Maa- ja elintarviketalous 84 Maa- ja elintarviketalous 84 84 Pohjoisessa kasvatettujen yrttien arom isuus Kasvintuotanto Bertalan Galambosi ja Marja Roitto Pohjoisessa kasvatettujen yrttien aromisuus Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus Maa- ja elintarviketalous 84 112 s. Pohjoisessa kasvatettujen yrttien aromisuus Bertalan Galambosi ja Marja Roitto ISBN 952-487-034-7 (Painettu) ISBN 952-487-035-5 (Verkkojulkaisu) ISSN 1458-5073 (Painettu) ISSN 1458-5081 (Verkkojulkaisu) http://www.mtt.fi/met/pdf/met84.pdf Copyright MTT Bertalan Galambosi ja Marja Roitto Julkaisija ja kustantaja MTT, 31600 Jokioinen Jakelu ja myynti MTT, Tietohallinto, 31600 Jokioinen Puhelin (03) 4188 2327, telekopio (03) 4188 2339 sähköposti julkaisut@mtt.fi Julkaisuvuosi 2006 Kannen kuva Bertalan Galambosi Painopaikka Tampereen yliopistopaino Oy – Juvenes Print 3 Pohjoisessa kasvatettujen yrttien aromisuus Bertalan Galambosi ja Marja Roitto MTT (Maa- ja elintarviktalouden tutkimuskeskus, Kasvintuotannon tutkimus, Kasvintuotanto, Karilantie 2 A, 50600 Mikkeli, bertalan.galambosi@mtt.fi Tiivistelmä Tässä selvityksessä tarkastellaan viljeltyjen maustekasvien aromiainepitoi- suuksia ja niihin vaikuttavia tekijöitä. Aromipitoisuudella tarkoitetaan haih- tuvan öljyn pitoisuutta ja koostumusta. Yrttien viljely- ja laatututkimuksia on tehty Suomessa 1980-luvulta lähtien ja myöhemmin muissakin Pohjoismais- sa. Aineisto käsittää lähes 190 julkaisua, joista suomalaisia on yli sata. Ta- voitteena oli tutkia, luovatko pohjoiset olosuhteet edellytykset yrttien korkeil- le aromiainepitoisuuksille. Mukana on 13 mauste-, rohdos- ja aromikasvina käytettävää lajia. Pohjoisen pitkät ja valoisat kesäpäivät sekä päivä- ja yö- lämpötilojen vaihtelut luovat hyvät edellytykset aromiaineiden muodostumi- selle. Pohjoisessa kasvatettujen yrttien öljypitoisuus ja -koostumus täyttävät yleensä kansainväliset laatuvaatimukset. Valo ei kuitenkaan yksin riitä, rat- kaiseva merkitys on myös kasvukauden lämpösummalla. Pohjoisessa lyhyt kasvukausi ja alhaiset lämpötilat vähentävät kasvien satoa, joka on suoraan yhteydessä tuotettavan öljyn määrään. Aromiaineita on tarkasteltava kasvi-, vuosi- ja jopa komponenttikohtaisesti. Pohjoisten kasvilajien, kuten kuminan ja kamomillan, aromiaineiden pitoisuus ja laatu olivat yhtä hyviä kuin vas- taavien Keski-Euroopassa tuotettujen kasvien. Väinönputkella nuo ominai- suudet olivat pohjoisissa olosuhteissa jopa paremmat. Viileään ilmastoon sopeutuneiden yrttien, kuten tillin, tuoksuampiaisyrtin ja kyntelin, öljypitoi- suus ja -koostumus olivat myös erittäin hyviä jopa napapiirin korkeudella. Toisaalta piparmintun öljyn ja sen pääkomponentin mentolin pitoisuus Poh- jois-Suomessa oli alhaisempi kuin Etelä-Suomessa. Lyhyempi kasvukausi ja matalampi lämpötila vähentävät perinteisten, lämpöä vaativien Välimeren yrttien satoa verrattuna Keski-Eurooppaan. Sadon öljypitoisuus ja -koostumus täyttivät kuitenkin laatuvaatimukset. Hyvälaatuista satoa saatiin meiramista, salviasta, timjamista ja iisopista. Ainoastaan sitruunamelissan öljypitoisuus oli pohjoisessa matalampi kuin Keski-Euroopassa. Vastoin vallalla olevaa käsitystä pohjoisessa tuotettujen yrttien aromipitoi- suudet eivät yleensä olleet korkeampia kuin Keski-Euroopassa. Keski- Suomea pohjoisempana yrttiviljelyssä on kiinnitettävä huomiota erityisesti pohjoisiin oloihin sopeutuneiden lajien ja lajikkeiden valintaan, lämpöä li- säävien viljelyteknisten menetelmien, kuten harsojen ja katteiden, käyttöön sekä sadonkorjuun ajoittamiseen. Siten Suomessa voidaan tuottaa laadultaan hyvää yrttiraaka-ainetta monipuolisesti hyödynnettäväksi. Avainsanat: maustekasvit, öljypitoisuus, pohjoinen sijainti, vertailu Keski- Eurooppaan 4 Aroma content of herbs in the North Bertalan Galambosi ja Marja Roitto MTT Agrifood Research Finland, Plant Production Research, Plant Production, Karilantie 2A, 50600 Mikkeli, bertalan.galambosi@mtt.fi Abstract In the 1980’s first in Finland and later in other Scandinavian countries several cultivation and quality experiments have been carried out on aromatical herbs. This survey summarizes data of the aroma content in herbs grown under Nordic climatic conditions and other effective factors. In this review the term aroma means the essential oil content and composition of the herb species. The reviewed material covers nearly 190 publications, of which 100 have been published in Finland . This study includes 13 plant species used as herbs, spices and medicinal plants The aims of this study were to evaluate whether the Nordic climate improves the aroma content and quality of the herbs. The long days in the north and the differences between day and night tem- peratures provide good conditions for the formation of aromatic compounds in the herbs. The essential oil quality and composition in herbs cultivated in the north usually meet the requirements of international quality standards. The crucial factor for the accumulation of biomasses and secondary metabo- lites in herbs is the effective temperature sum. In the north the short and cool growing season diminishes the biomass yield, which is strongly associated with the oil yield. The aromatic compounds are formed as a result of compli- cated processes. Therefore the evaluation of plant species and even specific oil components should be made species by species or even by individual aro- matical compounds. The aroma content and quality in the endemic plant species grown in the north were as good (caraway, camomile) or even better (angelica) than in plants cultivated in the Central Europe. Herbs that were adapted to the cool climate (dill, dragonhead, savory) had a high essential oil content and good quality of the oil, even above the Arctic Circle. On the other hand, the oil content and its menthol concentration in peppermint were lower in Northern Finland compared with Southern Finland. Short and cold growing season in the North reduced the yield of conventional herb species (marjoram, salvia, thyme and hyssop) that require warmth, even though oil concentration and composition gained a good quality. The essential oil concentration in lemon balm was lower in the north than in the Central Europe. Contrary to the general belief, the herbs cultivated in the north are not usually more aromatic compared with herbs grown in Central- Europe. However, 5 except in the very north areas, it is possible to produce herbal raw material with good quality for multifaceted exploitation. In Central Finland or in more northern latitudes special attention should be paid to the use of species or varieties adapted in the northern climate, and to timing the harvest. Cultiva- tion techniques which increase the warmth during the growing seasons can be useful (e.g. clothes, mulches). Key words: herbs, essential content, Nordic latitudes, comparison to Central Europe 6 Alkusanat Pohjoisilla leveyspiireillä kasvavat yrtit ovat aromeiltaan parempia kuin vastaavat etelässä viljellyt kasvit. Tällainen mielikuva pohjautuu 1970-luvulla Skandinavian maissa tehtyyn tutkimukseen, jonka tavoit- teena oli tutkia kasvupaikan vaikutusta kasvien laatuun. Tutkimuksen suomalaiset osallistujat vertailivat Etelä- ja Pohjois-Suomen oloissa viljeltyjä kasveja ja mukana oli muutama maustekasvikin (Hårdh & Hårdh 1972a, Hårdh 1978). Silloisissa kokeissa Suomessa viljellyn meiramin aromiainepitoisuus oli suurimmillaan pohjoisimman koepaikan kasvihuoneessa ja lähes yhtä paljon aromiaineita kertyi Etelä-Suomessa avomaalla kasvanee- seen meiramiin. Leveyspiirin ei kuitenkaan todettu vaikuttavan minttu- jen aromiainemääriin. Käsitys viljelyalueen sijainnista johtuvasta aro- misuuden paremmuudesta oli kuitenkin havaittavissa 1970- ja 1980- luvun mediassa. Tietoja pohjoisten ilmasto-olojen vaikutuksista kasvien sisäiseen laa- tuun on koottu aiemmin ainoastaan yhteen kirjallisuuskatsaukseen, jossa aromiaineita käsiteltiin vain osana kasvien sisäistä laatua (Linden 1989). Em. analyysi kattaa vuoteen 1987 asti julkaistut tutkimukset, mutta sen jälkeen on julkaistu paljon uusia tuloksia yrttikasvien vilje- lystä ja laadusta pohjoisissakin oloissa. On siis syytä tarkastella tätä ns. ”latitudi- ilmiötä” uudelleen. Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on selvittää, luovatko pohjoi- set kasvuolosuhteet edellytykset aromikkaampien yrttikasvien tuotan- toon verrattuna eteläisempiin leveysasteisiin? Kirjallisuusselvitys on suoritettu Boreal Herb Center Mikkeli – hankkeessa. Kirjoittajat esittävät suuret kiitoksensa Helsingin yliopiston Farmasian tie- dekunnan dosentille, Yvonne Holmille ja Soveltavan Biologien laitoksen do- sentille Leena Lindenille käsikirjoituksen lukemisesta ja arvokkaista kom- menteista. 7 Sisällysluettelo 1 Johdanto ...................................................................................................10 2 Aineisto ja menetelmät.............................................................................12 2.1 Yrttikasvit ja valintakriteerit .............................................................12 2.2 Mitä aromiaineet ovat........................................................................13 2.3 Vertailun vaikeuksia..........................................................................14 2.4 Koepaikkojen maantieteellinen sijainti .............................................15 3 Tilli (Anethum graveolens L.) ..................................................................16 3.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus ..................................................16 3.2 Kasvupaikan leveysasteiden vaikutus aromiaineiden määrään avomaalla ..................................................................................................18 3.2.1 Tillin kasvatuskaappitutkimukset............................................21 3.2.1.1 Valon määrä ..............................................................21 3.2.1.2 Valon laatu ................................................................22 3.2.1.3 Päivän pituus .............................................................22 4 Kumina (Carum carvi L.) ........................................................................24 4.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus ..................................................24 4.2 Luonnon ja viljellyn kuminan vertailu ..............................................25 4.3 Kuminan laatu eri kasvupaikoilla......................................................27 4.3.1 Yhden kannan vertailu eri paikoissa .......................................27 4.3.2 Useiden kantojen vertailu yhdessä paikassa............................28 4.3.3 Useiden kantojen vertailu eri viljelypaikoilla .........................29 4.4 Kuminakokeiden yhteenveto.............................................................30 5 Väinönputki (Angelica archangelica L.) .................................................31 5.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus ..................................................31 5.2 Väinönputken laatu eri kasvupaikoilla ..............................................33 5.2.1 Saman kannan vertailu eri viljelypaikoilla..............................35 8 5.2.2 Väinönputkipopulaatioiden vertailuja .................................... 38 6 Piparminttu (Mentha x piperita L.) ......................................................... 40 6.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus.................................................. 40 6.2 Tutkimukset maailmalla ................................................................... 41 6.3 Piparminttutukimukset Suomessa .................................................... 43 6.4 Fotoperiodin ja lämpötilan vaikutus minttujen öljypitoisuuden....... 45 6.5 Piparminttu: yhteenveto.................................................................... 46 7 Kamomilla (Matricaria recutita L.)........................................................ 46 7.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus.................................................. 46 7.2 Kamomillatutkimukset Euroopassa.................................................. 47 7.3 Kasvupaikan vaikutus kamomillan kukkasatoon ja laatuun............. 49 7.4 Lajiketestaukset Skandinaviassa ...................................................... 52 7.5 Yhteenveto kamomillasta ................................................................. 54 8 Meirami (Origanum majorana L.) .......................................................... 54 8.1 Meiramin merkitys ja kemiallinen koostumus ................................. 54 8.2 Viljelytutkimukset Suomessa ........................................................... 55 8.3 Lajikevertailut Suomessa ................................................................. 59 9 Mäkimeirami tai oregano (Origanum vulgare L.)................................... 61 9.1 Kasvin merkitys ja taksonomia ........................................................ 61 9.2 Viljelytutkimukset Suomessa ........................................................... 62 9.2.1 Lajikkeiden vertailu Suomessa............................................... 66 10 Sitruunamelissa (Melissa officinalis L.).................................................. 69 10.1 Kasvin merkitys ja kemiallinen koostumus...................................... 69 10.2 Tutkimukset Suomessa..................................................................... 70 11 Salvia (Salvia officinalis L.).................................................................... 72 11.1 Kasvin merkitys ja kemiallinen koostumus...................................... 72 11.2 Viljelytutkimukset Suomessa ........................................................... 73 11.2.1 Salvian lajiketestaukset Suomessa ......................................... 75 12 Kynteli (Satureja hortensis L.)................................................................ 76 9 12.1 Kyntelin merkitys ja kemiallinen koostumus ....................................76 12.2 Viljelytutkimukset Suomessa ............................................................77 12.3 Lajikevertailut Suomessa ..................................................................78 13 Timjami (Thymus vulgaris L.) .................................................................79 13.1 Kasvin merkitys ja kemiallinen koostumus.......................................79 13.2 Viljelytutkimukset Suomessa ja Norjassa .........................................81 13.2.1 Timjamin lajikevertailut Suomessa .........................................83 14 Iisoppi (Hyssopus officinalis L.) ..............................................................84 14.1 Kasvin merkitys ja kemiallinen koostumus.......................................84 14.2 Viljelytutkimukset Suomessa ............................................................84 14.2.1 Kanta- ja lajiketutkimukset Suomessa ....................................86 15 Tuoksuampiaisyrtti (Dracocephalum moldavica L.) ...............................87 15.1 Kasvin merkitys ja kemiallinen koostumus.......................................87 15.2 Viljelytutkimukset Suomessa ............................................................88 15.3 Lajikevertailut Suomessa ..................................................................90 16 Yhteenveto ...............................................................................................91 16.1 Kasvivalinta.......................................................................................92 16.2 Ekologinen ja ekonominen optimi ....................................................93 16.3 Kohdekasvien ryhmittely ..................................................................94 16.3.1 Välimeren alueen lajit .............................................................94 16.3.2 Pohjoisiin olosuhteisiin hyvin adaptoituneet vai sopeutuneet, kylmää kestävät lajit ..........................................................................95 16.3.3 Suomen luonnon alkuperäisiä lajeja........................................96 16.4 Loppujen lopuksi...............................................................................96 17 Kirjallisuus ...............................................................................................97 10 1 Johdanto Suomalainen hyvinvointiyhteiskunta kehittyi vuosien 1960-80 aikana voi- makkaasti. Intensiivinen kaupungistuminen on tuonut esille vastakkaisia, ns. pehmeitä arvoja, joista eräs on luonnonlääkkeiden ja mausteiden suosion kasvu. Alkusanoissa mainituilla yrttikasvien latituditutkimuksilla oli merkit- tävä liikkeellepaneva rooli ja vaikutus Suomen yrttialan kehitykseen vuosina 1980-2004. Suomessa aloitettiin uusia yrttituotantoon kohdistuvia tutkimus- ja kehittämishankkeita. Kehityksen kulku oli seuraava: 1980-82: Mausteyrttien viljely ja erilaisten niistä jalostettujen tuotteiden tuo- tanto alkoi muutamien viljelijöiden aloitteesta, jotka ennakoivat tähän kasvi- ja tuoteryhmään tulevaisuudessa kohdistuvan mielenkiinnon. Heitä ovat mm. Virpi Cormier, Frantsilan yrttitilan perustaja, Ursula Pelttari, tuoreyrttejä kasvattava puutarhuri ja Väinö Laiho, sinappiviljelyn uranuurtaja. 