Bakteerien elinkykyisyys sisätilojen puupinnoilla

BAKTEERIEN ELINKYKYISYYS SISÄTILOJEN PUUPINNOILLA

Julia Seppä Bakteerien elinkykyisyys sisätilojen puupinnoilla Pro Gradu -tutkielma

Ympäristötiede Itä-Suomen yliopisto, ympäristö- ja biotieteiden laitos Kesäkuu 2020

ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta Ympäristötiede

Julia Seppä: Bakteerien elinkykyisyys sisätilojen puupinnoilla Pro Gradu -tutkielma 50 sivua, 1 liite (51 sivua)

Tutkielman ohjaajat: FT, Dos. Pertti Pasanen, FT Anna-Maria Veijalainen Kesäkuu 2020

________________________________________________________________________

avainsanat: pintapuu, sydänpuu, antibakteerisuus, puupinta, pintakontaminaatio, Staphylococcus epidermidis, Bacillus aerius/licheniformis

TIIVISTELMÄ

Pintojen puhtaudella voidaan ehkäistä monien pinnoilta tarttuvien tautien leviämistä. Erityisesti hygieenisesti haastavissa kohteissa, kuten vanhainkodeissa ja sairaaloissa, pintojen puhtaus on ensisijaisen tärkeää. Puumateriaalin huokoisuuden takia puupinnat on mielletty vaikeasti puhdistettaviksi ja siten niiden on katsottu olevan soveltumattomia kyseisiin kohteisiin. Useissa tutkimuksissa puiden sisältämillä uuteaineilla on kuitenkin havaittu olevan bakteerien kasvua estäviä ominaisuuksia. Näillä antibakteerisilla ominaisuuksilla saattaa olla positiivinen vaikutus sisätilojen puupintojen hygieenisyyteen.

Tämän Pro gradun tavoitteena oli tutkia männyn pinta- ja sydänpuun, kuusen ja koivun mahdollisten antibakteeristen ominaisuuksien vaikutusta Staphylococcus epidermidis- ja Bacillus aerius/licheniformis -bakteerien elinkykyisyyteen puupinnoilla. Samalla selvitettiin vaha-, lakka- ja maalipinnoitteiden vaikutusta männyn pintapuun antibakteerisiin ominaisuuksiin. Tutkimus toteutettiin osana Ympäristöministeriön rahoittamaa Puhdas puu - hanketta. Hankkeen tarkoituksena oli tutkia puupinnan hygieenisiä ominaisuuksia ja siten puupintojen soveltuvuutta hygieenisesti vaativimpiin kohteisiin.

Tutkimuksessa puupinnat kontaminoitiin ilmakontaminaatiolle luonnonmukaisella tavalla koekammioon luodun bakteeriaerosolin avulla. Tutkimuksen koejärjestelyllä pyrittiin mallintamaan tavanomaisia sisäympäristön olosuhteita. Tutkimuksessa käytetyt bakteerit olivat Staphylococcus epidermidis ja Bacillus aerius/licheniformis, jotka ovat gram-positiivisia bakteereita. Bacillus aerius/licheniformis on itiöitä muodostava bakteeri. Bakteerien elinkykyisyys määritettiin neljässä eri aikapisteessä, lukuun ottamatta männyn sydänpuupaloja, joilla elinkykyisyys määritettiin kolmessa aikapisteessä näytepalojen pienemmän lukumäärän takia. Staphylococcus epidermidis -bakteerin elinkykyisyys pinnoilla määritettiin Petrifilm- ja pintaviljelymenetelmällä. Bacillus aerius/licheniformis -bakteerin elinkykyisyys pinnoilla määritettiin Petrifilm-menetelmällä. Tuloksista havaittiin, että bakteerien elinkykyisyys pinnoittamattomien puupintojen pinnalla oli heikompaa verrattuna lasiin ja pinnoitettuihin männyn pintapuupintoihin. Selvää eroa bakteerien elinkykyisyydessä männyn pinnoittamattoman pintapuun, kuusen ja koivun pinnoilla ei havaittu. Bakteerien elinkykyisyys vahapinnoitetun männyn pintapuun pinnalla oli heikompi verrattuna lakka- ja maalipinnoitettuihin pintapuihin, mutta pinnoitteita ei voida tutkimuksessa saatujen tulosten perusteella asettaa pintahygieenisten ominaisuuksien mukaiseen paremmuusjärjestykseen.

Puun mahdolliset antibakteeriset ominaisuudet eivät todennäköisesti ole ainoa tuloksia selittävä tekijä. Sisäympäristön mikrobiologisilla olosuhteilla ja puun kemiallis-fysikaalisilla ominaisuuksilla on myös vaikutusta bakteerin elinkykyisyyteen puupinnoilla. Tarvitaan lisää tutkimusta puun ja pinnoitteiden antibakteerisista ominaisuuksista ja niiden säilymisestä ajan kuluessa sisätilojen puupinnoilla.

UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND, Faculty of Science and Forestry Environmental Science

Julia Seppä: The viability of bacteria on wood surfaces in indoor environments Master´s thesis 50 pages, 1 appendix (51 pages)

Supervisors: PhD Dos. Pertti Pasanen, PhD Anna-Maria Veijalainen June 2020

________________________________________________________________________

Key words: sapwood, heartwood, antibacterial effects, wood surface, surface contamination, Staphylococcus epidermidis, Bacillus aerius/licheniformis

ABSTRACT

Surface hygiene is important when preventing the spread of diseases. Its role stands out especially in hygienically challenging environments, such as hospitals and retirement homes.

Wood is a porous and hygroscopic material that has been regarded as impossible to be kept completely clean. Therefore wood surfaces are less used in such environments. Many studies have evaluated the hygienic potential of wood and findings about wood extracts have been significant. Wood extracts have shown antibacterial effects against several bacteria. These antibacterial properties could have a positive impact to the hygiene of indoor wood surfaces.

In this master´s thesis the antibacterial properties of pine sapwood and heartwood, spruce and birch were studied against two gram -positive bacterial species, Staphylococcus epidermidis and Bacillus aerius/licheniformis. Bacillus aerius/licheniformis is a sporulating bacteria. The aim was to find out whether the antibacterial properties affect the viability of these bacteria on wood surface. Different wood coatings on pine sapwood were also studied. This research was conducted as a part of Clean wood project financed by Finnish Ministry of Environment. The aim of the project was to investigate the hygienic properties of wood surfaces and the suitability of wood in hygienically challenging environments.

The experimental setup was done so that it would simulate indoor environmental conditions.

Wood surfaces were contaminated with bacterial aerosol inside the experimental chamber. The viability of the two test bacteria was analysed in four different time points for all test materials except for pine heartwood. Three time points were selected for pine heartwood because of the limited amount of heartwood samples. The viability of S. epidermidis was analysed with Petrifilm and plate count methods. The viability of B. aerius/licheniformis was analysed with Petrifilm method. The results showed that the viability of the test bacteria was weaker in natural wood surfaces compared to glass and coated pine sapwood surfaces. Clear difference in the viability of bacteria between pine sapwood, spruce and birch were not detected. The viability of S. epidermidis on wax coated pine sapwood was weaker than in lacquer and paint coated pine sapwood surfaces. However it cannot be interpret which surface coating has the best surface hygienic properties. B. aerius/licheniformis survived longer on coated pine wood surfaces than S. epidermidis.

The antibacterial properties of wood weren´t the only explaining factor of the results.

Microbiological conditions of indoor air and the physico-chemical properties of wood do have an effect to the viability of bacteria on surfaces. More research is needed to find out wood´s antibacterial properties on surfaces and how coating alters these properties.

ESIPUHE

Tässä Pro gradu -tutkielmassa selvitettiin männyn pinta- ja sydänpuun, kuusen ja koivun ominaisuuksien vaikutusta Staphylococcus epidermidis- ja Bacillus aerius/licheniformis -bakteerien elinkykyisyyteen puun pinnalla. Samalla tutkittiin pinnoitteiden vaikutusta bakteerien elinkykyisyyteen männyn pintapuun pinnalla. Tutkimus toteutettiin osana Ympäristöministeriön rahoittamaa Puhdas puu -hanketta. Itä-Suomen yliopisto vastasi hankkeessa puun antibakteerisuuden tutkimuksesta. Hankkeen tarkoituksena oli selvittää, voidaanko puuta käyttää hygieenisesti haastavien sisätilojen materiaalina ja kuinka erilaiset pinnoitteet vaikuttavat puun mahdollisiin antibakteerisiin ominaisuuksiin.

Kokeellisen osan laboratoriotyöt toteutettiin Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksella, sisäympäristön ja työhygienian tutkimusryhmän laboratoriossa tammi-maaliskuussa ja toukokuussa vuonna 2020. Koronaviruksen leviämistä estävien toimien takia tutkimus jouduttiin keskeyttämään maaliskuussa, jonka takia aineisto jäi suunniteltua pienemmäksi. Tarkoituksena oli määrittää molempien bakteerien elinkykyisyys kahdella eri menetelmällä. S. epidermidis -bakteerin elinkykyisyys ehdittiin määrittää suunnitellusti sekä Petrifilm- että pintaviljelymenetelmällä, mutta B. aerius/licheniformis -bakteerin elinkykyisyys määritettiin aikataulullisista syistä vain Petrifilm - menetelmällä.

