Mikrobiomi auttaa nurmen säilönnän hallinnassa
Tutkimusmenetelmien kehittyminen on mahdollistanut yhä tarkemman mikrobien tutkimisen myös säilörehussa.
Mikrobeita, eli bakteereja, homeita, hiivoja, alkueläimiä ja arkkibakteereja, on joka paikassa, mutta yleensä ne ovat näkymättömiä.
Joskus mikrobit intoutuvat kasvamaan niin paljon, että ne voi nähdä vaikkapa homeläikkinä tai ne voivat aiheuttaa sairauksia. Yleensä mikrobit eivät kuitenkaan ole pahoja, vaan ehdottoman tärkeitä lukuisille elollisille prosesseille mukaan lukien säilörehun säilyminen.
Mikrobiomi on jossakin elinympäristössä, esimerkiksi säilörehussa tai vaikka ihmisen ruoansulatus-kanavassa, elävien eri mikrobilajien muodostama kokonaisuus.
Herrasmiehet, se on mikrobit, joilla on viimeinen sana,
Olemme oppineet hallitsemaan säilörehun käymisprosessia esikuivauksen, säilöntäaineiden ja siilotyöskentelyn keinoin, mutta toistaiseksi tiedämme hyvin vähän säilöntätekniikan vaikutuksista säilörehun mikrobiomiin.
Kehittyvä tieteen ala, metagenomiikka, tulee avuksi eri mikrobilajien ja niiden suhteellisten osuuksien tunnistamisessa. Lukessa olemme aloittaneet säilörehun mikrobiomin selvittämisen ja olemme saaneet tuloksia ensimmäisistä kokeista. Säilöntäainevalinta vaikutti huomattavasti eri bakteerilajien osuuksiin säilörehuissa.
Ruohoraaka-aineen mikrobiomi vaihtelee huomattavasti, ja se yhdessä säilöntätekniikan kanssa muokkaa säilörehun käymislaatua. Vastaan voi tulla niin kutsuttu perhosvaikutus, eli pienikin ero lähtötilanteessa saattaa ohjata käymisprosessin yllättävään suuntaan.
Pääjakso firmikuutteihin kuuluvien bakteerisukujen yleisyys vaihteli eri säilöntäaineilla säilötyssä nurmirehussa. Menetelmällisistä haasteiden takia iso osa suvuista jäi tunnistamatta.
Säilörehun mikrobiomien tutkiminen on vasta alussa ja tiedon hyödyntäminen käytännössä vielä edessä. Haasteena on tiedon analysointi, koska yhdestä näytteestä voidaan analysoida useita satoja eri mikrobilajeja. Tulosten tulkinnan avuksi tarvitaan bioinformatiikkaa.
Tutkimusmenetelmien nopea kehittyminen voi avata jatkossa monenlaisia kiinnostavia mahdollisuuksia. Säilöntätekniikan ja säilöntä-aineiden kehittämisessä voidaan päästä täsmätyöhön.
Mikrobien muodostamiin haitallisiin aineisiin, kuten homemyrkkyihin, voidaan saada parempi ote.
Ehkä säilörehusta voidaan kehittää myös probioottinen terveystuote eläimille. Mikrobien viimeinen sana on vielä sanomatta.
Ennen säilöntää ruohon mikrobiomi on hyvin erilainen kuin valmiissa säilörehussa. Yllä kuvassa on esitetty eri pääjaksoihin kuuluvien bakteerien osuudet. Syanobakteerit yhteyttävät, joten ne häviävät nopeasti, kun auringonvaloa ei enää ole käytettävissä. Säilöntäainevalinta vaikuttaa myös selvästi mikrobiomiin. Muurahaishappopohjainen säilöntäaine vähentää ja maitohappobakteeriymppi lisää firmikuutteja, joihin kuuluu maitohappoa tuottavia bakteereja.
Näin säilörehun mikrobiomia tutkittiin
Koesäilörehuista otettiin välittömästi siilojen avaamisen jälkeen näytteet, jotka pakastettiin –80 ˚C:ssa DNA:n hajoamisen estämiseksi. Mikrobien DNA eristettiin monivaiheisella menetelmällä, monistettiin ja sekvensoitiin, eli DNA:n emäsjärjestys selvitettiin.
Emäsjärjestyksestä tunnistettiin eri bakteerilajit käyttämällä alukkeita. Tässä tarkastelussa mukana oli vain bakteerien alukkeita, joten emme saaneet tietoja hiivoista ja homeista. Osa bakteerilajeista jäi tunnistamatta, koska niihin sopivia alukkeita ei ollut käytettävissä.
Tuloksena muodostuu tieto siitä, mikä eri bakteerilajien osuus on kaikista näytteen bakteereista. Bakteerien kokonaismäärästä ei tällä menetelmällä saada tietoa, joten siihen tarvitaan muita menetelmiä, kuten perinteisiä maljakasvatuksia tai qPCR-menetelmää.