1983-1988: Viljelijöiden lisäksi heräsi Helsingin yliopiston Puutarhatieteen laitoksen professorin Erkki Kaukovirran ja Farmasian laitoksen professorin Max von Schantzin kiinnostus aiheeseen, ja heidän laitoksissaan nuoret tutki- jat alkoivat työskennellä rohdosyrttien parissa, mm. Seija Hälvä, Heikki Vuo- rela ja Yvonne Holm. Tänä aikana toteutettiin Suomessa kaksi merkittävää tutkimusprojektia: Suomen Akatemian Maustekasviprojekti 1983-1985 (Mä- kinen ym. 1986) ja Helsingin Yliopiston ns. Puumalan projekti 1984-1988 (Galambosi ym. 1991a). Kansallisin voimin rahoitetut tutkimusprojektit tuot- tivat uusia kotimaisia tutkimus- ja viljelytuloksia sekä välittivät viljelijöille runsaasti ulkomaalaisia tutkimustuloksia. 1991-1995: Tutkimustulosten julkaisemisen ja levittämisen jälkeen alkoivat viljelijät kiinnostua. Viherkesantotukijärjestelmän turvin monet tutustuivat yrttikasvien viljelyyn omilla tiloillaan. Tässä vaiheessa alkoi sinappi- ja ku- minaviljelijöiden kaupallinen järjestäytyminen (Arctic Taste Oy, Trans Farm Oy), ja yrttien viljelypinta-alat alkoivat nousta. Vuosina 1984-1990 yrttejä viljeltiin 100-200 ha:lla, vuonna 1996 ala oli jo 2235 ha. Silloin julkaistiin ensimmäiset, kotimaisiin tuloksiin perustuvat viljelyoppaat (Lääperi 1995, Galam bosi 1993, 1995). Mikkelissä MTT/Ekologisen tuotannon ja Helsingin yliopiston Maaseudun tutkimus- ja koulutuskeskuksen yhteistyönä koulutettiin yrttialan tutkijoita, opettajia, erikoisneuvojia ja yrittäjiä, yhteensä yli kolmesataa henkilöä (Aro & Galambosi 1992, Galambosi 1994a, 1994b.) 1995-2001: Euroopan Unioniin liittymisen jälkeen perustettiin eri puolilla maata alueellisen rahoituksen turvin yrttiprojekteja, joiden määrä oli ensim- mäisen ohjelmakauden aikana yhteensä lähes 50. Merkittäviä kehittämisko- konaisuuksia olivat esim. Lapin luonnontuotealan kehittämisohjelma (Mäki- talo & Jankkila 1999, Oulun yliopiston POHERIKA –projekti (1996) ja MTT/Ekologisen tuotannon kylmäkestävien rohdoskasvien viljelyprojektit. 11 Tilastojen mukaan yrttikasveja viljeltiin noin 1200-1500 tilalla. Useat kehit- tämisprojektit keskittyivät yrttikasvien erilaisiin jatkojalostusmenetelmiin (kuivatus, haihtuvien öljyjen tislaus). Koska näin pohjoisessa yrttikasvien viljely-, tuotanto- ja jatkojalostuskoke- mukset puuttuivat melkein täysin, tilliä ja persiljaa lukuun ottamatta, tutki- muksella oli merkittävä rooli yrttialan kehittämisessä. Suomen Akatemian maustekasviprojektin jälkeen Helsingin yliopiston yrttitutkimus kohdistui mm. pietaryrttiin, kuminaan ja kitupellavaan. Yliopistossa on valmistunut myös tillin aromiaineita käsittelevä väitöskirja (Hälvä 1993). Turun yliopis- ton väitöskirjatutkimuksissa selvitettiin väinönputken (Ojala et al. 1986), tillin (Huopalahti 1985) ja muiden yrttikasvien, kuten iisopin (Kerrola et al. 1994a) ja väinönputken (1994b, 1994c) biologiaa ja aromiaineisuutta sekä mahlan ja luonnon marjojen siemenöljyjen ominaisuuksia (Kallio,1989). Kuopion yliopistossa selvitettiin nokkosen nitraattipitoisuuden vaihtelua (Peura & Koskenniemi, 1985) ja tehtiin laaja kartoitus pohjoisten luonnon- kasvien sisältämistä vaikuttavista aineista (Lindberg 1993). Joensuun yliopis- tossa tutkittiin luonnonkasvien hiostusominaisuuksia ja myös pajujen salisii- lipitoisuuden vaihtelua (Julkunen-Tiitto & Meier 1992). Oulun yliopiston POHERIKA-projektissa (1996) on tutkittu vuodesta 1996 alkaen pohjoisiin olosuhteisiin sopivien rohdoskasvien biologiaa, viljelyä, markkinointia ja pieniyritystoimintaa. Aiheesta on valmistunut väitöskirjoja (Tolonen 2003 ja Aflatuni 2005 ). Yrttialan kehittyessä suomalainen teollisuus alkoi myös kiinnostua kotimais- ten raaka-aineiden käytöstä. a) Rohdoskasvien ylikriittinen uutto alkoi teollisuusmittakaavassa Aromtech Oy:ssä Torniossa yhteistyössä Turun yliopiston kanssa b) Oulun yliopiston prosessitekniikan laitoksella kehitettiin pienyrityk- selle sopivia laitteita c) CRS Biotech Oy Oulussa kehitti sianpuolukasta kosmetiikkateolli- suuden raaka- aineita ja tuotteita d) Lääketehtaiden osalta öljypellavaan perustuva monipuolinen tuote- kehitys alkoi Valioravinto Oy:n ja Elixi Oy:n yhteistyönä e) Hankintatukku Oy on pitkään tukenut uusien rohdoskasvien kotiutu- mistutkimusta MTT/Ekologisessa tuotannossa ja yritys käyttää koti- maisia raaka-aineita tuotteissaan. f) Pharmia Oy:n, Hankintatukku Oy:n ja MTT:n tutkijoiden yhteistyönä on kehitetty eräille rohdoskasveille, kuten punahatulle ja mäkikuis- malle Good Agricultural Practice –säännöt (CGAP). 12 g) Useiden kehittämisprojektien ansiosta rakennettiin muutamia yrttiöl- jytislaamoja, ja aloitettiin kotimaisen tillin, väinönputken ja minttuöl- jyjen tislaus. h) Trans Farm Oy on menestyksellisesti organisoinut kuminan tuotantoa Suomessa, ja nykyisin suomalaisen kuminan osuus maailman kumi- nan kulutuksesta on 5-8 %. Suomen yrttialan kehitys on ollut merkittävä, ja yrttikasvien tuotannosta on nykyisin muodostunut uusi, pysyvä maatalouden erikoistuotantosuunta. Vuonna 1984, jolloin ensimmäinen tutkimusprojekti aloitettiin, yrttien vilje- lypinta-ala Suomessa oli 74 ha. Vuonna 2006 se on 13 000 ha (Puutarhayri- tysrekisteri 2004). Tutkimus- ja kehittämistoiminta on tuottanut paljon uusia tuloksia, jotka luo- vat edellytyksiä ja pohjaa myös tämän aromisuusselvitykseen tekemiseen. 2 Aineisto ja menetelmät 2.1 Yrttikasvit ja valintakriteerit Kirjallisuustutkimukseen valittiin 13 kasvilajia, joista suurin osa kuuluu huu- likukkaiskasveihin (Lamiaceae) tai sarjakukkaiskasveihin (Apiaceae). Asteri- kasveista (Asteraceae) on mukana vain kamomilla. Kasvien valinta perustuu osittain lajien taloudelliseen tärkeyteen ja viljelyn laajuuteen. Valitut lajit löytyvät viljelyoppaista (Lehtonen 1989, Galambosi 1995, Lääperi 1995). Kotimaisissa viljelykokeissa on mitattu paljon myös yrttien aromiaineiden pitoisuuksia. Tärkeä lajikohtainen valintakriteeri oli myös riittävä määrä aromisuuteen liittyviä tutkimuksia, erityisesti suomalaisessa kirjallisuudessa. Kotimaisissa viljelykokeissa on tutkittu kuminaa, väinönputkea ja kamomil- laa, mutta myös kylmänkestäviä tulokaslajeja (tilli, minttu, kynteli, am- piaisyrtti). Tutkimusaineistoa on kertynyt runsaasti myös perinteisistä, Väli- meren alueelta kotoisin olevista maustekasveista. Näitä lajeja ovat meirami, mäkimeirami, sitruunamelissa, timjami, salvia ja iisoppi. Yllämainittujen lajien lisäksi Suomessa on tutkittu muitakin yrttilajeja, mutta ne eivät soveltuneet tähän katsaukseen. Esimerkiksi korianterin sato, laatu ja viljelyvarmuus on osoittautunut Suomessa epävarmaksi, ja tämän lajin vaa- tima lämpösumma on korkea (Galambosi ym. 1999). Basilikan viljely tapah- tuu vain kasvihuoneissa (Pessala et al. 1996). Anisiisopin, siankärsämön ja ranskalaisen rakuunan osalta ei ollut riittävää määrää julkaistua vertailutut- kimusaineistoa (Svoboda et al. 1995, Cernaj et al. 1991, Putievski et al. 1998). 