Näinä poikkeuksellisina aikoina Puhdas puu -hanke ja tämä Pro gradu osoittautuvat entistä ajankohtaisemmaksi käsitellessään puupintojen hygieenisiä ominaisuuksia ja sivutessaan puun käytön kansantaloudellisia vaikutuksia. Kiitos Puhdas puu -hankkeelle, jossa sain olla Itä-Suomen yliopiston osalta mukana. Kiitos myös ohjaajilleni Pertti Pasaselle ja Anna-Maria Veijalaiselle.

Hämeenlinnassa 16.6.2020

Julia Seppä

SISÄLLYSLUETTELO

1. JOHDANTO

2. KIRJALLISUUSKATSAUS

2.1. PUU SISÄTILOJEN MATERIAALINA 8

2.1.1. Puumateriaalin ympäristövaikutus 9

2.1.2. Puun koostumus 9

2.1.3. Puumateriaalin emissiot 10

2.1.4. Koettu vaikutus terveyteen 11

2.2. BAKTEERIEN ELINKYKYISYYS SISÄTILOJEN PINNOILLA 13 2.2.1. Sisäympäristön mikrobiologiset olosuhteet 13

2.2.2. Puupinnan ominaisuudet 14

2.3. PUUN ANTIBAKTEERISET OMINAISUUDET 15

2.3.1. Sekundaarimetaboliitit 15

2.3.2. Alifaattiset yhdisteet 16

2.3.3. Fenoliyhdisteet 16

2.3.4. Ligniini 17

3. TYÖN TAVOITTEET

4. AINEISTO JA MENETELMÄT

4.1. PUUMATERIAALIT 20

4.2. BAKTEERISUSPENSION VALMISTUS 20

4.2.1. Staphylococcus epidermidis 20

4.2.2. Bacillus aerius/licheniformis 21

4.3. BAKTEERIAEROSOLIN TUOTTO 22

4.4. BAKTEERIN ELINKYKYISYYDEN MÄÄRITYS PINNOILTA 23

4.4.1. Petrifilm -menetelmä 23

4.4.2. Pintaviljelymenetelmä 23

5. TULOKSET

5.1. S. EPIDERMIDIS PETRIFILM -MENETELMÄLLÄ 25

5.1.1. Lasi, männyn pinnoittamaton pintapuu, kuusi ja koivu 25

5.1.2. Pinnoitetut männyn pintapuut 27

5.1.3. Männyn sydänpuu 30

5.1.4. Pesäkemäärien suhteellinen muutos eri materiaaleilla 30

5.2. S. EPIDERMIDIS PINTAVILJELYMENETELMÄLLÄ 31

5.2.1. Lasi, männyn pinnoittamaton pintapuu, kuusi ja koivu 31

5.2.2. Pinnoitetut männyn pintapuut 34

5.2.3. Männyn sydänpuu 36

5.2.4. Pesäkemäärien suhteellinen muutos eri materiaaleilla 36 5.3. B. AERIUS/LICHENIFORMIS PETRIFILM -MENETELMÄLLÄ 37 5.3.1. Lasi, männyn pinnoittamaton pintapuu, kuusi ja koivu 37

5.3.2. Pinnoitetut männyn pintapuut 40

5.3.3. Männyn sydänpuu 42

5.3.4. Pesäkemäärien suhteellinen muutos eri materiaaleilla 42

6. TULOSTEN TARKASTELU

6.1. Bakteeriaerosolin tuotto ja näytteenotto menetelmät 44 6.2. Bakteerien elinkykyisyys eri materiaaleilla 45

7. YHTEENVETO

LÄHDELUETTELO

LIITTEET

LIITE 1. RUUVI STATION JA OPS DATA

1. JOHDANTO

Puun käytöllä on Suomessa pitkät perinteet ja metsäteollisuudella suuri kansantaloudellinen merkitys. Puun käyttöä rakentamisessa on viime vuosina pyritty lisäämään. Suomen hallitusohjelman yhtenä tavoitteena onkin asumisen ja rakentamisen hiilijalanjäljen pienentäminen sekä puurakentamisen edistäminen (Valtioneuvosto 2020). Puu on ympäristön kannalta erinomainen materiaali, sillä se sitoo ilmakehän hiiltä biomassaansa ja hidastaa näin ilmaston lämpenemistä. Kun puuta käytetään rakennusmateriaalina, säilyy puun sitoma hiili sidotussa muodossa koko rakennuksen eliniän ajan. Rakennuksen elinkaaren päättyessä syntyy myös vähemmän maatumatonta jätettä, kuin jos rakentamisessa olisi käytetty muita vaihtoehtoisia rakennusmateriaaleja. Puun käytöllä on ympäristövaikutusten lisäksi myös terveydellisiä perusteita. Puu on suosittu sisätilojen materiaali, jolla on vaikutusta sekä sisäilman kosteustasapainoon että ihmisten viihtyvyyteen ja hyvinvointiin. Sisäympäristöissä vietetty aika on lisääntynyt viime vuosikymmeninä, jonka takia sisätilojen olosuhteisiin ja materiaaleihin kiinnitetään yhä enemmän huomiota.

Puumateriaali on nähty haastavana sisätilojen pintamateriaalina huokoisuutensa takia ja siten sen on katsottu olevan soveltumaton pintamateriaali hygieenisesti haastaviin kohteisiin kuten vanhainkoteihin ja sairaaloihin. Puun uuteaineilla on kuitenkin useissa tutkimuksissa havaittu olevan bakteerien kasvua estäviä ominaisuuksia (Milling ym. 2005; Vainio-Kaila ym. 2017).

Uuteaineiden antibakteeriset ominaisuudet voivat vaikuttaa bakteerien elinkykyyn joko suoraan tappamalla ne tai estämällä bakteerin kasvua ja solujen jakautumista (Vainio-Kaila 2017).

Uuteaineiden vaikutusta puupintojen hygieenisiin ominaisuuksiin sisäympäristöissä on toistaiseksi tutkittu vähän. Useat puut tuottavat uuteaineita suojautuakseen ulkoisilta haittatekijöiltä, kuten herbivoreilta ja taudinaiheuttajilta. Uuteaineiden pitoisuudet vaihtelevat eri puulajien välillä. Erityisesti männyn ja kuusen uuteaineilla on havaittu antibakteerisia ominaisuuksia (Vainio-Kaila 2017).

Puun antibakteeristen ominaisuuksien lisäksi bakteerin elinkykyisyyteen puupinnoilla vaikuttavat puun fysikaaliset ominaisuudet ja sisäympäristön mikrobiologiset olosuhteet. Myös puun pintakäsittelyllä on vaikutusta. Tässä Pro gradu -tutkielmassa tutkittiin kahden eri bakteerin elinkykyisyyttä pinnoittamattomien ja pinnoitettujen puupintojen pinnoilla tavanomaisissa sisätilojen olosuhteissa. Tutkittavat pinnoittamattomat puumateriaalit olivat männyn pinta- ja sydänpuu, kuusi ja koivu. Lisäksi tutkittiin kolmen erilaisen pinnoitteen vaikutusta bakteerien elinkykyisyyteen männyn pintapuun pinnalla.

2. KIRJALLISUUSKATSAUS

2.1. PUU SISÄTILOJEN MATERIAALINA 2.1.1. Puumateriaalin ympäristövaikutus

Sisäympäristö vaikuttaa ihmisten viihtyvyyteen, tuottavuuteen ja terveyteen. Sisäympäristöissä vietetty aika on lisääntynyt viime vuosikymmeninä, jonka takia sisätilojen olosuhteisiin ja materiaaleihin kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Uusissa rakennussuunnitelmissa huomioidaan entistä paremmin rakentamisen ilmastovaikutukset ja painotetaan pienten ympäristövaikutusten rakennusmateriaaleja, jonka takia kiinnostus uusiutuvia ja luonnollisia materiaaleja kohtaan on lisääntynyt (Nyrud ym. 2014). Luonnonmateriaalien, kuten puun käyttö kiinnostaa sekä terveydellisistä että ympäristöllisistä syistä.

Puumateriaalin käytöllä on positiivisia ympäristövaikutuksia, jos metsätalous on kestävää.

Kestävä metsätalous koostuu taloudellisesta, ekologisesta, sosiaalisesta ja kulttuurillisesta kestävyydestä (Maa- ja metsätalousministeriö 2020). Metsillä on suuri merkitys muun muassa ilmaston kannalta. Puut sitovat ilmasta hiilidioksidia fotosynteesin avulla, mikä vähentää ilmakehässä olevan hiilen määrää ja hidastaa ilmaston lämpenemistä. Puumateriaalit tuottavat myös vähemmän kasvihuonekaasuja elinkaarensa aikana verrattuna vaihtoehtoisiin rakennusmateriaaleihin (Salazar ja Meil 2009). Kun puutuotteilla korvataan muita vaihtoehtoisia materiaaleja, hiilidioksidipäästöjen vähennysvaikutus on usein jopa pelkästään puun hiiltä varastoivaa vaikutusta suurempaa. Vaikutus syntyy, kun kevyellä puumateriaalilla korvataan raskaampia ja enemmän päästöjä aiheuttavia materiaaleja. (Puutavaraopas 2019.) Käytettäessä puuperäisiä rakennusmateriaaleja vähennetään myös maatumattoman jätteen määrää rakennuksen elinkaaren lopussa. Puumateriaalin kilpailukykytekijöitä asumisessa ovat puolestaan sisäilman laatu ja asumisterveellisyys, ulkonäkö ja helppohoitoisuus (Luke 2020).

Esimerkiksi lämpökäsitelty puu on suosittu sisätilojen materiaali, jolla on positiivisten ympäristövaikutusten lisäksi myös havupuiden terpeeniemissioita vähentävä vaikutus.

