• Skip to primary navigation
  • Skip to main content
  • Skip to primary sidebar
  • Skip to footer
HAMK Unlimited

HAMK Unlimited

Julkaisuja Hämeen ammattikorkeakoulusta

  • Lehdet
        • Professional
        • Journal
        • Scientific
  • Alat
        • Ammatillinen osaaminen ja opetus
        • Biotalous ja luonnonvara-ala
        • Hyvinvointi ja sote-ala
        • Kulttuuri ja muotoilu
        • Teknologia ja liikenne
        • Yrittäjyys ja liiketoiminta
        • Muut
  • Kokoelmat
        • Avoin Häme
        • CleanExport
        • Digitalisaatio ja muutos / Digitalization and Change
        • DigiTrail
        • Employers’ perspectives on ePortfolios
        • Empowering ePortfolio Process
        • Higher education perspectives on ePortfolios
        • Innovaatiojohtaminen
        • Liikenne 4.0
        • Luomussa vara parempi
        • PoliRural – Hämeen maaseutua kehitetään tulevaisuutta ennakoimalla yhdessä
        • Problem-based learning & agropreneurship in Africa
        • Maahanmuuttajien urareitit
        • Nuoret huippumyyjät
        • Office 365 -intran käyttöönotto HAMKissa
        • Oppimisen digiagentit II
        • Students’ perspectives on ePortfolios
        • TAIKOJA
        • Uudistuva hevostalous
        • Universal Design for Learning (UDL)
        • KIITO – Kiertotalousosaamisella uudistuvaa liiketoimintaa
  • In English
        • Articles in English
        • About HAMK Unlimited
        • Instructions for writers
        • Instructions for reviewers
        • Contact editorial staff
  • Ohjeet
        • Kirjoittajan ohjeet
        • Arvioijan ohjeet
        • Info
/ HAMK Unlimited Professional / Biotalous ja luonnonvara-ala /

Mikrobit väriaineteollisuuden vallankumouksessa

Kuva: © Mohammed / Adobe Stock.

Nea Virta & Satu Kivimäki

08.01.2024
Kuuntele - Listen

Ympäristömme on täynnä ainutlaatuisia väriyhdisteitä, joiden alkuperää tulee harvoin miettineeksi. Synteettiset pigmentit ovat pitkään dominoineet markkinoita tarjoten monenkirjavia sävyjä, mutta usein niiden tuotantoprosessit ja ainesosat ovat kaikkea muuta kuin ympäristöystävällisiä. Luonnon tarjoama väripaletti ei ole ainoastaan visuaalisesti houkutteleva, vaan myös potentiaalinen ratkaisu kestävän kehityksen haasteisiin. Riittävätkö luonnonmateriaalit kuitenkaan värivallankumouksen aikaansaamiseksi?

Väriaineet ovat kautta aikojen olleet olennainen osa kulttuuria, ja niitä on käytetty tuhansien vuosien ajan muun muassa maalaamiseen ja tekstiilien värjäämiseen. 2000-luvulla värien merkitys yhteiskunnassa on noussut entistäkin suuremmaksi, ja erityisesti kuluttajamarkkinat nojaavat vahvasti väreihin. Nykyaikaisen teollistumisen myötä synteettiset väriaineet ovat ottaneet vallan markkinoista, sillä niitä voidaan tuottaa kustannustehokkaasti suuria määriä. Lisäksi synteettiset väriaineet ja pigmentit ovat tasalaatuisia ja värikylläisiä.

Synteettiset väriaineet ovat kuitenkin usein petrokemian johdannaisia, eli niitä valmistetaan uusiutumattomista raaka-aineista. Lisäksi ne voivat sisältää haitallisia yhdisteitä ja raskasmetalleja, jotka ovat vahingollisia ympäristölle ja jopa terveydelle, ja ne voivat aiheuttaa esimerkiksi allergisia iho-oireita. Synteettisten väriaineiden ympäristöä ja terveyttä kuormittavan luonteen vuoksi luonnollisten ja biopohjaisten väriaineiden suosio on herättänyt kasvavaa kiinnostusta. Luonnollisten väriaineiden perustana olevat raaka-aineet ovat uusiutuvia ja useimmiten sekä ympäristölle että ihmisille turvallisempia. Luonnolliset väriaineet ovat usein myös biologisesti hajoavia, mikä tarkoittaa sitä, etteivät ne kerry ympäristöön ja aiheuta pitkäaikaisia haittoja ekosysteemeille.