13 2.2 Mitä aromiaineet ovat Aromiaineet, ensisijaisesti aromikkaat haihtuvat öljyt, kuuluvat kasvien se- kundääriyhdisteisiin. Sekundääriyhdisteinä pidetään muita kuin primaariai- neenvaihdunnan tuloksena syntyviä sokereita, proteiineja yms. Nimestään huolimatta sekundääriyhdisteet eivät ole tarpeettomia, vaan ne osallistuvat kasvin elintoimintoihin ja/tai ovat kasvin rakennekomponentteja. Hiltusen ja Holmin mukaan (2000) monien yrttien vaikuttavina aineosina toimivat isoprenoidit ja fenoliset yhdisteet. Isoprenoidit ovat tärkeitä yrttien haihtuvien öljyjen aineosia. Kasvien haihtuva öljy voi sisältää lukuisia erilai- sia yhdisteitä, ja öljyn koostumus on kullekin lajille tyypillinen (Taulukko 1). Haihtuvien öljyjen pitoisuuksille ja komponenteille onkin asetettu lajikohtai- sia vaatimuksia. Taulukko 1. Yrttien haihtuvien öljyjen pitoisuudet ja tärkeimmät komponentit Kasvi Öljypit %) Pääkomponentit Kirjallisuus Salvia 1,5 - 2,5 α-tujoni, β-tujoni, 1,8-sineoli, kamferi, β- karyofylleeni, bornaoli, Hiltunen-Holm, 1997 Kynteli 0,4 - 3,5 Karvakroli (40 - 80%), γ-terpineeni (19 - 43 %) Schantz et al. 1987 Sitruuname- lissa 0,02- 0,2 sitraali a ja b (geraniaali ja neraali), sitro- nellaali, geranioli, neroli, karyofylleeni ja karyofylleniepoksidi Hiltunen-Holm, 1997 Oregano 0,1- 0,4 öljyn koostumus vaihteleva alalajista riippuen.Toiset alalajit sisältävät runsaasti fenoleita kuten tymolia ja karvakrolia, toiset terpeenihiilivetyjä Hiltunen- Holm, 1997 Iisoppi 0,2 - 1,2 pinokamfoni (7 - 12 %), isopinokamfoni (32 - 54 %), α- ja β-pineeni, kamfeeni ja α- terpineeni Schantz et al. 1987 Piparminttu 0,5 - 4,0 mentolia 30,0 - 55,0 %, mentonia 14,0 - 32,0 %, mentyyliasetaattia 2,8 -10,0 %, mentofuraaneia 1,0 - 9,0 %, pulegonia <4.0 %. Hiltunen-Holm, 1997 Meirami 0,5 - 3,0 α--terpineeni, γ-terpinineeni (7 - 11%), terpinen-4-oli, sabineeni, linaloli (30 - 40 %), karvakroli, cis- ja trans- sabineenihydraatti (17 - 25 %) Nykänen 1986a Kamomilla 0,3 - 1,5 alfa-bisabololi, bisabololoksidi A, B ja C, bisabolonoksidi, matrisiini (kamatsuleeni) 2 - 12 %, flavonoideja, disykloeetterit, Hiltunen-Holm, 1997 Timjami 1,2 tymolia ( 30 - 70 %), karvakrolia (3 - 15 %) Hiltunen-Holm, 1997 Väinönputki 0,2 - 1,5 alfa-pineeni (14 - 31 %), alfa-fellandreeni (2 - 15 %=), beta-felandreeni (10 - 30%), 3-kareeni, Forsen, 1979 Tilli (lehti) 0,3 - 0,5 α-fellandreeni( 25 - 47 %), β-fellandreeni( 7 - 10%), hydroxybenzofuraani (11-31 %). α-pineeni, β-pineeni, limoneeni, myristiini, p-symeeni Huopalahti- Linko,1983 Kumina 3,0 (+)-karvonia 46 - 65 %, limoneeni n. 30 % Hiltunen-Holm, 1997 Tuoksuam- piaisyrtti 0,1 - 0,7 geraniaali (14 - 43 %), geranyyliasetatti (15 - 65%), neraali (8 - 28 %), geraniol (4 - 27 %) Schant et al. 1987 14 Isoprenoidit muodostuvat mevalonihapporeittiä pitkin. Isoprenoideja ovat terpeenit, joita ovat mono-, seskvi- ja diterpeenit. Niitä esiintyy öljyissä hiili- vetyinä tai alkoholeina, aldehydeinä, ketoneina tai karboksyylihappoina. Ha- pot ja alkoholit voivat edelleen muodostaa estereitä. Kasveissa monoterpeenit ovat joko vapaina, vesihöyryllä tislautuvina terpeeneinä tai sokereihin sitou- tuneina, tislautumattomina terpeeniglykosideina, mm. sitruunamelissassa ja iisopissa (Hiltunen & Holm 2000). Limoneeni on eräs yleinen monoterpeeni, josta muodostuu hapettamalla edelleen karvonia. Karvoni on kuminalle tyy- pillinen yhdiste, mutta sitä esiintyy myös tietyillä minttulajeilla. Seskviter- peenit ovat monoterpeenien ohella aineosina lähes kaikissa haihtuvissa öl- jyissä. Monilla seskviterpeeneillä on farmakologisia vaikutuksia. Tällainen on esimerkiksi kamomillan kamatsuleeni. Kasvien fenolit ovat aromaattisia yhdisteitä ja ne muodostuvat sikimihappo- aineenvaihdunnan tuloksena. Fenolit ovat kemiallisesti hyvin monimuotoinen ryhmä. Yrtit voivat sisältää yksinkertaisia fenoleita, kuten esim. tillin apioli tai timjamin tymoli sekä rakenteeltaan monimutkaisempia fenyylipro- paanijohdannaisia kuten ligniineja ja flavonoideja. Yksinkertaiset aromiai- neet ovat kasveissa hyvin yleisiä ja ne esiintyvät joko vapaina tai yleisimmin estereinä. 2.3 Vertailun vaikeuksia Aromiaineiden muodostuminen on hyvin monimutkainen prosessi, johon kasveissa vaikuttavat sekä vallitsevat kasvuolot että kasvin sisäiset tekijät. Pohjoisessa kasvukauden aikana vallitseva pitkä päivä, melko alhainen läm- pötila sekä päivä- ja yölämpöjen välinen vaihtelu luovat edellytykset myös aromiaineiden muodostukselle. Toisaalta pohjoisessa monien yrttilajien kas- vua rajoittavat kasvukauden lyhyys, päivän pituus ja alhaiset lämpötilat. Kasvukausien välinen vaihtelu voi olla melko suurta johtuen erilaisista läm- pötila, valo- ja sadeolosuhteista. Eri lajikkeiden ja kantojen öljypitoisuus ja/tai öljyn koostumus voivat olla erilaisia. Useilla kasvilajeilla voidaan ero- tella myös kemotyyppejä, joiden haihtuvan öljyn kemiallinen koostumus on tyystin erilainen. Kasvin kehitysvaihe vaikuttaa haihtuvan öljyn pitoisuuteen ja koostumukseen. Valo on tärkeä tekijä aromiaineiden muodostuksen kannalta. Tutkimuksissa on selvitetty päivänpituuden, valon voimakkuuden ja valon laadun merki- tystä aromiaineiden muodostuksessa (kts. tilli, piparminttu, kumina). Toiset kasvilajit vaativat kukkiakseen lyhyen yön eli pitkän päivän ja toiset vastaa- vasti pitkän yön eli lyhyen päivän. Useimmat Suomessa viihtyvät kasvit ovat pitkän päivän kasveja. Viljelyolosuhteet ja -tekniikka kuten lannoitus, katteiden käyttö (kts. meira- mi) vaikuttavat myös aromiaineiden määrään kasveissa. Erilaiset uutto- ja analyysimenetelmät voivat tuottaa samasta kasvinäytteestä erilaisia tuloksia. 15 Ideaalisessa tilanteessa vertailututkimuksen kasvilajien tulisi olla samaa laji- ketta tai alkuperää. Viljelyolosuhteiden tulisi olla vertailukelpoisia (maaperä, lannoitus). Kasvien tulisi olla samalla tavalla jatkokäsiteltyjä (samanlainen osuus lehdestä ja varresta, kuivausmenetelmät jne.). Uutto- ja mittausmene- telmien tulisi olla vertailukelpoisia. Myös koejärjestelyiden tulisi olla sellai- sia, että ne täyttävät tilastollisten testien edellyttämät vaatimukset. Tähän kirjallisuuskatsaukseen pyrittiin etsimään edellä mainitut vaatimukset täyttäviä julkaistuja tutkimuksia. On kuitenkin todettava, että selvityksen tekijöillä oli vaikeuksia kerätyn tutkimusaineiston arvioinnissa. Tutkimuksia oli suoritettu eri ajankohtina, eri maissa ja erilaista kasvimateriaalia käyttäen. Kriteerejä vastaavia tutkimuksia oli suhteellinen vähän. 2.4 Koepaikkojen maantieteellinen sijainti Tutkimukset ovat suurelta osin ns. vertailututkimuksia, joissa samaa kasvila- jia viljellään eri leveysasteilla ja tutkitaan leveysasteiden vaikutusta kasvuun, biomassaan ja myös sadon haihtuvan öljyn määrään ja koostumukseen. Ver- tailukokeista suuri osa on suomalaisten tekemiä tai sellaisia kokeita, joissa Suomen koepaikat olivat yhtenä vertailukohteena. Vaikka melkein jokaisessa esitetyssä kokeessa annetaan yksityiskohtaisia tietoja koeolosuhteista, kirjal- lisuusselvityksen päätavoitteen, eli latityydi- vertailun osalta olisi hyödyllistä antaa koepaikoista yleiskuvaa. Taulukoon 2. on koottu tärkeimpien koepaikkojen maantieteellinen sijainti, alueen vuoden keskilämpötila ja auringonpaistetuntien määrä. Norjaa ja Ruotsia koskevissa tutkimuksissa leveysastetiedot esitellään tuloksien yhtey- dessä. Taulukko 2. Koepaikkojen leveysasteet tutkituissa suomalaisissa julkaisuissa. (CLINO 1996, Ilmatieteen laitos 2002). Alue Kopeaikka/maa Koordinaatit Vuoden keski- Aurinkon- N E lämpötila °C tunti/v Lähi-itä Kairo, Egypti 30° 10 31° 15 21,4 3298.9 Bet Dagan, Israel 32° 32 35° 10 19,1 3309.7 Ismir, Turkki 38° 25 27° 10 17,7 Keski-Eurooppa Budapest, Unkari 47° 28 19° 05 10,4 1934.4 Kerepestarcsa, Unkari 47° 31 19° 15 9,1 Weihenstephan, Freising, Saksa 48° 30 11° 40 7,8 1659.9 Skotlanti Edinburg, Air, 55° 28 4° 33 8.5 1285.4 Etelä-Suomi Helsinki 60° 15 25° 00 4,5 1782.5 Piikkiö 60° 23 22° 33 5,1 Turku 60° 26 22° 11 4,8 1766.0 Sahalahti 61° 29 24° 20 Puumala 61° 40 28° 15 3,6 Mikkeli 61° 44 27° 18 3,4 1671 16 Alue Kopeaikka/maa Koordinaatit Vuoden keski- Aurinkon- N E lämpötila °C tunti/v Keski- Suomi Laukaa 62° 20' 25° 59 3,4 1655.0 Ilomantsi 62° 52 31° 15 2,1 Pohjois- Suomi Ruukki 64° 41 25° 06 2,3 1698 Keminmaa 65° 47 24° 35 1,2 Rovaniemi 66° 32 26° 01 0,0 1569 Meltosjärvi 66° 31 24° 40 Kittilä (Kaukoinen) 67° 40 25° 46 -0,7 Inari (Muddusjärvi, Kaamanen) 69° 04 27° 07 -1,1 1279 Kevo, Utsjoki 69° 45 27° 02 3 Tilli (Anethum graveolens L.) 3.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus Tilli on yleinen kotipuutarhojen mausteyrtti, ja sitä käytetään ruokien maus- tamiseen sekä tuoreena että kuivattuna. Keski- ja Etelä-Euroopassa tilliä vil- jellään siemensadon vuoksi. Tillin merkitys lääkekasvina on vähäisempi. Ensisijaisesti siemeniä käytetään laukaisemaan kouristuksia, jotka syntyvät virtsanerityksen ja kaasunmuodostusten takia. Tillissä aromi muodostuu haihtuvista öljyistä, joita saadaan sekä herbasta että siemenistä. Öljystä on määritelty lähes 40 komponenttia (Taulukko 3). Tär- keimpiä vaikuttavia aineosia ovat anetofuraani (benzofuranoidi), α- fellandreeni, β-fellandreeni, α-pineeni, β- pineeni, limoneeni, myrstisiini ja p-symeeni. Eniten öljyä on kukinnoissa ja siemenissä. Tillin siemenet sisältävät tavalli- sesti öljyä 2-4 %, ja pääkomponenttina on tällöin karvoni. Tillin siemenistä saatava öljy muistuttaakin aistinvaraisesti kuminaa. Haihtuvassa öljyssä pitää olla karvonia vähintään 30 %. Tuoreen lehtitillin öljypitoisuus on matalampi, 0.3-0.5 %. Tilli kuuluu myös niihin yrttilajeihin, joista on olemassa erilaisia kemotyyp- pejä. Badoc & Lamarti (1991) erottivat tillistä kolme kemotyyppiä sen mu- kaan esiintyykö niissä: karvonia, myrstisiinia tai tilliapiolia. I tyyppi sisälsi limoneenia (36,9 - 46,7 %), karvonia (17,8 - 45,6 %), myrstisiinia (0,2 - 20,3 %) ja tilliapiolia (8,0 - 22,3%). II tyyppi sisälsi limoneenia (31,0 - 40,9%), karvonia (25,1 - 47,4%) ja tilliapiolia (6,3 - 31,8 %), mutta tämä tyyppi ei sisäl- tänyt myrstisiinia. 