Lämpökäsitellyn puun valmistusprosessissa ei myöskään käytetä myrkyllisiä kemikaaleja.

(Hyttinen ym. 2010.) Puun käyttöön rakennusmateriaalina vaikuttavat puun saatavuus ja perinteet. Puun käytöllä on pitkät perinteet esimerkiksi Suomessa, Ruotsissa, Norjassa ja Kanadassa. (Nyrud ja Bringslimark 2009.) Yleisimpiä rakennuspuulajeja ovat mänty ja kuusi (Puutavaraopas 2019).

Metsäteollisuuden päästöt ovat vähentyneet Suomessa merkittävästi viimeisien vuosikymmenien aikana muun muassa pitkälle kehitettyjen tuotantoprosessien ansiosta (Metsäteollisuus 2019). Puun käytön ja vientimahdollisuuksien ennustetaankin kasvavan merkittävästi tulevina vuosina (Luke 2020). Viime aikoina kiinnostus myös puiden erittämiä uuteaineita kohtaan on kasvanut. Esimerkiksi puutavaran tuoton ohessa usein polttoon tai energian tuotantoon päätyvät puun juuret ja kannot saattavat sisältää uuteaineita, jotka voitaisiin hyödyntää arvokkaiksi biokemikaaleiksi (Latva-Mäenpää ym. 2012). Pyrittäessä kehittämään biopohjaista kiertotaloutta, metsätaloudella on merkittävä rooli. Maapallon väestön kasvaessa on kasvavaan kulutukseen vastattava ympäristön kannalta mahdollisimman kestävillä tavoilla, kuten lisäämällä uusiutuvien materiaalien käyttöä. Puun käytön lisääntyessä on kuitenkin huomioitava myös metsäekosysteemien suojelu.

2.1.2. Puun koostumus

Puuaines koostuu pääosin selluloosasta, hemiselluloosasta ja ligniinistä. Suurin osa puuaineksen biomassasta on selluloosaa. Puuaineksen selluloosan, hemiselluloosan ja ligniinin prosenttiosuudet voivat vaihdella havu- ja lehtipuiden välillä (Calvo-Flores ym. 2015).

Hemiselluloosa ja ligniini säätelevät muun muassa soluseinien vesipitoisuutta. Ligniini on selluloosan ja hemiselluloosan ohella yleisin luonnon polymeeri, joka vahvistaa puun rakennetta ja suojaa selluloosaa ja hemiselluloosaa mikrobiologiselta hajoamiselta (Calvo- Flores ym. 2015). Edellä mainittujen pääkomponenttien lisäksi puu sisältää myös monia erilaisia kemiallisia yhdisteitä. Pienimolekyylisiä kemiallisia yhdisteitä kutsutaan uuteaineiksi.

Niiden koostumukset ja pitoisuudet vaihtelevat runsaasti puulajista ja puun osasta riippuen (Metsämuuronen ja Sirén 2019).

Myös puun fysikaaliset ominaisuudet, kuten lujuus, vaihtelevat eri puulajien ja puun osien välillä. Suomen metsien yleisimmillä puulajeilla, männyllä ja kuusella, puun tiheys kasvaa havupuille tyypillisesti ytimestä pintapuuhun päin mentäessä. Lehtipuut ovat tiheysominaisuuksiltaan vaihtelevampia. Joillakin lehtipuilla tiheys kasvaa etäisyyden kasvaessa ytimestä, toisilla vähenee tai pysyy muuttumattomana (Taylor ym. 2002). Lujuus on riippuvainen tiheydestä ja voi siten vaihdella pintapuun ja sydänpuun välillä (Taylor ym. 2002).

Monien muiden puulajien tapaan myös mänty ja kuusi muodostavat pintapuuta ja sydänpuuta, joilla on useita erilaisia ominaisuuksia.

Pintapuu on rungon ulompi osa, joka vastaa muun muassa veden kuljetuksesta juurista latvukseen (Taylor ym. 2002). Vesi kulkeutuu juurista latvaan haihtumisen aiheuttaman paineen takia. Havupuut kuluttavat vähemmän vettä lehtipuihin verrattuna, sillä neulasrakenne vähentää haihtuvuutta ja auttaa kestämään paremmin kuivuutta. Pintapuun merkitys rakenteellisena tukena on sydänpuuta suurempi (Taylor ym. 2002). Pintapuu sisältää ravinteita, mutta vain vähän uuteaineita, jonka takia se on altis erilaisille taudinaiheuttajille, ulkoisille stressitekijöille ja lahoamiselle. Pintapuusta muodostuu sydänpuuta siirtymävyöhykkeellä, joka on kapea alue pintapuun ja sydänpuun välissä (Taylor ym. 2002). Sydänpuun muodostaminen saattaa mahdollistaa puun ravinteiden siirtymisen ja keskittymisen pintapuuhun (Taylor ym.

2002).

Sydänpuu on rungon sisin osa, joka muodostuu kuolleesta puuaineksesta. Sydänpuu ei osallistu veden kuljetukseen ja on siten kosteussisällöltään pintapuuta kuivempi (Taylor ym. 2002).

Joillakin puulajeilla, kuten esimerkiksi männyllä sydänpuu erottuu selvästi pintapuusta tummemman värinsä ansiosta. Sydänpuun muodostuminen riippuu suuresti puun iästä, joka vaikuttaa myös sydänpuun uuteaineiden määrään (Routa ym. 2017). Uuteaineet suojelevat puuta muun muassa lahoamiselta, jonka takia sydänpuu on pintapuuta kestävämpää.

Uuteaineiden lisäksi sydänpuun ravinneköyhyys tai ravinteiden huono saatavuus saattavat suojata sydänpuuta joiltakin hyönteisiltä. Sydänpuun kestävyys voi myös vaihdella puuyksilöiden välillä. (Taylor ym. 2002.) Myös uuteaineiden määrän on havaittu vaihtelevan puuyksilöiden ja puulajien välillä. Puun uuteaineet sisältävät monia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka aiheuttavat sisätiloissa puumateriaalille ominaisia emissioita.

2.1.3.Puumateriaalin emissiot

Puusta vapautuu useita orgaanisia yhdisteitä, kuten haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (volatile organic compounds, VOC) ja erittäin haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (very volatile organic compunds, VVOC). Havupuiden VOC emissiot ovat pääasiassa terpeenejä, lehtipuiden emissiot puolestaan metaani- ja etaanihappoja. (Skulberg ym. 2019.) Terpeenit ovat rasvaliukoisia isoprenoidi johdannaisia yhdisteitä, joita esiintyy laajasti kasvikunnassa, esimerkiksi havupuiden pihkassa ja jotka aiheuttavat havupuille tyypillisen tuoksun. Puista erittyvät haihtuvat terpeenit voivat aiheuttaa ihmisissä sekä positiivisia että negatiivisia reaktioita (Pohleven ym. 2019). Havupuiden VOC emissiot ovat yleensä pitoisuudeltaan suurempia kuin lehtipuiden emissiot, johtuen terpeeniemissioiden suuresta määrästä (Hyttinen

ym. 2010; Pohleven ym. 2019). Lehtipuista esimerkiksi koivun vallitsevin emissio on heksanaali (Pohleven ym. 2019). Puumateriaalien VOC emissioiden ilmetessä sisätiloissa, pitoisuudet ovat suurempia kuin ulkona, jonka takia niiden mahdollista vaikutusta terveyteen on tutkittu laajasti (Skulberg ym. 2019).

VOC yhdisteet ovat huoneenlämmössä useimmiten nesteitä, mutta ne haihtuvat höyrynpaineidensa mukaisesti ilmaan höyryiksi. Suurin osa sisäilman VOC yhdisteistä on peräisin rakennus- ja sisustusmateriaaleista. Normaalissa sisäilmassa esiintyy yleensä kymmeniä VOC yhdisteitä, joiden yhteispitoisuus on kuitenkin verrattavan pieni. Puusta vapautuvat VOC yhdisteet vaikuttavat sisäilman laatuun. Lämpötilan, kosteuden ja ilmanvaihdon on havaittu vaikuttavan sisäilman VOC pitoisuuksiin, mutta myös puulajilla ja puumateriaalin käsittelyllä on vaikutusta (Hyttinen ym. 2010). Emissiot vähenevät ajan kuluessa, mutta uusien materiaalien primääriemissiot voivat olla huomattavia (Skulberg ym.

2019). Rakennus- ja sisustusmateriaaleissa tapahtuu ajan saatossa usein myös kemiallisten ja fysikaalisten tekijöiden aiheuttamia muutoksia, jotka voivat synnyttää sekundaariemissioita.

VOC yhdisteille altistutaan pääasiassa hengityksen ja ihoaltistumisen välityksellä. Suurille pitoisuuksille altistuminen saattaa muun muassa ärsyttää limakalvoja ja silmiä tai aiheuttaa päänsärkyä ja pahoinvointia. Havupuista erityisesti männyn ja kuusen VOC emissioita on tutkittu runsaasti (Pohleven ym. 2019). Männyn VOC emissiot ovat yleensä huomattavasti suurempia, kuin kuusen emissiot (Skulberg ym. 2019). Skulberg ja muut (2019) selvittivät tutkimuksessaan lisääkö männyn VOC yhdisteille altistuminen limakalvoärsytystä enemmän kuin kuusen VOC yhdisteille altistuminen. Tutkimuksessa saadut tulokset eivät osoittaneet tilastollisesti merkitsevää eroa männyn VOC emissioille altistettujen osallistujien ja kontrolliryhmän, kuusen VOC emissioille altistettujen osallistujien, terveysvaikutusten välillä.