Luonnon omat väriaineet

Perinteisesti käytettyjä luonnollisten väriaineiden lähteitä ovat esimerkiksi erilaiset kasvit, sienet, mineraalit ja hyönteiset. Etelä-Amerikassa eläviä kokenillikirvojen naaraita hyödynnetään karmiininpunaisen väriaineen lähteenä, jota käytetään yleisesti elintarvikkeissa ja esimerkiksi Campari-liköörissä. Punaista väriä saadaan uutettua myös kotimaisesta verihelttaseitikistä (Cortinarius semisanguineus), joka kasvaa erityisesti mäntymetsissä. Lähi-idästä löytyvästä lapis latsuli -mineraalista jalostetaan puolestaan arvokasta ultramariinipigmenttiä, jolla on voimakas sininen väri. Suomessa kasvatetusta värimorsingosta tuotettu sininen indigo on kotimainen vaihtoehto luonnollisen siniselle pigmentille.

Luonto onkin täynnä monenlaisia väriaineiden lähteitä, ja kautta aikojen väriaineita on uutettu erilaisista luonnonmateriaaleista keittämällä. Useat kotona tai puutarhassa syntyvät jäämät, esimerkiksi marjat tai sipulinkuoret, ovat potentiaalisia väriaineiden lähteitä. Kasviperäisiä sivuvirtoja hyödyntämällä luonnonväriaineet edistävät kiertotaloutta ja mahdollistavat raaka-aineen kokonaisvaltaisemman käytön.

Luonnollisia väriaineita voidaan tuottaa myös bioreaktoreissa

Vaikka luonnollisilla väriaineilla on monia etuja, niiden tuotantoon liittyy myös ongelmia. Harva värikasvi kasvaa Suomessa luonnonvaraisesti, ja niiden viljely on sidonnainen vuodenaikoihin sekä arvokkaaseen maa-alaan, josta kilpailevat myös ruokakasvit. Uudet ja innovatiiviset lähestymistavat, erityisesti mikrobiologian alalla, avaavat kuitenkin laajempia mahdollisuuksia luonnollisten väriaineiden tuotannolle.

Mikrobeja löytyy kaikista eliökunnista, ja ne ovat elämän perusta monissa ekosysteemeissä. Levät, bakteerit ja mikroskooppiset sienet ovat osoittautuneet lupaaviksi luonnollisten väriaineiden lähteiksi. Ne pystyvät syntetisoimaan erilaisia värisävyjä, ja toisin kuin useimmat perinteiset värikasvit, monet näistä mikroskooppisista eliöistä soveltuvat hyvin myös teolliseen mittakaavaan. Yksi mikrobipigmenttien olennainen etu on kontrolloidussa ja skaalautuvassa tuotannossa, mikä lieventää perinteisten biovärien kärsimiä kausittaisia ympäristöhaasteita.

Mikrobipigmenttejä voidaan tuottaa kontrolloiduissa ympäristöissä, bioreaktoreissa (kuva 1). Näissä järjestelmissä kasvatusolosuhteita, esimerkiksi lämpötilaa, pH:ta ja ravinteiden saatavuutta, voidaan hallita pigmenttituotannon edistämiseksi. Lisäksi mikrobien tuotantoa voidaan manipuloida saannon parantamiseksi, uusien sävyjen luomiseksi ja jopa sellaisten funktionaalisten pigmenttien formuloimiseksi, joilla on esimerkiksi antioksidanttisia tai antimikrobisia ominaisuuksia.