17 III tyypistä puuttuivat sekä myrstisiini että tilliapioli, sen si- jaan pääkomponentit olivat limoneeni (39,5 - 50,7%) ja karvo- ni (43,7 - 57,7%). Kemotyyppi III:n (27 lajiketta) kemiallinen koostumus oli tyypillinen eurooppalaiselle tillille, öljyn pitoi- suus vaihteli välillä 1,75 - 5,8%. Tillin suosiosta johtuen tarjolla on paljon jalostettuja lajikkeita. Bailer et al. (2001) testasivat 25 lajiketta. Suomessakin on suoritettu useita tillin viljely- ja lajiketutkimuksia. Lajikkeiden soveltuvuutta Suomen oloihin on testattu ja viljelyyn on valittu parhaiten tänne sopivat lajikkeet (Suhonen 1973, Kurki 1977, Pessala 1981, Hälvä 1987a,b, Hårdh 1982). Lajikkeiden väliset satoerot olivat samalla kasvupaikalla vähäisiä. Sen sijaan eri lajikkeiden aromiaineiden pitoisuuksissa oli eroja. Dura-lajikkeen aromi- pitoisuudet olivat 2 - 3 kertaa korkeammat (2200 mg/kg tuorepainoa) verrat- tuna Dukat OE ja Mammut WW -lajikkeisiin (Hälvä 1987a). Lehtitillin aromin kannalta tärkeä komponentti on 3,6-dimethyl-2,3,3a,4,5,7a- hexahydrobenzofuraani (Huopalahti 1985, Hälvä 1993). Sen pitoisuus vaihte- lee kasvin eri kehitysvaiheissa (Taulukko 3). Myös Hälvän (1988, 1993) ver- tailututkimuksissa tämän yhdisteen pitoisuus oli 22 - 38 %. Suomalaisen tillin korkea hexahydrofuraanipitoisuus antaa keskieurooppalaisesta tillistä poik- keavan hienon aromin. Taulukko 3. Tillin herban aromiainepitoisuudet eri kehitysvaiheesta riippuen. (Huopalahti & Linko 1983). Yhdiste Suhteellinen määrä (%) A= lehti B=ennen kukinta C= kukinta α-pinene 2,64 2,29 1,87 Terpinolene 0,06 Tr Tr β-pinene 0,32 0,21 0,11 n-undecane 0,22 0,16 0,20 ∆3-carene tr Tr Tr α-phellandrene 34,43 47,38 25,95 α-terpinene tr Tr Tr Limonene 3,70 3,47 10,21 β-phellandrene 9,43 9,42 7,34 γ-terpinene 0,17 Tr 0,33 p-cymene 6,60 4,70 5,03 cis-3-hexen-1-yl-acetate 0,23 0,31 Tr cis-3-hexen-1-ol 0,13 Tr 0,33 trans-2-hexen-1-ol 0,60 0,13 0,20 3,6-dimethyl-2,3,3a,4,5,7a- Hexahydrobenzofuran 10,93 15,50 31,50 Terpinen-4-ol 0,20 0,15 0,75 α-terpineol 0,47 0,39 0,16 Carvone Nd Tr 2,47 Thymol 0,35 0,33 0,35 Carvacrol 0,07 0,13 0,09 Myristicin 7,63 2,81 nd Apiol 4,32 2,85 0,70 Total 82,50 90,23 87,59 18 3.2 Kasvupaikan leveysasteiden vaikutus aromiai- neiden määrään avomaalla Lehtitillin satoa ja aromipitoisuutta verrattiin Suomessa 1970 -1993 useassa tutkimuksessa: a) Hårdhin ja Hårdhin (1972a) tutkimuksessa kasvatettiin tilliä Helsinki – Ilomantsi – Rovaniemi – Muddusjärvi -akselilla sekä avomaalla et- tä kasvihuoneessa. b) Huopalahden väitöskirjatutkimuksessa kasvatettiin tilliä Sahalahdes- sa ja Kittilässä vuosina 1981-1985 (Huopalahti, 1985). c) Hälvän väitöskirjatutkimuksessa kasvatettiin kolmea tillilajiketta Saksassa ja Suomessa Sahalahdessa, Helsingissä ja Inarissa vuosina 1985-1988 (Hälvä et al. 1988). Väitöskirjaan sisältyi myös valon määrän, laadun ja lämpötilan vaikutuksia tillin satoon ja aromipitoi- suuteen käsitteleviä tutkimuksia kasvatuskaapeissa (Hälvä et al. 1992a,b). Mitä vertailututkimukset kertovat suomalaisten tillin satoisuudesta ja aro- mikkuudesta? Saatiinko riittävästi todisteita pohjoisen tillin paremmuudesta? Vuosina 1969-1971 suoritetuissa vertailukokeissa tillin ja muiden mausteyrt- tien viljelypaikkoina olivat Helsinki, Ilomantsi, Rovaniemi ja Muddusniemi. Kasvit viljeltiin sekä avomaalla että kasvihuoneessa (Hårdh & Hårdh 1972a). Vuoden 1970 kokeessa tillin paino/kasvi oli avomaalla Helsingissä 15 g, Ilomantsissa 30 g ja Muddusniemellä 11 g. Kasvihuoneessa painot olivat vastaavasti Helsingissä 8 g ja Muddusniemellä 11 g (Hårdh & Hårdh 1972b). 1969 aromipitoisuudet kasvihuoneessa olivat etelässä korkeammat kuin Muddusniemellä (Kuva 1). Vuonna 1970 avomaalla aromipitoisuus oli kor- keampi pohjoisissa koepaikoissa kuin etelässä. Kasvihuoneessa pitoisuudet olivat samantasoisia. Vuonna 1971 aromipitoisuudet Helsingissä ja Muddus- niemellä olivat samanlaisia (360 ja 369 ml). Suuntaus oli sama vuonna 1973, vaikka ero Viikin ja pohjoisten koepaikkojen välillä olikin pienempi (Hårdh & Hårdh 1972b, Hårdh, 1978) Tässä tutkimuksessa pohjoisten leveysasteiden vaikutuksesta kasvien satoon ja aromiaineiden pitoisuuteen saatiin ristiriitai- sia tuloksia. Tulosten tulkinnassa kuitenkin korostettiin yleisesti korkeampia pitoisuuksia pohjoisessa. Toisessa tutkimuskokonaisuudessa tutkittiin tillin haihtuvan öljyn koostu- muksen riippuvuutta erilaista tekijöistä (pakkaskuivatus, analyysitekniikka) ja tutkimusosiona oli myös kasvupaikkavertailu Sahanlahdessa ja Kittilässä 1979-1981 (Huopalahti 1984) (Taulukko 4). 19 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Viikki Ilo mantsi M uddusniemi Viikki R o vaniemi M uddusniemi A VOM A A KA SVIH UON E a ro m ia in e id e n m ä ä rä c m ²* 1969 1970 1971 1973 Kuva 1. Kasvupaikan vaikutus lehtitillin aromiaineiden määrään 1969-73 (Hårdh & Hårdh, 1972b, Hårdh 1978). *(Aromiaineiden määrä mitattiin kaa- sukromatografin piikkien cm² pinta-alalla). Vaikka Sahalahden tehoisan lämpötilan summa pohjoiseen verrattuna oli korkeampi, aromiaineiden määrä jäi siellä alhaisemmaksi verrattuna Kittilään vuosina 1979 ja 1980 (Taulukko 5). On esitetty sellainen oletus, että tillin öljypitoisuus nousee alhaisimmassa lämpötiloissa (Huopalahti & Linko 1978). Tässä kokeessa havaitut erot aromiaineiden määrässä ja koostumuk- sessa liittyvät todennäköisesti kuitenkin eroihin kasvien kehitysvaiheissa ja eroihin sää-oloissa (Huopalahti 1984). 1979 kasvukauden alkuvaihe Kittilässä oli sateinen ja kosteusolot olivat itä- miselle hyvät. Kasvukauden lopussa sää oli poutaista ja pilvetöntä, lämmintä ja valoisaa. Sahalahden kasvuolot olivat tuolloin päinvastaiset: kasvukauden alku oli kuivaa ja loppuvaihe taas sateista. Vuosi 1981 taas oli hyvin sateinen molemmilla kasvupaikoilla. Tuolloin myös kasvukausi oli Kittilässä poikke- uksellisen pitkä (64 vrk), kun keskiarvo on 43-44 vrk. Koesarjan ristiriitaisia tuloksia voidaan selittää vaihtelevilla sääoloilla. Kuten Hälvän myöhäisemmissä kasvatuskaappikokeissa tuli esille, auringonvalon runsaus ja suotuisat lämpötilat ovat kriittisiä tekijöitä aromiaineiden muodos- tuksessa. Sääolot kokeen olivat ilmeisen suotuisia aromiaineiden muodostu- miselle Kittilässä 1979. Taulukko 4. Sahalahden ja Kittilän kasvupaikkojen erityispiirteitä ja lehtitillin aromiyhdisteiden pitoisuudet (Huopalahti 1984). 1979 1980 1981 Kittilä Sahalahti Kittilä Sahalahti Kittilä Sahalahti Tehoisan lämpötilan summa °C 389 595 485 516 449 460 Sademäärä (mm) 95 113 55 65 216 176 Aromiyhdisteiden kokonaismäärä (mg/g kuivapaino) 9,23 1,64 4,08 2,38 2,93 4,23 20 Taulukko 5. Tillin aromaattiset yhdisteet Kittilässä ja Sahalahdessa 1979 (Huopalahti 1984). Suhteellinen määrä (%) Yhdiste Kittilä Sahalahti α-pinene 1,47 1,39 Terpinolene tr tr β-pinene 0,06 0,33 n-undecane 0,74 0,21 ∆3-carene tr tr α-phellendrene 58,43 34,95 α-terpinene tr tr Limonene 3,22 3,20 β-phellandrene 9,21 8,86 γ-terpinene tr tr p-cymene 4,75 10,13 Cis-3-hexen-1-yl acetate Tr 0,30 Cis-3-hexen-1-ol Tr 6,21 Trans-2-hexen-1-ol Tr 0,83 3,6-dimethyl-2,3,3a,4,5,7a-hexa Hydro- benzofuran 8,10 14,62 Terpinen-4-ol Tr 0,16 α-terpinol 0,19 1,70 Carvone Tr Tr Thymol Tr Tr Isothymol 0,06 0,14 Myristicin 5,08 2,63 Total 91,22 85,66 (tr = vain vähäisiä määriä) Kolmannessa tutkimuskokonaisuudessa vuosina 1983-1985 kolmea tillilaji- ketta viljeltiin Helsingissä, Sahalahdessa ja Inarissa. Satomäärät vaihtelivat huomattavasti eri vuosina ja eri koepaikoilla, mutta lajikkeiden väliset erot olivat pieniä (Hälvä 1987a). Sahalahdessa ja Inarissa kasvualustan laatu oli heikompi kuin Helsingissä, mikä voi osin selittää satomääriä. Eniten satoa saatiin eteläisimmillä ja vähiten pohjoisimmalla paikkakunnalla. Satomäärät olivat Helsingissä keskimäärin 176 kg, Sahalahdella 51kg ja Inarissa vain 10 kg aarilta. Kasvupaikka ei merkittävästi vaikuttanut lehtitillin aromipitoisuuteen, joka oli samaa tasoa eri kasvupaikoilla. Aromikkain lajike oli Dura, jonka aromi- pitoisuus oli keskimäärin 0,84 % ( 0,43 - 1,14 %) kuivapainosta, Dukatin aromipitoisuus oli 0,43 % (0,23 - 0,68 %) ja Mammutin 0,48 % (0,24 - 0,84 %). Myös bensofuranoidin pitoisuus oli Dura -lajikkeessa korkein (32,7 %) verrattuna muihin (18 - 23 %). Korkeimmat pitoisuudet mitattiin lämpimänä vuotena 1983. Seuraavissa vertailukokeissa kasvupaikan vaikutusta tutkittiin avomaalla eri paikkakunnilla Saksassa (Freising), Helsingissä, Sahalahdessa ja Inarissa vuonna 1985 (Hälvä et al. 1988). Samanlaista turvealustaa käytettiin kaikilla koepaikoilla kasvualustana. Tillin Dura -lajiketta kylvettiin kaksi kertaa: en- sin aikaisin keväällä ja sitten 2 - 3 viikkoa myöhemmin. 