Tulos tukee aikaisempia arvioita siitä, että tyypillisimpien VOC yhdisteiden pitoisuudet eivät ylitä sisätiloissa aistiärsytyksen kynnysarvoa. (Skulberg ym. 2019.)

2.1.4. Koettu vaikutus terveyteen

Sisätilojen vaikutus psyykkiseen ja fyysiseen terveyteen on olennainen huomioitava asia sisätilojen suunnittelussa (Nyrud ym. 2014). Yhteys sisätilojen ja terveyden välillä on kuitenkin monimutkainen kokonaisuus. Luonnonmateriaaleilla, kuten puulla, on havaittu positiivisia vaikutuksia ihmisen terveyteen ja hyvinvointiin (Rice ym. 2006, Nyrud ym. 2014; Zhang ym.

2017). Puumateriaali koetaan usein lämpimäksi, miellyttäväksi, rentouttavaksi ja kutsuvaksi

(Rice ym. 2006). Ympäristön puumateriaalilla havaittiin myös olevan vaikutusta autonomiseen hermostoon, hengityselimistöön ja näköaistiin (Zhang ym. 2017). Puumateriaalin viihtyvyyttä ja hyvinvointia vahvistava vaikutus voisi olla eduksi erityisesti sairaaloissa, sekä potilaille että henkilöstölle.

Nyrud ja muut (2014) tutkivat sairaalan henkilökunnan mieltymyksiä puumateriaaliin työympäristössä. He havaitsivat, että erilaisella puumäärällä oli yhteys erilaisiin reaktioihin.

Huone koettiin miellyttävimmäksi, kun osa huoneen pinnoista oli puumateriaalia. Zhang ja muut (2017) vertailivat viiden eri huoneen vaikutusta tutkimukseen osallistuneiden henkilöiden työskentelyyn ja havaitsivat puumateriaalia sisältävien huoneiden vähentävän jännittyneisyyttä ja väsyneisyyttä. Sisätilojen puumateriaalilla on todennäköisesti suurempi vaikutus paikoissa, joissa luonnontilaisen luonnon määrä on vähäistä. Jos sisätilojen puumateriaali koetaan luonnon kaltaiseksi, tukee se ajatusta, että puumateriaalilla on samoja etuja kuin luonnolla yleisesti (Nyrud ja Bringslimark 2009). Esimerkiksi sairaaloissa huonekasvien käyttöön saattaa liittyä rajoituksia, joten puumateriaali olisi keino tuoda luonnonmukaisuutta tällaisiin tiloihin. (Nyrud ym. 2014.) Toistaiseksi tutkimusta puun pinnoittamisen vaikutuksesta puumateriaalin positiivisiin vaikutuksiin on vähän. Puumateriaalin mahdolliset negatiiviset vaikutukset liittyvät usein juuri käsiteltyjen puumateriaalien VOC emissioihin ja rakennusteknisiin puutteisiin ääneneristyksessä (Nyrud ja Bringslimark 2009). Nyrud ja muut (2011) tutkivat puupaneelien vaikutusta sairaalahuoneen sisäilman VOC pitoisuuksiin. Tutkimuksessa oli kolmenlaisia huoneita: yksi huoneista oli puupaneeliton, toisessa huoneessa oli suuri koivuseinäpaneeli ja kolmannessa tammiseinäpaneeli. Puupaneelit eivät vaikuttaneet sairaalahuoneen sisäilman VOC pitoisuuksiin, sillä merkittävää eroa eri huoneiden VOC pitoisuuksien välillä ei havaittu (Nyrud ym. 2011).

Hygieenisesti haastavissa kohteissa pintojen puhtaus on ensisijaisen tärkeää. Pinnoilla elinkykyisinä säilyvät bakteerit ja virukset voivat aiheuttaa vakavia sairauksia erityisesti sairaalaympäristöissä, joissa useiden yksilöiden vastustuskyky on heikentynyt. Puumateriaaleja on pidetty synteettisiä materiaaleja, kuten muovia ja ruostumatonta terästä, epäpuhtaampana puun huokoisuudesta ja absorptio-ominaisuuksista johtuen (Milling ym. 2005). Useissa tutkimuksissa on kuitenkin havaittu, että puumateriaaleilla on myös hygieenisyyttä puoltavia ominaisuuksia. Erityisesti männyllä on havaittu olevan bakteerien kasvua estäviä, antibakteerisia ominaisuuksia (Milling ym. 2005; Vainio-Kaila ym. 2017; Vainio-Kaila 2017).

Koivun antibakteeriset ominaisuudet ovat huonommin tunnettuja, vaikka koivuakin käytetään runsaasti sisätilojen pinnoilla (Vainio-Kaila 2017).

Puumateriaalin antibakteerisilla ominaisuuksilla voi olla merkitystä myös sairaalabakteerien leviämistä estettäessä. Vainio-Kaila ja muut (2017) havaitsivat tutkimuksessaan männyn sydänpuun uuteaineiden estävän MRSA:n eli metisilliinille resistantin Staphylococcus aureus -bakteerin kasvua. Puumateriaalin käyttö sisätiloissa saattaisi myös ehkäistä tarpeetonta puhdistuskemikaalien käyttöä. Erilaisten puhdistuskemikaalien jatkuva runsas käyttö voi johtaa mikrobien kykyyn kehittää sietokykyään puhdistuskeinoja vastaan (Velazquez ym. 2019).

Antibakteeristen ominaisuuksien takia puupinnan puhdistukseen tarvittaisiin vähemmän kemikaaleja, mikä vaikuttaisi positiivisesti myös sisäilman laatuun.

2.2. BAKTEERIEN ELINKYKYISYYS SISÄTILOJEN PINNOILLA 2.2.1. Sisäympäristön mikrobiologiset olosuhteet

Sisäympäristön monet tekijät, kuten esimerkiksi lämpötila, kosteus, hapen ja ravinnon määrä, vaikuttavat suuresti mikrobien elinolosuhteisiin. Mikrobeja, kuten bakteereja, viruksia ja homeita, esiintyy kaikkialla ympäristössä, myös sisäilmassa ja sisätilojen pinnoilla. Erilaiset mikrobit reagoivat eri tavoin ympäristön olosuhteisiin, joten toisille hyödylliset olosuhteet saattavat olla haitallisia toisille. Selviytyminen muuttuvissa ja haastavissa sisäympäristön olosuhteissa ja pinnoilla vaatii mikrobeilta monipuolisia sopeutumisstrategioita, kuten vetäytymistä lepotilaan, kykyä muodostaa itiöitä tai biofilmejä (Hu ym. 2019).

Sisätilojen mikrobiaktiivisuus riippuu suuresti kosteuden saatavuudesta, mikä on tavanomaisesti hyvin rajoittunutta (Velazquez ym. 2019). Sisäilman kosteus ilmoitetaan usein suhteellisena kosteutena. Suhteellinen kosteus (RH%) ilmaisee, kuinka paljon ilmassa on vesihöyryä siihen nähden mitä kyseisessä lämpötilassa voisi enimmillään olla. Sisäilman kosteuteen vaikuttavat ilmanvaihto, ihmistoiminta ja ulkoilman kosteus. Erityisesti talvella huoneilma on usein kuivaa suhteellisen kosteuden ollessa matala. Kosteuden ja ravinteiden puute pinnoilla johtaa monien mikrobien elinkyvyn menetykseen (Hu ym. 2019).

Ihmistoiminta, kuten esimerkiksi siivous, saattaa kuitenkin lisätä veden määrää paikallisesti ja muuttaa mikrobiologisia oloja. Siivouksessa käytetty vesi voi jopa johtaa sisätiloissa inaktiivisena olleen mikrobibiomassan aktivoitumiseen. (Velazquez ym. 2019.)

Mikrobien kannalta optimaalinen kasvulämpötila vaihtelee suuresti eri mikrobilajien kesken.

Useimmat mikrobit kuitenkin sietävät huonosti lämpötilan vaihteluja. Milling ja muut (2005) havaitsivat tutkimuksessaan, että bakteerien (Escherichia coli ja Enterococcus faecium) määrä

väheni männyn ja muovin pinnoilla korkeissa lämpötiloissa kosteuden laskiessa. Myös pinnan happamuudella eli pH:lla on vaikutus mikrobien kasvuun. Useimmat mikrobit kasvavat parhaiten pH:n ollessa neutraali.

2.2.2. Puupinnan ominaisuudet

Puupintojen mikrobiologisiin ominaisuuksiin vaikuttavat sekä puun kemialliset että fysikaaliset ominaisuudet (Vainio-Kaila 2017). Puu on huokoinen materiaali, joka kykenee sitomaan ilmasta kosteutta ja luovuttamaan sitä takaisin ilmaan suhteellisen kosteuden vaihdellessa.

Ilmiötä kutsutaan hygroskooppisuudeksi. Huokoisuuden takia puun lämmönjohtavuus on myös suhteellisen vähäistä. Hygroskooppisuus on nähty haasteena muun muassa puhdistettavuuden kannalta, mutta toisaalta sillä on myös bakteereiden kasvua hillitsevä vaikutus. Puupinnan huokoinen rakenne ja hygroskooppisuus saattavat aiheuttaa bakteerin kuivumisen mikä johtaa sen elinkyvyn menetykseen (Milling ym. 2005).

Milling ja muut (2005) onnistuivat kuitenkin poissulkemaan kuivumisen vaikutuksen käyttämällä sahanpurua eri puulajien antibakteerisuutta selvittävissä tutkimuksessaan.