Kuva 1. Pöytämallisessa bioreaktorissa voidaan kasvattaa mikro-organismeja pienessä mittakaavassa. Bioreaktori soveltuu erityisesti nopeisiin ja kokeellisiin kasvatuksiin, ja se tarjoaa laajan valikoiman säätömahdollisuuksia reaktorin käyttäjälle. Kuva: © Alicia Pou Calderon.

Mikroskooppisen pienet organismit luonnollisten väriaineiden lähteinä

Mikroskooppiset sienet ovat osa monimuotoista sienikuntaa, joka kattaa niin silmälle näkymättömät yksisoluiset hiivat kuin isommat itiöemiä tuottavat kantasienetkin. Mikroskooppiset homeet ja hiivat ovat olleet ihmiskunnan hyötykäytössä tuhansia vuosia, esimerkiksi leivonnassa, juomien valmistuksessa ja lääketieteessä. Ne ovat myös biotekniikan alalla yleisesti käytettyjä organismeja, sillä ne pystyvät lisääntymään nopeasti, tuottamaan suuria määriä biomassaa ja syntetisoimaan erilaisia arvoyhdisteitä, mukaan lukien pigmenttejä. Mikroskooppisten sienten tuottamat pigmentit voivat olla sekä värikylläisiä että kestäviä. Lisäksi sienillä voidaan tuottaa sellaisia värejä, joita on vaikeaa tai jopa mahdotonta tuottaa perinteisistä luonnollisten väriaineiden raaka-aineista.

Monascus purpureus on home, joka tuottaa monascuspigmenttejä, joiden väri vaihtelee keltaisesta punaiseen ja purppuraan. M. purpureusta on perinteisesti käytetty Aasiassa riisin fermentointiin, mikä tuottaa riisiin punaisen värin. Punariisinä tunnettua elintarviketta markkinoidaan ravintolisänä, ja sillä on kolesterolia alentavia vaikutuksia. Pensselihomeet, esimerkiksi Penicillium roqueforti, ovat puolestaan tunnettuja roolistaan roquefort- ja gorgonzolajuustojen valmistuksessa. Homeen tuottamat mykotoksiinit eli homemyrkyt ovat voimakkaita sinisiä pigmenttejä. Vaikka näitä mykotoksiineja ei yleensä käytetä suoraan väriaineina, ne ovat hyviä esimerkkejä siitä, kuinka mikrosienet voivat tuottaa voimakkaita eri värejä.

Mikroskooppisten sienten lisäksi myös mikrolevät tuottavat uniikkeja pigmenttejä, erityisesti fykobiliproteiineja, klorofyllejä sekä karotenoideja. Spirulina-mikrolevä on luonnollinen fykosyaniin lähde, joka on kauniin ja voimakkaan sininen pigmentti. Fykosyaniini-sinistä käytetään luonnollisena väriaineena muun muassa elintarvikkeissa ja kosmetiikassa. Lehtivihreänä tunnettu klorofylli taas on vihreä pigmentti, jonka suurimmat pitoisuudet löytyvät viherlevistä. Haematococcus pluvialis ja Dunaliella salina ovat mikrolevälajeja, jotka tuottavat karotenoidipigmenttejä eli oranssin ja punaisen eri sävyjä. Mikrolevälajeja on tuhansia, ja jokaisella lajilla on omat erityispiirteensä ja -pigmenttinsä.

Yhteistyöllä kohti ympäristöystävällisempiä ratkaisuja

Mikrobipigmenttien laajamittainen tuotanto vaatii kuitenkin vielä lisätutkimusta. Tuotantoprotokollan parantaminen, pigmenttien tasalaatuisuuden, stabiiliuden ja turvallisuuden varmistaminen sekä kustannustehokkaiden prosessien luominen ovat edellytyksiä kaupallisen mittakaavan tuotannolle. On myös tärkeää huomioida, että vaikka mikrobipigmenttien potentiaali on suuri, ne eivät riitä ainoaksi ratkaisuksi kestävän väriaineteollisuuden murroksessa.