Brasilialainen tohtori uppoutuu säilörehututkimukseen
Marcia Franco on työskennellyt tutkijana Luonnon-varakeskuksessa puolitoista vuotta niin kutsutulla postdoc-pestillä pätevöityäkseen tutkijana väitös-kirjan valmistumisen jälkeen.
”Tutkimusaiheeni liittyvät säilörehujen säilöntään. ja tunnen kulkevani nobelisti A. I. Virtasen viitoittamalla tiellä”, kertoo Marcia Franco.
Kehittyvät tutkimusmenetelmät tuovat uusia ulottuvuuksia säilö-rehun laadun parantamiseen. Franco on muun muassa eristänyt säilörehusta mikrobien DNA:ta ja pyrkii ymmärtämään säilörehun mikrobiomin yhteyksiä rehun laatuun.
”Selvitän myös elintarviketeollisuuden sivutuotteiden säilyvyyttä ja rehukäyttöä, mikä kiinnittää kotieläintuotannon entistä vahvemmin kiertotalouteen”, hän toteaa.
Franco on kotoisin Brasiliasta, mutta sopeutuminen Suomeen on sujunut hyvin. Opiskeluaikana hän asui USA:ssa ja työskenteli väitöstyön valmistumisen jälkeen vuoden Ruotsin maatalousyliopistossa.
Nyt hän kertoo nauttivansa Jokioisten rauhallisesta tieteellistä työtä tukevasta ilmapiiristä. Toisaalta hän pitää matkustelemisesta, johon Euroopassa on hyvät mahdollisuudet.
Franco kokee pystyvänsä kehittymään tutkijana Luken laadukkaassa tutkimusympäristössä. Suomalainen maidontuotantokin tulee koko ajan tutummaksi, vaikka timotei maailmalla varsin eksoottinen kasvi onkin.
”Brasiliassa tutkitaan jopa kaktusten rehukäyttöä”, hän mainitsee.
Teksti: postdoc-tutkija Marcia Franco, erikoistutkija Ilma Tapio ja tutkimusprofessori Marketta Rinne, (Luonnonvarakeskus, Luke)
Miten raakamaidon hometoksiini-pitoisuuksia seurataan?
Raakamaidossa tai maitovalmisteissa saattaa joskus esiintyä terveydelle haitallista, karsinogeenistä aflatoksiini M1 -homemyrkkyä. Sen lähde on eläinten syömä homeinen vilja tai muu rehukomponentti.
Aflatoksiinimäärityksiä ei voida analyysin kalleuden vuoksi tehdä rutiinimäärityksinä, mutta pitoisuuksia seurataan jatkuvasti sekä kansallisessa vierasainevalvonnassa että Valion omavalvonnassa.
Ruokavirasto tutkii aflatoksiini M1:tä tuotantotiloilta sekä kuljetus-eristä otetuista raakamaitonäytteistä kansallisen vierasainevalvonnan mukaisesti.
Valion omassa valvontaohjelmassa jokaisen tuotantolaitoksen kaikista raakamaito-siiloista otetaan näytteet kahdesti vuodessa, keväällä ja syksyllä.
Siilonäytteitä tulee analysoitavaksi Seinäjoen Aluelaboratorioon yhdellä kertaa noin 60. Jos siilonäytteiden afltoksiinin M1 -pitoisuudet ylittävät raja-arvon, siiloon puretuista kuormista otetaan näytteet. Jos kuormista tulee ylityksiä, niihin kerättyjen tilojen maitonäytteet tutkitaan. Jos tilanäytteissä on ylityksiä, osuuskunnan neuvonta on yhteydessä kyseiseen tilaan/tiloihin tilanteen selvittämiseksi ja korjaamiseksi.
Aflatoksiini M1:tä on löytänyt joistakin näytteistä, mutta pitoisuudet ovat olleet muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta selvästi pienempiä kuin sallittu enimmäispitoisuus (raja-arvo = 50 ppt eli 50 ng/kg). Pääsääntöisesti homemyrkkypitoisuudet ovat olleet alle määritysrajan eli alle 5 ppt. Viime vuosina ei ole tarvinnut tehdä tila-tason selvityksiä siilotulosten perusteella.
Myös lopputuotteesta löytyvä homemyrkky saattaa aiheuttaa selvitystarpeen. Muutama vuosi sitten tuli maitojauheesta asiakkaan tekemänä aflatoksiini M1 -löydös (tulos oli raja-arvon alapuolella). Asiaa selvitettiin aina tiloille saakka, syy löytyi ja tilanne korjattiin.
Teksti: Hanna Laitinen, kehityspäällikkö, Valio Laatu -palvelut
Pääkuva: Janne Viinanen