Puulajeista erityisesti männyllä ja kuusella on havaittu bakteerien kasvua estäviä, antibakteerisia ominaisuuksia (Milling ym. 2005; Vainio-Kaila ym. 2017; Vainio-Kaila 2017).

Puupinnan hygieenisiä ominaisuuksia ei kuitenkaan voida yleistää, sillä bakteerin elinkykyisyys puupinnalla vaihtelee suuresti eri puulajien välillä (Milling ym. 2005). Myös puupinnan antibakteeristen ominaisuuksien säilyminen ajan kuluessa vaatii lisätutkimuksia (Vainio-Kaila 2017). Uuteaineiden pitoisuuden pienenevät ja koostumukset muuttuvat jo heti puun kaatamisen jälkeen (Routa ym. 2017). Tarvitaan enemmän tutkimustietoa puupinnan käyttäytymisestä todellisissa sisätilojen oloissa, ennen kuin voidaan arvioida, voidaanko sisätilojen hygieenisyyttä parantaa sopivan puumateriaalin valinnalla (Milling ym. 2005).

Puun pinnoittamisella on myös vaikutus puun ominaisuuksiin. Pintakäsittelytapoja on monia.

Puupinta voidaan esimerkiksi vahata, lakata, maalata, petsata tai öljytä. Puupintoja pintakäsitellään sekä ulkonäöllisistä syistä, että puun käytön kestävyyden kannalta. Sisätilojen puupintojen pintakäsittelyllä voidaan suojata puuta ja vaikuttaa esimerkiksi kosteuden imeytymiseen. Norjan sairaaloissa puupinnat on käsitelty lakalla hygieniamääräyksien takia, sillä pintojen puhdistus on näin ollen helpompaa (Nyrud ym. 2014). Antimikrobisilla pinnoitteilla pyritään heikentämään pinnan kanssa kontaktissa olevien mikrobien elinkykyä.

Lateksimaaleihin on onnistuttu lisäämään antimikrobisia ainesosia, kuten

hopeananopartikkeleita, kristalliviolettia tai kvarternaarisia ammoniumsuoloja. (Hu ym. 2019.) Antimikrobisten pinnoitteiden lisäksi myös sisäympäristön olosuhteilla, pinnoitetun pinnan käyttötarkoituksella ja mikrobien ominaisuuksilla on vaikutusta elinkykyisyyteen. Puunpinnan pinnoittamisen vaikutusta puun antibakteerisiin ominaisuuksiin on vielä toistaiseksi tutkittu vähän.

2.3. PUUN ANTIBAKTEERISET OMINAISUUDET 2.3.1. Sekundaarimetaboliitit

Puu sisältämät kemialliset yhdisteet voidaan jakaa primaari- ja sekundaarimetaboliitteihin.

Primaarimetaboliitteja ovat selluloosa, hemiselluloosa, ligniini ja polysakkaridit, jotka ovat välttämättömiä puun rakennusaineita. Primaarimetaboliittien lisäksi kasvit syntetisoivat myös useita pieniä molekyylejä, sekundaarimetaboliitteja, jotka eivät ole välttämättömiä solukon kasvulle vaan suojaavat kasveja haitallisilta tekijöiltä. (Metsämuuronen ja Sirén 2019.) Näitä sekundaarimetaboliitteja kutsutaan uuteaineiksi. Uuteaineiden koostumukset ja määrät vaihtelevat puuyksilöiden, pintapuun ja sydänpuun välillä runsaasti (Routa ym. 2017).

Uuteaineiden antibakteeriset ominaisuudet voivat aiheutua useista erilaisista yhdisteistä tai yhdisteiden synergistisestä yhteisvaikutuksesta (Vainio-Kaila ym. 2017).

Mänty ja kuusi syntetisoivat erilaisia sekundaarimetaboliitteja (Metsämuuronen ja Sirén 2019).

Eroavaisuuksia antibakteerisissa ominaisuuksissa esiintyy myös pintapuun ja sydänpuun välillä. Vainio-Kaila ja muut (2017) havaitsivat männyn sydänpuun uuteaineilla olevan voimakkaimpia antibakteerisia ominaisuuksia verrattuna männyn pintapuuhun.

Väitöskirjassaan Vainio-Kaila (2017) tutki männyn ja kuusen pinta- ja sydänpuun pintojen ja yksittäisten komponenttien, kuten uuteaineiden antibakteerisia ominaisuuksia. Uuteaineiden havaittiin olevan pääasiallinen syy männyn ja kuusen antibakteerisuuteen, mutta myös ligniinillä epäiltiin olevan merkitystä. Mänty osoittautui tutkimuksessa kuusta antibakteerisemmaksi (Vainio-Kaila 2017.)

Sekundaarimetaboliitit voidaan jakaa alifaattisiin yhdisteisiin, fenoliyhdisteisiin ja muihin sekundaarimetaboliitteihin. Alifaattisia yhdisteitä ovat esimerkiksi terpeenit, hartsihapot, vahat ja rasvahapot. Fenoliyhdisteitä puolestaan ovat esimerkiksi flavonoidit ja stilbeenit.

Tärkeimmät männyn sekundaarimetaboliitit ovat stilbeenit ja terpeenit (Metsämuuronen ja Sirén 2019.) Sekundaarimetaboliiteista erityisesti männyn fenolit ja fenoliyhdisteet ovat osoittaneet antibakteerisia ominaisuuksia useita bakteereja kohtaan (Milling ym. 2005; Vainio- Kaila ym. 2017; Metsämuuronen ja Sirén 2019).

2.3.2. Alifaattiset yhdisteet

Alifaattinen yhdiste on orgaaninen yhdiste, jolla ei ole aromaattista luonnetta. Yhdiste ei toisin sanoen sisällä bentseenirengasta tai heterosyklistä rengasta. Alifaattisista yhdisteistä erityisesti terpeeneillä on havaittu antibakteerisia ja tulehduksia estäviä ominaisuuksia (Routa ym. 2017).

Isoprenoideihin kuuluvat terpeenit ovat runsaslukuinen ja monimuotoinen kasvien sekundääriaineiden ryhmä. Terpeenit muodostavat pääosan kasvien haihtuvista yhdisteistä.

(Hyvärinen ym. 2001.) Yleisimmät havupuiden erittämät terpeenit ovat α-pineeni, β-pineeni ja 3-careeni (Skulberg ym. 2019). Pihka-aineet muodostuvat monoterpeeneistä ja diterpeeneistä ja suojaavat puuta muun muassa patogeenien ja herbivorien haittavaikutuksilta (Hyvärinen ym.

2001). Havupuulajit syntetisoivat pihkaa. Mäntylajeilla terpeenit ovat siis osittain varastoituneina pihkatiehyissä ja kuusilajeilla pihkarakkuloissa. Havupuiden terpeenit eivät ole tasaisesti jakautuneet vaan varastoituneet erillisiin pihkakanaviin, joka saattaa selittää havupuiden lajien sisäisen terpeeniemissioiden vaihtelun. (Pohleven ym. 2019.) Männyn sydänpuun on havaittu sisältävän huomattavasti enemmän terpeenejä kuin männyn pintapuun, sillä sydänpuu tuottaa enemmän pihkaa ja uuteaineita (Routa ym. 2017; Pohleven ym. 2019).

Vainio-Kaila ja muut (2017) havaitsivat kaasukromatografi-massaspektrometri mittauksissaan hartsihappojen olevan kuusen ja männyn sydänpuun yleisimpiä uuteaineita. Hartsihapot ovat pihka-ainesosia. Sipponen (2013) havaitsi väitöskirjassaan pihkan antibakteeristen ominaisuuksien perustuvan bakteerin soluseinän ja solukalvon rakenteen tuhoamiseen.

2.3.3. Fenoliyhdisteet

Fenolit ovat orgaanisia yhdisteitä, joissa bentseenirenkaaseen on liittynyt yksi tai useampi hydroksyyliryhmä. Fenoliyhdisteitä esiintyy luonnossa runsaasti esimerkiksi marjoissa ja havupuissa. Suurin osa fenoliyhdisteistä on stilbeenejä, flavonoideja, proantosyanideja, fenoleita ja lignaaneja (Metsämuuronen ja Sirén 2019). Vaihtelevuus eri yhdisteiden rakenteissa selittää laajaa vaihtelua fysikaaliskemiallisissa ja biologisissa aktiivisuuksissa (Routa ym. 2017). Viime aikoina kiinnostus erityisesti männyn ja kuusen fenoliyhdisteitä kohtaan on lisääntynyt, johtuen niiden antioksidanttisista ja antibakteerisista vaikutuksista.

Männyn sydänpuun fenoliyhdisteillä on havaittu voimakkaimpia antibakteerisia ominaisuuksia uuteaineanalyyseissä (Metsämuuronen ja Sirén 2019). Fenoliyhdisteiden antibakteeriset ominaisuudet ovat yleisesti olleet suurempia gram -positiivisia kuin gram -negatiivisia bakteereita kohtaan (Metsämuuronen ja Sirén 2019.)

Stilbeenit ovat dibentsyylipolyfenoliyhdisteitä, joita esiintyy monissa kasvilajeissa ja havupuissa (Hammerbacher ym. 2011). Männyissä runsaiten esiintyvä stilbeeni on nimeltään pinosylviini (Metsämuuronen ja Sirén 2019). Stilbeenipitoisuuden on havaittu olevan suurempi männyn sydänpuussa kuin pintapuussa (Routa ym. 2017). Kuusissa yleisimmin esiintyvä stilbeeni on resveratroli. Kuusen stilbeeniyhdisteet tunnetaan huonommin ja niiden antibakteerisia ominaisuuksia on tutkittu vähemmän. (Metsämuuronen ja Sirén 2019.) Latva- Mäenpää ja muut (2012) tutkivat kuusen uuteaineiden määriä juurissa, kannoissa ja kuoressa.

