaisten luonnonkasvien hoitavia ominaisuuksia, ja valmistaa hoitavia villatuotteita eläimiä ajatellen. Tuotekehitystyön tavoitteena oli kehittää tuoteprototyyppejä ja testata raakaaineiden soveltuvuutta tuotteistamiseen. Villa raaka-aineina olivat pesty ja karstattu hahtuvavilla ja pesty raakavilla. Yrteistä kokeiltiin mesiangervon lehteä, koivunlehteä, katajaa, piharatamoa, kuusenkerkkää ja männynkerkkää. Uuton apuaineina käytettiin vettä, glyserolia, lanoliinia ja rypsiöljyä. Yrttien suora laitto villaan ei toiminut. Lisäksi todettiin , että pelkällä yrttikeitekäsittelyllä ei saada yrtin hoitavia ominaisuuksia tuotteeseen ellei yrttivesi ole todella voimakas. Havaittiin, että Glyseroli olisi kosteutettavissa tuotteissa hyvä siirtämään yrttien hoitavia vaikutuksia eläimen iholle. Kokeissa ideoitiin myös että yrttiöljy olisi myös mahdollinen annostelutapa, silloin kun villalle ei tarvitse tehdä jatkokäsittelyjä. Yrttiuutto lanoliiniin ja öljyyn voisi myös toimia pienenä määränä. Glyserolilisäys ohentaa seosta ja tuo miellyttävää kosteutta tuotteeseen.

Koeuutteiden valmistus ja aktiiviaineiden kiinnittäminen villaan – osa 2 EHYT-Hankkeen ja Winno hankkeen yhteistyössä toteutettu tuoteprototyyppien kehittäminen Toteutettiin lokakuussa 2012 Rovaniemellä, Ammattiopisto LAO: n maaseutuyksikössä. Tuotekehittäjinä Reeta Sipola, Jonna Heikkilä, Anne Tuomivaara ja Anu Soininen Tuotekehityspäivillä selvitettiin edelleen miten villatuotteisiin saataisiin lisättyä Lappilaisten luonnonkasvien hoitavia ominaisuuksia, ja näin saada hoitavia villatuotteita eläimiä ja ihmisiä ajatellen. Tuotekehitystyön tavoitteena oli kehittää tuoteprototyyppejä ja testata miten villatuotteisiin saisi parhaiten lisättyä yrttien hoitavat ominaisuudet. Raaka-aineina olivat pesty ja karstattu hahtuvavilla ja pesty raakavilla, sekä jatkojalostettuja villoja, kuten huovutettu villa, koneella neulattu villa sekä huovutuksessa lisätty puuvillaharso. Yrteistä kokeiltiin maariantuoksuheinää ja koivunlehteä. Uuton apuaineet olivat vesi, glyseroli, lanoliini ja rypsiöljy

Koeuutteiden valmistus ja aktiiviaineiden kiinnittäminen villaan- osa 3 KATAJA-VILLA KOKEET Testit tehtiin maaliskuussa 2013 (Soininen ja Sipola) Valmistettiin 3 x 2 sarjaa katajan pakastettua versoa sisältäviä uutteita (vesiuute, vesi-glyseroliuute ja lanoliinihoitoaine) Uutteilla käsiteltiin villahuopatilkkuja, ja tavoitteena oli etsiä soveltuvia menetelmiä yhdistää villahuopaan katajauutetta, jotta voitaisiin selvittää voidaanko katajaa käyttää villatuotteiden käsittelyssä. Kokeissa selvitettiin lanoliinin ja glyserolin vaikutusta lopputulokseen. Katajan raikastavat ja hoitavat ominaisuudet sekä tuoksu olivat tavoiteltavia ominaisuuksia villatuotteissa. Jatkokehittelyyn (niska-hartialämmitin) valittiin kaksi potentiaalista koevalmistetta.