21 Tulosten mukaan viljelypaikan maantieteellinen sijainti ei vaikuttanut joh- donmukaisesti tillisadon eikä haihtuvan öljyn määrään. Kuivasato (g/potti) oli korkein Saksassa (30 - 40 g), mutta Helsingissä, Sahalahdessa ja Inarissa sato oli samansuuruinen (10 - 21 g/potti). Haihtuvan öljyn pitoisuudet olivat suurimmat Saksassa ja Sahalahdella. Pää- komponentti oli α-fellandreeni, jonka pitoisuus oli 37 - 59%. Anethofuranin pitoisuus vaihteli 22 - 38% ja sitä oli eniten Saksan ja Sahalahden näytteissä. Tutkimusten johtopäätös oli se, että lehtitillin öljypitoisuus ja öljyn pääkom- ponenttien anethofuranin, α-fellandreenin ja limoneenin pitoisuudet lisään- tyivät tehoisan lämpötilan summan kasvaessa. Anethofuraanin pitoisuuden ja tehoisan lämpötilan summan välillä havaittiin positiivinen korrelaatio. Tässä tutkimuksessa korkeimmat öljypitoisuudet mitattiin lämpimissä olo- suhteissa toisin kuin Huopalahden aiemmassa tutkimuksessa (Huopalahti 1984, Taulukko 4). 3.2.1 Tillin kasvatuskaappitutkimukset Pelloilla tehdyt tillin kasvatuskokeet eivät antaneet vastauksia siihen, mitkä tekijät vaikuttavat tillin aromiainepitoisuuksiin. Hälvän tilliä käsittelevään väitöskirjaan sisältyi kasvatuskaappitutkimuksia, joissa selvitettiin valon määrän ,voimakkuuden, laadun ja päivänpituuden vaikutuksia tillin satoon ja öljypitoisuuteen (Hälvä 1993). 3.2.1.1 Valon määrä Hälvän tutkimuksessa selvitettiin erilaisten valaistustasojen vaikutuksia tilliin varjostuskokeessa (valotasot olivat 30 - 100 % täydestä päivänvalosta). Tu- losten mukaan sekä sadon määrä että sadon öljypitoisuus olivat korkeimmat parhaassa valaistuksessa. Täysvalossa kasvien tuorepaino oli 13,0 g, ja alhai- semmissa valotasoissa 70, 50 % ja 30 % siihen verrattuna. Kasvien tuorepai- no oli vastaavasti 9,3, 5,9 g ja 1,9 g. Tillin kehitysnopeus oli kuitenkin sama riippumatta siitä, saivatko kasvit täyden valon, vaiko vain 70 % tai 50 % siitä, mutta heikoimmassa valossa kukkasilmut kehittyivät kolme viikkoa myö- hemmin. Öljyn kokonaispitoisuus väheni myös valonvoimakkuuden pienentyessä. Öljypitoisuus oli noin kuusi kertaa korkeampi täydessä päivänvalossa kuin varjostetuissa oloissa (30 % päivänvalosta). Tillin öljyn tuotto on yhteydessä biomassan tuottoon ja sitten fotosynteesiin. Myös yksittäisten komponenttien määrät olivat suurimmat täydessä päivänvalossa paitsi β–pineenin. Benzofu- ranoidin pitoisuus oli 100 % valossa 192,6 μg/g ja 50 % valossa 57,0 μg/g. 22 Kasvien β-pineenin tuotto oli suurinta, kun valon määrä oli 50 % täydestä päivänvalosta. Valoa tilli tarvitsee siis melko paljon, ja sadon määrä lisääntyy valon mukaan ja samalla voimistuu tillille ominainen aromi. 3.2.1.2 Valon laatu Valon laatu vaikuttaa kasvien yhteyttämisreaktioihin ja kasvien kasvuun. Fotosynteesi on tehokkainta punaisen ja sinisen valon aallonpituuksilla ja heikointa vihreässä ja keltaisessa valossa. Kasveilla on yhteyttämispigmentti- en (klorofylli) lisäksi valolle herkkiä fotoreseptoreita kuten fytokromi, jonka aktiivisuuteen vaikuttavat punainen (660 nm) ja pitkäpunainen valo (730 nm). Fytokromin toiminta vaikuttaa kasvien lepotilaan, itämiseen, kukintaan, pigmenttien kehittymiseen ja lehtien kasvuun. Hälvän väitöskirjassa on tut- kittu valon eri laatujen vaikutusta aromikasvien kasvuun ja öljypitoisuuteen. Valon laatua käsittelevässä osiossa tutkittiin sinisen, punaisen ja pitkän pu- naisen valon vaikutuksia tilliin (Hälvä et al. 1992a). Kirjallisuuskatsauksessa Hälvä toteaa, että suoritettujen tutkimusten mukaan yleinen käsitys on se, että punainen valo edistää kasvua, kun taas sininen valo hidastaa kasvua, ja kas- vin lehdet jäävät pienemmiksi. Auringon säteilyn koostumus vaihtelee eri alueilla. Hårdh ja Hårdh (1972b) vertasivat valon laatua Helsingissä ja Inaris- sa, ja tulosten mukaan sinisen valon suhde punaiseen oli pohjoisessa suurem- pi kuin etelässä kesäkuukausina. Valon laatua käsittelevään osioon sisältyi punaisen ja pitkän punaisen valon vaikutuksia tilliin selvittävä tutkimus (Hälvä et al. 1992b). Valon laatu ei vaikuttanut yrttisadon määrään eikä kuiva-ainepitoisuuteen. Pitkäaaltoinen punainen valo pidensi tillin nivelväliä ja pienensi lehtien kokoa. Tillin öljypi- toisuus ja tillin öljylle tyypillisen yhdisteen anethofuraanin määrä olivat suu- rimmat pitkäaaltoista punaista valoa päivittäin (4 h) saavissa kasveissa. Pu- naisen valon vaikutus oli samansuuntainen kuin pitkäaaltoisen punaisen va- lon. Sinistä valoa saaneiden kasvien öljypitoisuus oli pienempi kuin pitkäaal- toista punaista valoa saaneiden kasvien ja myös niiden kehitys oli hitaampaa. Kasvatuskaapeissa suurin sato ja öljypitoisuus saatiin punaisessa valossa ja täydessä valaistuksessa. Sininen valo pidensi merkittävästi kasvukauden pi- tuutta, eli hidasti kasvua. Tähänastiset tulokset eivät anna riittävästi vastauk- sia pohjoisen valo- ja lämpötilaolosuhteiden erikoisuuteen, ja Hälväkin toteaa lisätutkimusten olevan tarpeen. 3.2.1.3 Päivän pituus Pohjoisen pitkän päivän uskotaan olevan eduksi tillin aromiaineiden muodos- tumiselle. Päivän pituuden vaikutuksia testattiin kasvatuskaapeissa erilaisissa 23 päivä- ja yölämpötiloissa (Hälvä et al. 1993a). Kokeiden päätulos oli, että tillin kehitykseen vaikuttivat etenkin lämpötilaolot. Kasvatuskaapeissa, joissa valoa oli suhteellisen vähän verrattuna avomaan viljelyoloihin, tillin lehtisato oli suurin viileissä oloissa (päivä- ja yölämpöti- lat 15/11 °C) kun taas lämpimät olot lisäsivät tillin öljypitoisuutta (20/16 °C ja 25/21 °C).Yrttisato oli suurempi lyhyen päivän (14 h) kuin pitkän päivän (18 h) oloissa. Päivänpituuden vaikutus öljypitoisuuteen oli päinvastainen. Lyhyen päivän oloissa korkea viljelylämpötila (25/21 °C) lisäsi öljysatoa, kun taas pitkässä päivässä alempi lämpötila (20/16 °C) riitti tuottamaan suu- rimman öljypitoisuuden. Vaikka kasvatuskaapeissa suurin tillisato korjattiin viileissä oloissa, avomaalla lämpimät viljelyolot lisäsivät sadon määrää (Häl- vä 1993). Sato: Tillin sato oli molemmissa päivänpituuksissa korkein viileässä lämpöti- lassa. Lyhyenpäivän aikana sato oli suurempi (9,9 g/kasvi) kuin pitkässä päi- vässä (6,8 g/kasvi). Kasvuajan pituus itämisestä kukintaan oli viileässä läm- pötilassa 15 ja 12 vrk pidempi kuin korkeassa lämpötilassa. Öljypitoisuus: Sekä lyhyen että pitkänpäivän valo-oloissa öljysato oli kor- kein 25/21 °C lämpötilaoloissa. 20/16 °C lämpötilassa 18 tunnin päivänpituus lisäsi öljysatoa enemmän kuin 14 tunnin päivä. Myös öljyn komponenttien pitoisuus nousi lämpötilan noustaessa. Molem- missa päivänpituuksissa korkeassa lämpötilassa (25/21 °C) anethofuraanin ja myristisinin määrä oli kymmenkertainen verrattuna viileässä lämpötilassa kasvaneisiin kasveihin (15/11 °C) (Hälvä 1993). Tulos on samansuuntainen kuin muilla öljykasveilla: pitkä päivä (ja korkeampi lämpötila ) lisäsi öljyjen määrää. Käytännön viljelyssä korkea kesälämpötila ja auringonpaiste nopeuttaa tillin kukintaa ja vähentää lehtisadon määrää. Jos sää on pilvinen, kukinta viiväs- tyy ja lehtisato suurenee. Kasvatuskokeen tulosten mukaan pitkässä päivässä alempi lämpötila (20/16 °C) riitti tuottamaan suurimman öljypitoisuuden. Tämä sopii hyvin Suomeen kesään, missä lämpötila ei välttämättä ole niin korkea kuin Saksassa. Suomen kesän aikana tillin lehtisadon määrästä tulee kohtuullinen, mutta sen aromi- suus – korkeasta öljypitoisuudesta ja anethofuraanin korkeasta määrästä joh- tuen - tulee korkeaksi. Tämä selittää suomalasten tillin hienoa aistinvaraista laatua. 24 4 Kumina (Carum carvi L.) 4.