He havaitsivat, että kuusen stilbeeni glykosidien pitoisuudet vaihtelivat puun eri osissa. Juurissa suurin stilbeeni glykosidien, erityisesti isorhapotinin, pitoisuus oli lähellä runkoa. Ensimmäinen vaihe kuusen stilbeenien biosynteesissä on resveratrolin muodostuminen, joka myöhemmin hydroksylaatiossa muutetaan tuottamaan astringinia ja isorhapontinia (Hammerbacher ym.

2011).

Flavonoidit ovat luonnon suurin fenoliyhdisteryhmä, jotka voidaan jakaa useisiin alaryhmiin rakenteen mukaan. Eri alaryhmiin kuuluvien flavonoidien kemialliset ja biologiset ominaisuudet voivat olla hyvin erilaisia (Routa ym. 2017). Männyissä ja kuusissa esiintyy kuudenlaisia flavonoideja, joista naringeniinia ja eriodictyolia on havaittu molemmissa havupuissa. Männyn yleisimmät flavonoidit ovat kemferoli ja kversetiini, kuusen puolestaan kversetiini ja myrseeni. (Metsämuuronen ja Sirén 2019.) Flavonoidien on havaittu olevan tehokkaita antimikrobisia yhdisteitä. Antimikrobinen aktiivisuus johtuu todennäköisesti flavonoidien kyvystä muodostaa komplekseja solun ulkopuolisten ja liukoisten proteiinien kanssa. (Hyvärinen ym. 2001.) Esimerkiksi naringeniinin on havaittu estävän erityisesti gram- positiivisten bakteereiden, kuten Staphylococcus epidermidis -bakteerin, kasvua (Rauha ym.

2000). Vaikka Rauha ja muut (2000) havaitsivat flavonoidien estävän bakteerien kasvua, saattoi antibakteerinen vaikutus johtua myös muista aktiivisista uuteaineiden yhdisteistä.

2.3.4. Ligniini

Ligniini on biopolymeeri, joka sitoo puukuidut toisiinsa. Se koostuu pääasiassa kolmesta fenoliyksiköstä, monolignoneista ja muutamista hiilihydraattiosista ja sillä on monimutkainen molekyylirakenne (Calvo-Flores ym. 2015). Ligniini tukee ja suojaa soluseiniä biokemialliselta stressiltä ja estää entsymaattisen hajoamisen (Thakur ja Thakur 2014). Puun uuteaineiden lisäksi ligniinin on havaittu vaikututtavan puun antibakteerisiin ominaisuuksiin (Vainio-Kaila 2017; Vainio-Kaila ym. 2017). Ligniinin määrä vaihtelee pintapuun ja sydänpuun välillä.

Vainio-Kaila (2017) havaitsi tutkimuksessaan ligniinin myötävaikuttavan puun uuteaineiden antibakteerisiin ominaisuuksiin. Ligniini on uuteaineita pysyvämpää puupinnoilla, eikä se liukene tai hajoa yhtä helposti, jonka takia sen antibakteerinen vaikutus voidaan ajatella pysyvämmäksi verrattuna uuteaineisiin (Vainio-Kaila ym. 2017). Ligniini toimii myös merkittävänä orgaanisen hiilen varastona, joten sillä on suuri rooli maailmanlaajuisessa hiilen kierrossa (Calvo-Flores ym. 2015).

3. TYÖN TAVOITTEET

Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli tutkia männyn pinta- ja sydänpuun, kuusen ja koivun puupintojen mahdollisia antibakteerisia ominaisuuksia. Tutkimuksessa selvitettiin myös pinnoitteiden vaikutusta männyn pintapuun antibakteerisuuteen. Kontrollimateriaalina käytettiin inaktiivista lasipintaa. Tutkimus toteutettiin osana Puhdas puu -hanketta, jossa selvitettiin puupinnan hygieenisiä ominaisuuksia. Itä-Suomen yliopisto vastasi projektissa puupinnan antibakteerisuuden määrityksestä.

Näytemateriaalien pinnat kontaminoitiin ilmakontaminaatiolle luonnollisella tavalla, tutkimuskammioon tuotetun bakteeriaerosolin avulla. Kammion olosuhteet vastasivat tavanomaisia sisäympäristöolosuhteita. Tutkimuksessa käytetyt bakteerit olivat Staphylococcus epidermidis ja Bacillus aerius/licheniformis. S. epidermidis -bakteerin elinkykyisyys määritettiin Petrifilm- ja pintaviljelymenetelmällä. Bacillus aerius/licheniformis -bakteerin elinkykyisyys määritettiin Petrifilm-menetelmällä. Esikokeessa testattu ATP-menetelmä osoittautui tutkimuksen kannalta herkkyydeltään riittämättömäksi. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää:

1. Onko puulla antibakteerisia ominaisuuksia?

2. Onko männyn sydänpuu pintapuuta parempi antibakteerisilta ominaisuuksiltaan?

3. Miten eri pinnoitteet vaikuttavat puun antibakteerisuuteen?

4. AINEISTO JA MENETELMÄT

4.1. PUUMATERIAALIT

Tutkittavat puumateriaalit olivat männyn pintapuu, männyn sydänpuu, kuusi ja koivu.

Näytepalat olivat 50×50×5 mm kokoisia ja niitä säilytettiin huoneenlämmössä uudelleen suljettavissa muovipusseissa. Männyn sydänpuupaloista oli mitattu fluoresenssit, joiden mukaan palat oli luokiteltu matalan ja korkean fluoresenssin paloiksi. Alle 12 000 fluoresenssiarvon palat luokiteltiin matalan stilbeenipitoisuuden paloiksi ja yli 12 000 fluoresenssiarvon korkean stilbeenipitoisuuden paloiksi.

Männyn pinnoittamattoman pintapuun lisäksi tutkimuksessa oli mukana pinnoitettuja männyn pintapuupaloja. Pinnoitteita oli kolmea erilaista; vaha, lakka ja maali. Vahakerros oli pinnoitteista ohuin, lakka toiseksi ohuin ja maali peittävin. Puhdas puu -hankkeessa mukana ollut Tikkurila pintakäsitteli näytteet säleinä ja varsinaiset näytepalat sahattiin aihioista pintakäsittelyn jälkeen. Vahapinnoite oli Akviwax Satin ja levitysmäärä 65-70 g/m². Lakkapinnoite oli Akvilac FD-J 10 ja levitys 2×100 g/m². Maalattujen näytepalojen pinnoite oli Akvidur Primer + Argentum 20. Argentum 20 on hygieeninen erikoispintamaali, joka sisältää hopea-aktiivia (Tikkurila 2017). Maalin antibakteerisen aktiivisuuden määritys on tehty standardin ISO 22196 mukaan ja käytetyt bakteerit ovat olleet Staphylococcus aureus ATCC 6538P ja Escherichia coli ATCC 8739 (Tikkurila 2017).

4.2. BAKTEERISUSPENSION VALMISTUS 4.2.1. Staphylococcus epidermidis

Syväjäästä haettu Staphylococcus epidermidis -bakteeri viljeltiin tryptoosi-soija-agar (Sigma- Aldrich®) maljoille, joita inkuboitiin 22h±2 h ylösalaisin käännettyinä. Inkuboinnin jälkeen agarin pinnalle muodostuneet pesäkkeet kerättiin muovisilmukalla ja siirrettiin 100 ml:n steriiliin tryptoosi-soija-liemeen (Sigma-Aldrich®). Liemeä inkuboitiin 37˚C lämpötilassa ravistelijassa (100 rpm) 24h±2 h, jonka jälkeen bakteeri nuorennettiin ottamalla 1 ml uuteen 100 ml TSB-liemeen ja inkuboimalla 24h±2 h.

Inkuboitu Staphylococcus epidermidis suspensio jaettiin kahteen sentrifugiputkeen, 30 ml:aa molempiin. Suspensiota sentrifuugattiin (Biofuge Stratos, Heraeus Instruments) 10 minuuttia (4500 rpm) 21˚C lämpötilassa. Sentrifuugauksen jälkeen liemi kaadettiin pois ja lisättiin

steriiliä vettä mittaputken 30 ml merkkiin asti, sekoitettiin koeputkiravistelijassa ja sentrifuugattiin uudestaan edellä mainituilla asetuksilla. Suspensio pestiin kolme kertaa 30 ml:lla steriiliä vettä, jonka jälkeen liemi kaadettiin pois ja lisättiin steriiliä vettä 10 ml merkkiin asti. Suspensiosta tehtiin geometrinen laimennossarja koeputkiin solupitoisuuden määritystä varten ja lisättiin pisara aniliinin sinistä 1:1000 ja 1:10000 laimennoksiin. Bakteerin solupitoisuus määritettiin hemasytometrin (Fuchs-Rosenthal) avulla valitsemalla satunnaisesti 10 ruutua, joista jokaisesta laskettiin mikroskopoimalla solujen määrä. Laskettiin solupitoisuus c kaavalla 1.

𝑠𝑜𝑙𝑢𝑝𝑖𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠 (𝑐) =^(𝐿×𝑛)

𝑉 (kaava 1)

jossa L=laimennoskerroin, n=10 laskenta-alueen solumäärien keskiarvo ja V=laskenta-alueen tilavuus ml:na.