Monimuotoiset lähestymistavat, mukaan lukien kasviperäisten raaka-aineiden ja muiden uusiutuvien resurssien hyödyntäminen, voivat yhdessä mikrobien kanssa muodostaa kestävän väripaletin tulevaisuuden tarpeisiin. Teknologian ja innovaatioiden kehittyessä etsimme tapoja, joilla voimme yhdistää sekä luonnollisten että synteettisten pigmenttien parhaat puolet luoden sekä ekologisia että kustannustehokkaita väriaineita. Tämä vaatii yhteistyötä eri toimijoiden – tutkijoiden, teollisuuden ja kuluttajien – välillä. Yhteistyö onkin avainasemassa siirtyessämme kohti ympäristöystävällisempiä ratkaisuja, joiden avulla voimme saavuttaa todellisen värivallankumouksen.

2.4.2025. Lisätty rahoittajan logo ja tiedot.


Euroopan unionin osarahoittama -logo

Tämä julkaisu on tuotettu osana FarKos- ja Bio-Osake -hankkeita. Hankkeet ovat Euroopan unionin osarahoittamia.

Kirjoittajat

Nea Virta, projekti-insinööri

Satu Kivimäki, tutkija

Kirjoittajat työskentelevät HAMK Bio -tutkimusyksikössä ja tutkivat kasvatusolosuhteiden vaikutusta mikrolevien ja mikroskooppisten sienten bioaktiivisten yhdisteiden tuottamiseen suljetuissa bioreaktoreissa. Tutkimustyön ovat mahdollistaneet BioColour-, Bio-osake-, FarKos– ja Unelmat-tutkimushankkeet.

Lähteet

Lagashetti, A. C., Dufossé, L., Singh, S. K. & Singh, P. N. (2019). Fungal Pigments and Their Prospects in Different Industries. Microorganisms, 7(12), 604. https://doi.org/10.3390/microorganisms7120604

Paillie-Jimenez, M. E., Stincone, P. & Brandelli, A. (2020). Natural Pigments of Microbial Origin. Frontiers in sustainable food systems, 4. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.590439

Sun, H., Wang, Y., He, Y., Liu, B., Mou, H., Chen, F. & Yang, S. (2023). Microalgae-Derived Pigments for the Food Industry. Marine drugs, 21(2), 82. https://doi.org/10.3390/md21020082

LISÄÄ AIHEEN YMPÄRILTÄ / RELATED POSTS

Värimorsingon kukkiaEkoluksusta luonnonväriaineista Viheliäisiä ongelmia ratkomassa – amk-henkilöstö kestävyyshaasteiden edessä Kestävää kehitystä opitaan ilmiöpohjaisesti ammatillisessa koulutuksessa Ohjauksella rakennetaan kestävää tulevaisuutta
PREVIOUS POST Understanding Man and Nature
NEXT POST Developing climate-smart solutions in interdisciplinary and multicultural teams: Student perceptions

Primary Sidebar

PYSYVÄ OSOITE / URN

https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231213154018

LISENSSI / LICENCE

Tämä teos on lisensoitu Creative Commons Nimeä-JaaSamoin 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä.

Avainsanat / Keywords

biotekniikka mikrobit tutkimus väriaineet

VIITTAUSOHJE / CITE THIS ITEM

Virta, N. & Kivimäki, S. (2023). Mikrobit väriaineteollisuuden vallankumouksessa. HAMK Unlimited Professional, 8.1.2024. https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231213154018

Footer

HAMK UNLIMITED

HAMK Unlimited on Hämeen ammattikorkeakoulun open access
-julkaisuportaali. Julkaisuista vastaa HAMKin toimituskunta.
julkaisut@hamk.fi

TIETOA SIVUSTOSTA

Alasottoilmoitus
Käyttöehdot
Saavutettavuusseloste

Häme University of Applied Sciences

Copyright © 2025 · Genesis Sample on Genesis Framework · WordPress · Log in

Sivustollamme hyödynnetään evästeitä, jotta voimme seurata sivuston käyttöä ja kehittää palveluamme. HyväksyKieltäydyLISÄTIETOJA