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus Maustekasvi kumina on kotoisin Euroopasta ja Länsi-Aasiasta. Kuminasta tunnetaan kaksi lajia, Keski- ja Pohjois-Euroopassa kasvava kaksivuotinen muoto f. biennial ja Etelä-Euroopassa ja Vähä-Aasiassa kasvava yksivuotinen muoto f. annua. Yksivuotinen kumina ei tuleennu Suomessa, mutta sitä vil- jellään Keski- ja Etelä-Euroopan maissa. Kuminaa käytetään maailmalla vuosittain n. 20 000 t, elintarvike- ja alkoholi- teollisuudessa sekä kotitalouksissa. Kuminan siemeniä ja siemenöljyä käyte- tään leivonnaisten, lihan, juuston ja juomien maustamiseen (Dachler 1998). Kuminaa viljellään lähes kaikissa maissa, mutta tärkeimpiä tuotantomaita maailmassa ovat Alankomaat, Puola, Unkari , Kanada ja USA. Pohjoismaista Norja ja Suomi ovat kasvattaneet kuminan tuotantoa. Kuminan viljely on lisääntynyt merkittävästi Suomessa viimeisen vuosikymmenen aikana ja vil- jelyala oli vuonna 2004 yli 10 000 ha. Arvioiden mukaan lähes 5 - 10 % koko maailman kuminasadosta tuotetaan Suomessa (Hemminki 2003). Kumina kuuluu harvoihin maailmanmarkkinoilla kilpailukykyisiin viljely- kasveihimme. Kilpailukyky johtuu suomalaisen kuminan korkeasta laadusta (öljypitoisuus, puhtaus), kuminan sopivuudesta pohjoiseen ilmastoon, pelto- viljelykoneiden soveltuvuudesta ja hyvästä markkinoinnista. Kuminan hedelmä on lohkohedelmä, joka jakaantuu kahteen osaan. Euroopan farmakopeian mukaan kuminan lohkohedelmät Carvi fructus sisältävät vä- hintään 30 ml/kg haihtuvaa öljyä. Rohdoksena käytetään kypsiä, kuivattuja hedelmiä, jotka yleensä sisältävät 4 - 7 % haihtuvaa öljyä. Öljyn pääkom- ponentit ovat karvoni (50 - 60 %) ja limoneeni (n. 40 %). lisäksi siinä on pieniä määriä karveolia, dihydrokarveolia, dihydrokarvonia, tujonia, pi- neeniä, fellandreeniä, -tujeenia ja -fenkeniä (Hiltunen & Holm, 2000, Schantz & Huhtikangas, 1971). Nykyaikaiset tutkimukset ovat keskittyneet limoneenin ja karvonin eri opti- siin isomereihiin. Niiden (+) ja (-) -muodot ovat stereoisomeereja eli niiden avaruusrakenne on erilainen, vaikka koostumus on muuten sama. Stereoiso- meerien tuoksu voi olla erilainen (Bouwmeester, ym. 1995b). Maailmalla kuminan siemenistä tislataan vuosittain 29 t öljyä, jota käytetään elintarviketeollisuudessa (Lawrence, 1991). Kuminaöljylle on viime vuosina etsitty myös muita käyttötarkoituksia, esimerkiksi kasvinsuojelussa. Kuminan (+) -karvonin on todettu myös estävän perunan itämistä (Hartmans et al. 1998). 25 Kuminaa käsittelevässä kirjallisuudessa löytyy usein viitteitä siitä, että poh- joisissa oloissa kasvavan kuminan öljypitoisuus on korkeampi kuin etelässä. Saksalaisessa farmakognosian käsikirjassa Hoppe (1958) totesi, että siemen- ten öljypitoisuus on 3 - 7 % ja eri maiden siemensadon öljypitoisuudessa on eroja (Taulukko 6). Viileässä Suomessa, Ruotsissa, Itävallan Alpeilla ja Länsi Siperiassa öljypitoisuus on yleensä 5 - 6 %. Lämpimämmässä Saksassa, Hol- lannissa Ranskassa ja Ukrainassa kuminan öljypitoisuus on matalampi (3 - 6 %). On myös väitetty, että luonnon kumina (villikumina) on aromikkaampaa kuin viljelty kumina. Taulukko 6. Kuminan öljypitoisuus eri maiden kuminasadossa (Hoppe, 1958, rep. Gorunovic ym. 1991). Maa Öljypitoisuus Kirjallisuus % Saksa * 3,0 - 5,0 Hoppe, 1958 Hollanti* 3,75 - 5,32 " Hollanti ** 5,0 - 6,.8 " Suomi 5,0 - 6,0 " Ruotsi 6,0 " Itävalta 5,5 - 6,0 " Ranska 4,5 " Venäjä 3,0 - 4,0 (karvoni 79%) Sobolevskaja ym. 1973 Länsi-Siberia 6,4 " Ukraina 3,7 - 6,0 " * = viljelty ** = luonnon Kirjallisuusselvityksessämme keskitymme kahteen kysymykseen: 1. Luonnon kuminan ja viljellyn kuminan laatuvertailuun 2. Eri viljelypaikoissa kasvavan/kasvatetun kuminan laatuvertai- luun. 4.2 Luonnon ja viljellyn kuminan vertailu Kuusi et al. (1981) vertasivat yhdentoista koti- ja ulkomaisen kuminanäytteen aromipitoisuutta, karvoni/limoneeni -suhdetta ja tuoksuominaisuuksia (Tau- lukko 7). Siementen koko oli pienin suomalaisissa luonnonnäytteissä (1000 siemenen paino 1,75 - 1,91 g). Viljeltyjen ja kaupallisten näytteiden siemenpaino oli korkeampi (1000 siemenen paino 2,1 - 3,88 g). 26 Taulukko 7. Kotimaisten ja ulkomaalaisten kumina siementen öljypitoisuus ja karvonin pitoisuus (Kuusi et al. 1981). Alkuperä Kpl Öljypitoisuus (%) Karvonin pitoisuus (%) Ulkomaalaisia kaupallisia sie- meniä 4 3,60 51,47 Kotimaisia viljeltyjä siemeniä 4 4,13 52,16 Kotimaisia siemeniä luonnosta 3 7,39 51,00 Luonnonkuminan öljypitoisuudet olivat selvästi korkeammat verrattuna kau- pallisiin näytteisiin. Öljyn karvonipitoisuudet olivat samaa tasoa kaikissa näytteissä (Taulukko 7). Kun arvioitiin kuluttajan näkökulmasta tärkeätä ominaisuutta, siementen tuoksujen voimakkuutta, luonnon kuminan aromi- voimakkuus arvioitiin vain keskinkertaiseksi korkeasta öljypitoisuudesta huolimatta. Vaikka luonnonkumina on sopeutunut Suomen ilmastoon, ja öljypitoisuus oli korkea, sen siemensato ei ole kovin suuri ja lisäksi kasvusto (versot) voivat olla heikkoja. Galambosi ja Peura (1996) vertasivat 24 villiä ja 19 viljeltyä kuminapopulaa- tiota Mikkelissä 1993 - 1995. Tutkituista populaatioista 28 oli Pohjois- Euroopasta ja 15 Keski-Euroopasta. Luonnonkantojen siemenet olivat pienemmät (1000 siemenen paino keski- määrin 2,39 g, kun viljellyillä kannoilla se oli 3,15 g). Kahden ryhmän itämisdynamiikasta saatiin mielenkiintoinen tulos: luonnon- kuminan siementen itävyys oli 13 - 18 % ja viljellyn kuminan 59 - 65 %. Kumina on pitkän viljelyhistoriansa aikana sopeutunut viljelyyn, mikä näkyy myös parempana siementen itämiskykynä verrattuna luonnonkuminaan. Suomen luonnonpopulaatioiden öljypitoisuudet (keskiarvo 5,3%) olivat hie- man korkeammat kuin Suomessa viljellyn kuminan (keskiarvo 4,8 %) tai Skandinavian (4,6 %) ja Keski-Euroopan luonnonpopulaatioiden (4,8 %). Keskimääräisesti korkein öljypitoisuus oli kuitenkin Keski-Euroopassa vilje- lyssä kuminassa (5,4 %). Tutkituista 43 kannasta korkein öljypitoisuus mitat- tiin sveitsiläisestä populaatiosta (7,6 %). Myös suomalaisesta luonnonpopu- laatiosta mitattiin korkea öljypitoisuus (7,5 %). Skandinavian ja Keski-Euroopan luonnon populaatioiden karvonipitoisuudet olivat korkeammat kuin suomalaisten (Taulukko 8). Erityisen korkeat kar- vonipitoisuudet mitattiin norjalaisista ja islantilaisista populaatioista: 60 %. Karvoni/limoneeni -suhdetta pidetään kuminaöljyn laadun indikaattorina. Korkeampi karvonipitoisuus lisää öljyn arvoa. Karvoni/limoneeni -suhde oli Pohjois-Suomen luonnonpopulaatioissa (1,07) korkeampi kuin Etelä-Suomen 27 populaatioissa (0,92). Myös Alpeilta saadut populaatiot tuottivat korkean karvoni/limoneeni -suhteen. Kokeen yhteenvetona tutkijat totesivat, että tulokset eivät tukeneet hypotee- sia, jonka mukaan pohjoisen luonnonkasvien tai viljellyn kuminan öljypitoi- suudet olisivat korkeampia kuin etelässä. Muualla Euroopassa sekä villin että viljellyn kuminan öljyn laatuominaisuudet (öljy- ja karvonipitoisuudet ja karvoni/limoneeni -suhde ) olivat samanlaisia tai jopa korkeampia kuin suo- malaisen kuminan. Suomalaisen luonnonkuminan korkea laatu vahvistettiin toisessa tutkimuk- sessa (Kallio et al. 1994), jossa vertailtiin norjalaisen viljellyn Polaris- lajikkeen ja kolmen suomalaisen luonnonkuminan (Vöyri, Puumala, Hä- meenkyrö) karvoni/limoneeni -suhdetta. Korkein suhde oli Puumalasta kotoi- sin olevalla kannalla (2,4). Polaris-lajikkeen karvoni/limoneeni -suhde oli matalin (1,5.) Taulukko 8. Eri alkuperäisten luonnon- ja viljeltyjen kuminakantojen öljyn laatu Mikkelissä. (Galambosi & Peura 1996). . Öljypitoisuus (%) Karvoni (%) Limoneeni (%) Karvoni/ limoneeni Kuminakanta Luonnonkumina n ka ±s ka ±s Ka ±s suhde Suomi 13 5,3 0,8 49,4 2,9 49,0 2,8 1,0 Skandinavia 6 4,6 0,4 55,7 3,4 42,6 3,3 1,32 Keski-Eurooppa 5 4,8 1,4 53,9 3,6 44,5 3,5 1,22 Viljelty kumina Suomi 6 4,8 1,2 50,0 1,1 48,4 1,0 1,03 Skandinavia 3 4,8 0,4 53,2 2,4 45,3 2,3 1,17 Keski-Eurooppa 9 5,4 1,2 52,7 3,1 45,6 3,1 1,16 Montenegrossa kerättiin 1987-88 luonnonkuminan siemeniä kolmelta alueel- ta ja vertailtiin niiden öljypitoisuutta ja karvonin pitoisuutta kahteen viljel- tyyn lajikkeeseen (Gorunovic & Panov 2001). Öljypitoisuus oli luonnonkan- noissa 4,7 – 6,0 %. Toisen viljellyn kannan öljypitoisuus oli hyvin matala 1,96 %, mutta Droga-lajike sisälsi 5,33 % öljyä. Eri alkuperäisten kantojen öljyn karvonipitoisuudessa ei ollut eroja (56 - 65 %). Serbian farmakopea vaatii 3 % öljyä, joten toinen viljellyistä kannoista ei täyttänyt vaatimuksia. 