Suspensiosta tehtiin solupitoisuudeltaan 10⁶ kpl/ml laimennos generointiin, josta elinkykyisyys määritettiin Petrifilm menetelmällä ja 10⁸ kpl/ml laimennos pintaviljelymenetelmään. Petrifilm ja pintaviljely generoinnit suoritettiin eri päivinä.

4.2.2. Bacillus aerius/licheniformis

Syväjäästä haettu Bacillus aerius/licheniformis viljeltiin tryptoosi-soija-agar (Sigma-Aldrich®) maljoille, joita inkuboitiin 37˚C lämpötilassa 22h±2 h ylösalaisin käännettyinä. Inkuboinnin jälkeen pesäkkeet kerättiin muovisilmukalla ja siirrettiin 100 ml:n steriiliin fysiologiseen suolaliuokseen. Liuosta inkuboitiin 37˚C lämpötilassa ravistelijassa (100 rpm) tunti, jonka jälkeen 0,2 ml suspensiota viljeltiin pintaviljelytekniikalla peruna-agar (Sigma-Aldrich®) maljoille. Maljoja inkuboitiin ylösalaisin käännettyinä 37˚C lämpötilassa 24±2 h, jonka jälkeen maljat nostettiin huoneenlämpöön.

Maljoja pidettiin huoneenlämmössä 4-7 vuorokautta. Suspensio valmistettiin pipetoimalla 5 ml steriiliä vettä maljalle ja sivelemällä pintaa muovisilmukalla, jonka jälkeen suspensio suodatettiin selluloosasuodattimen (Black ribbon 589/1, Whatman GmbH) läpi mittaputkeen.

Bakteerin solupitoisuus määritettiin hemasytometrin (Fuchs-Rosenthal) avulla, kuten edellä on esitetty. Suspensiosta tehtiin solupitoisuudeltaan 10⁶ kpl/ml laimennos generointiin, josta elinkykyisyys määritettiin Petrifilm menetelmällä. Itiöiden määrä selvitettiin Schaeffer-Fulton värjäyksellä. Preparaatti värjättiin malakiittivihreällä ja vastavärjättiin safraniinilla.

4.3. BAKTEERIAEROSOLIN TUOTTO

Puunäytepalat ja kontrollimateriaalina toimivat lasipalat asetettiin vetokaapissa olevaan teräksiseen kammioon (kuva1) satunnaisessa järjestyksessä. Kammion pituus oli 1050 mm, leveys 200 mm ja korkeus 150 mm. Näytepalat olivat teräksisen levyn päällä, 50 mm korkeudella pohjasta. Laimennettu bakteerisuspensio kaadettiin Collison nebulizeriin (BGI Inc.), jossa suspensio muunnettiin suodatetun paineilman avulla bakteeriaerosoliksi, joka johdettiin kammioon. Paineilma suodatettiin öljynerotussuodattimen ja hiukkassuodattimen läpi. Rotametrin avulla ilmavirta asetettiin 6 l/min ja bakteeriaerosolia generoitiin tunnin ajan.

Tunnin kuluttua ilmavirta käännettiin pois ja palojen annettiin olla puoli tuntia ilman ilmavirtaa, jotta bakteerien laskeutuminen edistyi. Näytteet otettiin 0 h, 2 h, 4 h ja 24 h aikapisteissä.

Generoinnissa oli jokaisella kerralla kaksi rinnakkaista näytepalaa/materiaali kaikissa aikapisteissä. Generoinnit toistettiin kolme kertaa. Männyn sydänpuu näytepaloista näytteet otettiin 0 h, 2 h ja 24 h aikapisteissä näytepalojen pienemmän määrän takia.

Kammioon kytkettiin jatkuvatoiminen OPS-hiukkasmittari (TSI Inc. 3330), jotta aerosolin partikkelien pitoisuutta eri kokoluokissa voitiin tarkastella. Havaittujen partikkeleiden kokoluokat olivat 0,3-0,5 µm, 0,5-1 µm, 1-2 µm, 2-3 µm ja 3-5 µm. Eniten oli 0,5-1 µm kokoisia partikkeleita. Kammion kosteutta ja lämpötilaa tarkkailtiin Ruuvi Station anturin ja - ohjelman avulla (Ruuvi Innovations Ltd (Oy) /Finland) (liite 1).

Kuva 1. Generoinnin koejärjestely

Ruuvi Station

Rotametri Paineilman

suodattimet OPS

Collison nebulizer Poistoilma

4.4. BAKTEERIN ELINKYKYISYYDEN MÄÄRITYS PINNOILTA 4.4.1 Petrifilm-menetelmä

Petrifilmit (3M^TM Petrifilm^TM Aerobic count plates) kostutettiin pipetoimalla 1 ml steriiliä vettä Petrifilmin keskelle, laskemalla kansilehti ja painamalla levittäjää noin 3 sekuntia pisaran päällä. Kostutettuja Petrifilmejä säilytettiin jääkaapissa, josta ne nostettiin tuntia ennen näytteen ottoa huoneenlämpöön valolta suojattuna. Pinnoittamattomia puupaloja suihkutettiin kevyesti steriilillä vedellä ennen näytteenottoa. Tällä estettiin Petrifilmin agarin tarttuminen puupintaan kiinni. Petrifilmi painettiin näytepalan päälle ja pintaa siveltiin kevyesti. Petrifilmejä inkuboitiin 37˚C lämpötilassa 21±1 h.

Inkuboinnin jälkeen laskettiin pesäkkeiden määrä Petrifilmeillä. Pesäkkeiden määrän ollessa yli 300, laskettiin pesäkkeiden määrä yhdessä ruudussa (1 cm²) ja kerrottiin määrä kahdellakymmenellä, jolloin bakteerien lukumäärä voitiin ilmoittaa Petrifilmin 20 cm²:n kokonaispinta-alaa kohden (Kuva 2).

Kuva 2. Lasipalan pinnalta otettu Petrifilm inkuboinnin jälkeen 4.4.2. Pintaviljelymenetelmä

Steriili laimennosliuos valmistettiin 1000 ml mittapulloon punnitsemalla 0,0425 g kaliumdivetyfosfaattia (KH2PO4), 0,25 g magnesiumsulfaattia (MgSO4×7 H2O), 0,008 g natriumhydroksidia (NaOH), 0,2 ml Tween 80 detergenttiä ja lisäämällä steriiliä vettä mittapullon merkkiin asti. Laimennosliuosta pipetoitiin koeputkiin 5 ml ja 9 ml. Näytepalojen

pintoja siveltiin laimennosliuoksessa kostutetulla pumpulipuikolla kolmeen eri suuntaan, jonka jälkeen pumpulipuikko laitettiin koeputkeen, jossa oli 5 ml laimennosliuosta. Koeputkea sekoitettiin ravistelijassa, jonka jälkeen pipetoitiin 1 ml koeputkesta toiseen laimennossarjan mukaisesti. Koeputkista pipetoitiin 0,1 ml tryptoosi-soija-agar (Sigma-Aldrich®) maljoille ja levitettiin steriloidulla lasisauvalla. Kaikki laimennokset viljeltiin kahtena rinnakkaisena.

Maljoja inkuboitiin ylösalaisin käännettyinä 22h±1 h 37˚C. Inkuboinnin jälkeen maljoilta laskettiin agarin pinnalle muodostuneet pesäkkeet (Kuva 3). Mikrobipitoisuus esitettiin pesäkkeitä muodostavien yksiköiden (pmy) määränä neliösenttimetriä (cm²) kohti (kaava 2).

Määritysrajana <2 pmy/cm².

𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑏𝑖𝑝𝑖𝑡𝑜𝑖𝑠𝑢𝑢𝑠 = 𝑉×𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑏𝑖𝑝𝑒𝑠ä𝑘𝑒𝑚ää𝑟𝑖𝑒𝑛 𝑠𝑢𝑚𝑚𝑎

𝐴×𝑣𝑖𝑙𝑗𝑒𝑙𝑡𝑦𝑗𝑒𝑛 𝑙𝑎𝑖𝑚𝑒𝑛𝑛𝑜𝑠𝑡𝑒𝑛 𝑠𝑢𝑚𝑚𝑎 (kaava 2) jossa V= 5 ml ja A=25 cm².

Kuva 3. Pintaviljelymalja inkuboinnin jälkeen

5. TULOKSET

5.1. S. EPIDERMIDIS PETRIFILM-MENETELMÄLLÄ 5.1.1. Lasi, männyn pinnoittamaton pintapuu, kuusi ja koivu

Kuvassa 4 on esitetty S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien keskiarvot lasin, männyn pinnoittamattoman pintapuun, kuusen ja koivun pinnoilla Petrifilm-menetelmällä.

Puumateriaalien pesäkemäärien keskiarvot on laskettu jokaisessa aikapisteessä kolmen eri generoinnin kahdesta rinnakkaisesta Petrifilmistä, toisin sanoen kuudesta Petrifilmistä. Lasin aikapisteiden pesäkemäärien keskiarvot on laskettu neljän generoinnin kahdesta rinnakkaisesta Petrifilmistä. Kuvasta havaitaan, että pesäkemäärät vähenivät kaikilla materiaaleilla ajan kuluessa ja olivat huomattavasti pienemmät puumateriaaleilla kuin lasilla kaikissa aikapisteissä. Männyn pinnoittamattoman pintapuun, kuusen ja koivun pesäkemäärien keskiarvoissa ei puolestaan ole havaittavissa suuria eroavaisuuksia.

Kuva 4. S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien keskiarvot aikapisteissä lasin, männyn, kuusen ja koivun pinnalla Petrifilm-menetelmällä.