Kemialliset analyysit Siankärsämöuutteen (vesi, vesi/glyseroli, ja yhdistelmä) kemiallista koostumusta halutiin selvitettää laboratorioanalyysien avulla Ahma ympäristölaboratorio analysoi maaliskuussa 2013 uutenäytteet CGMS (kaasukromatografia-massaspektrometri ) yhdistelmälaitteella. Analyysejä tehtiin ”head space” ja VOC-tekniikoilla, ja niissä havaittiin seuraavat komponentit: Eucalyptol, (= sineoli) Camphor, (= kamferi) Borneol, (=borneoli) isopropyl-3 -cyclohexen-1 -oli-4 -methyl, (=4 -terpineoli) Kaikki havaitut yhdisteet ovat tyypillisiä siankärsämön eteerisen öljyn komponentteja. Sen sijaan kirjallisuudessa mainittua öljyn pääkomponenttia (atsuleeni, kamatsuleeni) ei havaittu uutenäytteissä lainkaan tällä tekniikalla.

Tuotekehitystuotteiden analyysit Oulun ammattikorkeakoulussa tehtiin syksyllä 2013 jatkotutkimuksia, joissa pyrittiin selvittämään voidaanko kasviuutteilla käsitellyistä varvasvilloista havaita helposti haihtuvia siankärsämön eteerisen öljyn komponentteja. Näytteet uutetiin ASE-patruunoilla ja lisäksi erotussuppilossa metyleenikloridilla. GC-MS analyyseissä havaittiin jokaisessa uutenäytteessä ainakin borneolia, eucalyptolia kamferia ja mm. terpeenejä. Heksaanilla uutettaessa erottussuppilossa löytyi myös atsuleenia. Atsuleenia havaittiin myös siankärsämöuutteesta tehdyssä HPLCanalyysissä Villapaloista tehtävät vastaavat analyysit ovat vielä osin kesken Oulun seudun elintarvike- ja ympäristölaboratoriossa suoritettiin villanäytteiden mikrobiologiset määritykset (hygieniataso) Pesty villa oli mikrobiologisesti selvästi raakavillaa puhtaampaa, mutta villan esikäsittely vaatinee kokonaisuudessaan vielä kehitystyötä

Käyttäjäkokeet ja kehittämistarpeet Varvasvillassa pyritään hyödyntämään villan, siankärsämön uuteaineiden ja lanoliinin hyviä ominaisuuksia. Varvasvillan käyttäjäkokemukset diabeetikoilla antoivat hyvän palautteen tuotteen toimivuudesta ja tarpeellisuudesta. Hankkeessa on tutkittu myös kataja-ja niittymaarianheinäuutteita ja testattu niiden hyödyntämistä reumapotilaille tarkoitetussa hartialämmittimessä. Yhdistämällä villaa ja kasvien uuteaineita olisi mahdollista kehittää ulkoisia itsehoitotuotteita useisiin vastaaviin käyttökohteisiin. Jatkokehityksessä tulisi selvittää vielä mm. seuraavia asioita: Lanoliinin ja uuteaineiden annostelu siten, että villa säilyy työstettävänä tekstiiliteollisuuden laitteille. Uuteaineiden sitoutuminen/vapautuminen keratiiniproteiinin rakenteissa. Prosessien optimointi ja apuaineet. Villan esikäsittely ja hygienia kehitettäessä rikkoutuneen ihon hoitoon käytettäviä tuotteita. Uusien sovelluskohteiden kartoitus ja käyttäjäkokeet

Yhteenvetoa Villan rakenneproteiini keratiini tarjoaa hyvän alustan myös terveysvaikutteisille ainesosille Kemiallisin analyysein voitiin osoittaa uuteaineiden sitoutuminen villaan ja saatiin myös alustavia näyttöjä sille, että irtoaminen villasta voi tapahtua tyypillisissä ihokontaktin olosuhteissa (n. 37 Celsius-asteen lämpö ja korkea suhteellinen kosteus). Käyttäjätesteistä saatiin hyviä käyttökokemuksia mm. varvasvälien kosteutta ja hautumia vähentävästä tuotteesta. Jatkokehitystä tarvitaan edelleen löytää villan luontaiset ominaisuudet säilyttävä, mutta mikrobit hävittävä käsittely. Lisäksi uutteiden ja villan keratiinin sitoutumista ja aktiiviaineen irtoamista tulisi vielä selvittää tarkemmin jatkokokeissa. Suoritettujen alustavien kokeiden perusteella näyttäisi mahdolliselta kehittää useita erilaisia ”täsmätuotteita” villan keratiinin ja hoitavien uuuteaineiden avulla.