Kuvissa 5a-c ja 6 on esitetty S. epidermidis pesäkkeiden suhteellinen muutos pinnoittamattomien puupintojen ja lasin pinnoilla. Suhteellinen muutos on laskettu kunkin materiaalin 0 h ajanhetken pesäkemäärästä. Kuvista huomataan, että pesäkemäärien vähenemisessä oli eroja generoinneittain. Esimerkiksi generoinnissa 2 bakteerin elinkyky männyn pinnoittamattoman pintapuu pinnalla ei vähentynyt 24 h aikapisteessä samalla tavoin kuin generoinneissa 1 ja 3. Kuvasta 5a-c havaitaan myös, että 4 h aikapisteessä koivun pinnalla oli suuri vaihtelu S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärissä. Lasin pinnalla S. epidermidis pesäkkeiden suhteellisessa muutoksessa oli vähiten generointien välistä vaihtelevuutta.

0 50 100 150 200 250 300 350

Lasi Mänty Kuusi Koivu

pesäkemäärä/20cm2

0h 2h 4h 24h

Kuva 5a-c. S. epidermidis -bakteerin suhteellinen muutos männyn pinnoittamattoman pintapuun, kuusen ja koivun pinnalla ajan kuluessa Petrifilm-menetelmällä.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

a) Männyn pinnoittamaton pintapuu

generointi 1 generointi 2 generointi 3

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

b) Kuusi

generointi 1 generointi 2 generointi 3

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

c) Koivu

generointi 1 generointi 2 generointi 3

Kuva 6. S. epidermidis -bakteerin suhteellinen muutos lasin pinnalla ajan kuluessa Petrifilm- menetelmällä.

5.1.2. Pinnoitetut männyn pintapuut

Kuvassa 7 on esitetty S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien keskiarvot lasin ja pinnoitettujen männyn pintapuiden pinnoilla Petrifilm-menetelmällä. Pinnoitettujen männyn pintapuiden keskiarvot on laskettu kuten pinnoittamattomien (Kuva 4). Kuvasta havaitaan, että 0 h ajanhetkellä pesäkemäärät ovat suuret ja lähellä toisiaan, maalia lukuun ottamatta.

Maalipinnoitetun männyn pintapuun 2 h aikapisteen suuri pesäkemäärä selittyy generointijärjestelyllä. Maalipinnoitetut 2 h näytepalat jouduttiin generoimaan männyn sydänpuupalojen kanssa eri generoinnissa kuin 0 h, 4 h ja 24 h maalipinnoitetut palat koekammion rajallisen tilan takia. Voidaan kuitenkin havaita, että S. epidermidis -bakteerin elinkykyisyys ei heikkene havaittavasti 2 h jälkeen maalipinnoitetun männyn pintapuun pinnalla. Vaha ja lakka pinnoitetuilla männyn pintapuilla pesäkemäärien väheneminen on voimakkainta.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

Lasi

generointi 1 generointi 2 generointi 3 generointi 4

Kuva 7 S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien keskiarvot lasin ja pinnoitettujen männyn pintapuupalojen pinnalla Petrifilm-menetelmällä.

Kuvassa 8a-c on esitetty S. epidermidis -bakteerin pesäkkeiden suhteellinen muutos männyn pinnoitetuilla pintapuilla. Suhteellinen muutos on laskettu kunkin materiaalin 0 h ajanhetken pesäkemäärästä. Kuvasta havaitaan, että pesäkemäärät ovat 24 h aikapisteessä pienemmät vaha ja lakka pinnoitetuilla männyn pintapuilla kuin maalipinnoitetulla männyn pintapuulla.

Suhteellinen muutos generoinnissa 2 poikkeaa huomattavasti vaha ja lakkapinnoitetuilla männyn pintapuilla kahdesta muusta generoinnista.

0 50 100 150 200 250 300 350

Lasi Vaha Lakka Maali

pesäkemäärä/20cm2

0h 2h 4h 24h

Kuva 8a-c S. epidermidis -bakteerin suhteellinen muutos männyn pinnoitetun pintapuun, vahan, lakan ja maalin, pinnalla ajan kuluessa Petrifilm-menetelmällä.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

a) Männyn pinnoitettu pintapuu: vaha

generointi 1 generointi 2 generointi 3

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

b) Männyn pinnoitettu pintapuu: lakka

generointi 1 generointi 2 generointi 3

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

c) Männyn pinnoitettu pintapuu: maali

generointi 2 generointi 3 generointi 4

5.1.3. Männyn sydänpuu

Kuvassa 9 on esitetty S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien suhteellinen muutos männyn sydänpuupalojen pinnalla. Männyn korkean ja matalan fluoresenssin sydänpuupalat olivat samassa generoinnissa. Männyn pinnoittamattomia sydänpuu näytepaloja oli neljä jokaisessa kolmessa aikapisteessä, joten jokaisessa aikapisteessä pesäkemäärän keskiarvo on laskettu neljän Petrifilmin pesäkemäärästä. Suhteellinen muutos määritettiin 0 h ajanhetken pesäkemäärästä. Männyn matalan ja korkean fluoresenssin sydänpuupalojen pesäkemäärissä oli havaittavissa vaihtelua eri näytepalojen välillä. Keskihajonta oli suurempaa korkean fluoresenssin sydänpuupaloilla 0 h ja 2 h aikapisteissä kuin matalan fluoresenssin sydänpuupaloilla. Keskihajonta oli kuitenkin pienin korkean fluoresenssin sydänpuupaloilla 24 h aikapisteessä. Kuten kuvasta 9 havaitaan, 24 h aikapisteessä männyn korkean fluoresenssin sydänpuupaloilla pesäkemäärät olivat matalan fluoresenssin sydänpuupaloja pienemmät.

Kuva 9 S. epidermidis -bakteerin suhteellinen muutos männyn sydänpuun, matalan ja korkean fluoresenssin näytepalojen, pinnalla ajan kuluessa Petrifilm-menetelmällä.

5.1.4. Pesäkemäärien suhteellinen muutos eri materiaaleilla

Kuvassa 10 on esitetty S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien suhteellinen muutos kaikilla materiaaleilla Petrifilm -menetelmällä. Männyn pinnoittamattomilla ja pinnoitetuilla puupaloilla suhteellinen muutos on laskettu kolmen eri generoinnin suhteellisten muutosten keskiarvosta. Pesäkemäärien suhteellinen muutos lasin pinnalla on laskettu neljän eri generoinnin suhteellisten muutosten keskiarvosta ja männyn sydänpuupalojen suhteellinen muutos on laskettu yhden generoinnin suhteellisesta muutoksesta, kuten kuvassa 9 on esitetty.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

Männyn sydänpuu

Sydänpuu matala fluoresenssi Sydänpuu korkea fluoresenssi

Kuva 10 S. epidermidis -bakteerin suhteellinen muutos lasin, pinnoittamattomien ja pinnoitettujen puupintojen pinnoilla Petrifilm-menetelmällä.

5.2. S. EPIDERMIDIS PINTAVILJELYMENETELMÄLLÄ 5.2.1. Lasi, männyn pinnoittamaton pintapuu, kuusi ja koivu

Kuvassa 11 on esitetty S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien keskiarvot lasin, männyn pinnoittamattoman pintapuun, kuusen ja koivun pinnoilla pintaviljelymenetelmällä.

Puumateriaalien ja lasin pesäkemäärien keskiarvot on laskettu kuten kuvassa 3. Kuvasta havaitaan, että pesäkemäärät olivat huomattavasti pienemmät puumateriaaleilla kuin lasipinnalla, mikä tukee Petrifilm-menetelmällä saatua tulosta. Kuitenkin kaikilla materiaaleilla pesäkemäärät olivat huomattavasti pienemmät 24 h aikapisteessä muiden aikapisteiden pesäkemääriin verrattuna.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Suhteellinen muutos

aika (h)

Suhteellinen muutos Petrifilm-menetelmällä

lasi mänty kuusi

koivu vaha lakka

maali Sydänpuu matala fluoresenssi Sydänpuu korkea fluoresenssi

Kuva 11 S. epidermidis -bakteerin pesäkemäärien keskiarvot lasin, männyn, kuusen ja koivun pinnalla pintaviljelymenetelmällä.

Kuvissa 12 ja 13a-c on esitetty S. epidermidis pesäkkeiden suhteellinen muutos 0 h ajanhetkestä alkaen materiaaleittain. Kuvista havaitaan, että generoinneissa oli vaihtelevuutta, kuten Petrifilm -menetelmän tuloksissa. Kuvassa 12 havaitaan, että generoinnin 2 tulos poikkeaa huomattavasti kolmesta muusta generoinnista. Tämä johtuu siitä, että kyseisessä generoinnissa 0 h aikapisteessä kahden rinnakkaisen lasipalan pinnalta viljellyiden maljojen pesäkemäärässä oli huomattava ero, joka laski 0 h aikapisteen mikrobipitoisuutta. Tämän takia 2 h ja 4 h aikapisteiden mikrobipitoisuus korostuu generoinnissa 2.

Kuva 12 S. epidermidis -bakteerin suhteellinen muutos lasin pinnalla pintaviljelymenetelmällä.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Lasi Mänty Kuusi Koivu

pesäkemäärä pmy/cm2

0 h 2 h 4 h 24 h

0,20 0,40,6 0,81 1,21,4 1,61,82 2,22,4 2,62,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

suhteellinen muutos

aika (h)

Lasi

generointi 1 generointi 2 generointi 3 generointi 4