4.3 Kuminan laatu eri kasvupaikoilla 4.3.1 Yhden kannan vertailu eri paikoissa Hälvä et al. (1986) vertasivat alkuperältään ruotsalaisen Caraway I - kuminakannan öljypitoisuutta ja laatua eri kasvupaikoilla Suomessa ja Sak- sassa. Kasvupaikat olivat Suomessa Helsinki (60° 14´), Sahalahti (61° 28´) ja 28 Inari (69° 04’) ja Saksassa Freising (48° 24´). Tutkimuksen tarkoituksena oli testata leveysasteen vaikutusta kuminan siementen haihtuviin öljyihin. Öljyn pitoisuus siemenissä vaihteli välillä 5,45 - 7,59 % (Kuva 2). Kasvu- paikkojen välillä ei ilmennyt selviä eroja öljyn pitoisuudessa, ja karvonin pitoisuuskin oli samansuuntainen. Norjalaisessa vertailututkimuksessa viljeltiin tanskalaista Sylvia-lajiketta 22 eri paikalla vuonna 1995 (Dragland & Aslaksen 1996). Öljypitoisuus vaihteli välillä 2,7 - 5,1 % ja karvonipitoisuus vastaavasti välillä 59 - 77 %. Korkea karvonipitoisuus oli yhdenmukainen Galambosin ja Peuran (1996) tulosten kanssa. Korkein karvonipitoisuus (60%) mitattiin juuri norjalaisessa kannas- sa. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Freising Helsinki Sahalahti Inari O il co nt en t ( % ) 1 2 3 Plots: Kuva 2. Kuminan öljypitoisuuksia neljällä eri paikkakunnalla 1984. (n = 3). (Hälvä et al. 1986). 4.3.2 Useiden kantojen vertailu yhdessä paikassa Dragland et al. (1999) kasvattivat Itä-Norjan Kisessa 8 kuminakantaa vuosina 1996 - 98. Neljän kannan siemenet olivat peräisin Mikkelin kantakokeista (Galambosi & Peura 1996) ja kolme kantaa oli kaupallisia kantoja. ’ Tulosten mukaan luonnonkantojen öljypitoisuudet olivat korkeampia kuin viljeltyjen. Vuosien väliset vaihtelut olivat melko suuret (Taulukko 9). Mielenkiintoista oli tarkastaa, toistuivatko 1992 Mikkelin kokeessa havaitut kahden sveitsiläisen kannan korkeat öljypitoisuudet Norjassa. Samanlainen, korkea pitoisuus mitattiin vain 1997, jolloin oli hyvät olosuhteet (Taulukko 9). Itävallassa viljeltiin 7 jalostettua kuminalajiketta 1995-1999 niiden öljyn ja karvonipitoisuuden selvittämiseksi (Taulukko 10) (Bailer et al. 2001). 29 Taulukko 9. Kuminan lajikkeiden öljypitoisuus % Norjassa, KISE. (Dragland et al. 1999). Lajike Öljypitoisuus % 1999 1997 1998 1992* Luonnon Helsinki No 4 4,7 7,0 4,8 3,6 Norjalainen No 18 3,7 5,4 4,8 4,8 Sveitsiläinen No 25 4,8 6,2 5,4 6,9 keskiarvo 4,4 6,2 5,0 5,1 Viljelty Sveitsiläinen No 39 4,2 7,0 - 7,6 "Sylvia" Tanska 3,9 4,2 5,2 "Bleya" Hollanti 3,0 4,8 4,6 "Koczewicki" Hollanti 4,4 6,8 4,8 keskiarvo 3,9 5,7 4,9 Kaikkien keskiarvo 4,1 5,9 4,9 * = Mikkelissä Taulukko 10. Kuminalajikkeiden sato ja öljypitoisuus Itävallassa. (Bailer et al. 2001). Lajike Vuosi Siemensato Öljypitoisuus kg/ha % Kami 1995 526 4,38 Konczewicki 1995 875 4,81 1999 708 4,39 keskiarvo 791 4,60 Sylvia 1955 830 3,85 1999 999 4,13 keskiarvo 915 4,00 Volhonden 1955 938 4,76 Plewiski 1999 828 4,45 Mühlviertler 1999 494 5,04 Krawinkler 1999 629 4,23 Keskiarvo 758 4,45 Siemensadon keskimääräisessä öljypitoisuudessa ei ollut suuria eroja. Öljypi- toisin lajike oli Muhlviertler (5,0 %), mutta sen sato oli matala (494 kg/ha). Konczewicki-lajikkeen öljypitoisuus oli hyvä (4,39 ja 4,81 %.). Öljyn karvo- nin ja limoneenin suhde oli 1, eli 50:50 %. 4.3.3 Useiden kantojen vertailu eri viljelypaikoilla Hälvä ym. (1986) kasvattivat vuosina 1984-1985 Helsingissä kolmea lajiket- ta, joista kaksi oli alkuperältään ruotsalaisia ja yksi unkarilainen. Siementen öljypitoisuus vaihteli välillä 4,22 - 6,98 %, mutta lajikkeiden välillä ei löyty- nyt tilastollisia eroja. Öljyn karvonipitoisuus oli kokeessa melko matala ja vaihteli välillä 48 - 56 %. 30 4.4 Kuminakokeiden yhteenveto Suomessa tuotetaan hyvälaatuista kuminaöljyä. Tulokset eivät kuitenkaan osoittaneet, että pohjoisessa kuminan öljypitoisuus olisi korkeampi ja koos- tumukseltaan parempi kuin Keski-Euroopassa. Tutkimuksissa mitattiin yhtä korkeita öljypitoisuuksia Keski- Euroopassa kuin pohjoisessa. Hollantilaiset tutkijat tutkivat 1990-luvulla kuminan öljysatoon vaikuttavia tekijöitä. Vuosittainen vaihtelu öljyn määrässä todettiin suureksi: yhtenä vuonna öljysato oli vain 20 - 25 kg/ha, toisena vuonna jopa 80 - 110 kg/ha.(Toxopheus & Bouwmeester 1993). Tutkijat selvittivät öljyn pääkom- ponenttien biosynteesiprosessia ja siemensadon ja sen öljypitoisuuden muo- dostumiseen vaikuttavia tekijöitä. Hedelmän kehittyessä karvonin pitoisuus (% siemenen painosta) kasvaa ja limoneenin pitoisuus vähenee. Tässä prosessissa geranylidifosfaatti (GPP), joka on monoterpeenien prekursori, muutetaan (+)-limoneeniksi, sitten hape- tetaan (+)-trans-karveoliksi, josta edelleen muodostuu (+)-karvoni (Bouw- meester et al. 1995b). Tähän prosessiin merkittävästi vaikuttavia tekijöitä ovat auringon valon ja edelleen muodostuvien hiilihydraattien eli yhteyttämistuotteiden määrä. Ke- hitysvaihe, jolloin siemenissä muodostuu haihtuvaa öljyä, on melko lyhyt ja kestää hedelmöittymisestä noin 10 - 14 vrk . Kumulatiivisen säteilyn määrä siemenen kehittymisen aikana korreloi posi- tiivisesti siementen haihtuvan öljyn pitoisuuden kanssa (Toxohpeus & Bouwmeester 1993). Toisessa tutkimuksessa hiilihydraattien saatavuus näyt- täisi vaikuttaneen kuminan öljyn tuottoon, joten kasvin yhteyttämiskapasi- teetti voi selittää korkeita öljypitoisuuksia (Bouwmeester & Kuijperset 1993). Loppujen lopuksi, mitä suurempi on tässä lyhyessä vaiheessa kukinnan aika- na aurinkoenergian määrä, ja mitä suurempi on kasveissa oleva hiilihydraatti- en määrä, sitä korkeammaksi öljypitoisuus muodostuu. Siemenöljyn muodostumisen kannalta haitallisia tekijöitä olivat pilvinen sää ja voimakas tuuli: mitä sateisempi kesä oli, ja mitä voimakkaampi oli tuuli kukinnan ja siementen muodostamisen aikana, sitä matalammaksi muodostui siemensato ja sen öljypitoisuus. Varjostuksen havaittiin alentavan kuminan siementen öljypitoisuutta (Bouwmeester et al. 1995a). Varjostus aloitettiin kukinnan alkaessa ja kas- vuston saamaa valon määrää vähennettiin varjostuskankain 60 % tai 90%. Öljypitoisuus väheni 2,13 prosentista 1,47 prosenttiin. Karvonin osuus öljys- sä väheni 2,13 prosentista 1,47 prosenttiin. Tutkimuksessa pääteltiin, että lisääntynyt valon määrä siementen kehittyessä parantaisi sekä öljyn määräl- 31 listä satoa että laatua. Valo-olosuhteita viljelyssä voidaan parantaa viljelytek- nisin keinoin, kuten lannoitusta vähentämällä tai kasvitiheyttä säätämällä. Kuminan kukinta ajoittuu sekä Keski- Euroopassa että Suomessa kesän au- rinkoisimpaan ajankohtaan, jolloin hyvässä kasvukunnossa olevan kuminan siemensadon öljypitoisuus muodostuu korkeaksi. Mutta Suomen viileissä öissä päivällä sidottua hiiltä kuluu ehkä vähemmän hengitykseen ja siemeniin muodostuu enemmän öljyä. Pohjoisten ja viileiden maiden korkeat kuminan öljypitoisuudet antavat pohjaa tälle teorialle Toisaalta nykyisin tunnetaan melko heikosti ne tekijät, jotka johtavat yhteyttämistuotteiden käyttöön öljyn muodostukseen. Kokeissa sekin tuli esille, että luonnonkuminan öljypitoisuus oli useammissa tutkimuksissa erittäin korkea, 6 - 7 %, jopa sen yli. Korkea öljypitoisuus yk- sin ei ole riittävä peruste luonnonkuminan paremmuudelle. Korkea öljypitoi- suus on hyvä ominaisuus, mutta sen hyödyntäminen viljelyssä ei vielä aina onnistu. Viljelyn osalta yhtä tärkeitä ovat mm. runsassatoisuus, pystykasvui- suus, siementen varisemattomuus, jne. Viljelykasvit ja jalostetut lajikkeet ovat kulkeneet läpi pitkän kotiuttamisprosessin ja luonnonkasveille ominaiset viljelyssä ei-toivotut ominaisuudet on poistettu. Norjalaisessa lajikevertailus- sa (Dragland et al. 1999) tutkijat päätyivät ehdottamaan Norjan oloihin sopi- vaksi lajikkeeksi Koncevitci-lajiketta, vaikka joukossa oli hyvin öljypitoinen luonnonkantakin (7 %). Koncevitzi-lajikeeesa oli suhteellisen korkea öljypi- toisuus ja se oli sen lisäksi viljelyvarma ja satoinen lajike. 5 Väinönputki (Angelica archangelica L.) 5.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus Väinönputki on ainoa pohjoisesta etelään levinnyt hyötykasvi. Koko kasvi on aromikas ja pohjoiset kansat, kuten saamelaiset, islantilaiset tai norjalaiset ovat käyttäneet lehtiä ja varsia perinteisesti vihannesten tapaan ja juuria roh- tona. (Lahtinen, 1988). Nykyisin taloudellista merkitystä on juurista saataval- la haihtuvalla öljyllä, jota käytetään enimmäkseen aromiaineena likööriteolli- suudessa. Toisin kuin useimmat tämän katsauksen kasvilajit, väinönputki on erityisesti sopeutunut pohjoisiin oloihin. Sen levinneisyysalue on koko Pohjois- Skandinavia, etelässä laji on melko harvinainen, Suomessa väinönputken harvoja esiintymiä on rauhoitettu Oulun läänin eteläpuolella. Tutkituissa julkaisuissa väinönputken eri alkuperäisistä kannoista käytettään eri nimityksiä. Rikli (1919) erotti saksalaisen viljellyn sativa-muunnoksen pohjoisesta luonnonvaraisesta väinönputkesta var. norvegica. 32 Nykyisen taksonomisen luokittelun mukaan (Weinert 1973) väinönputki (A. archangelica) jaetaan kahteen alalajin: subsp archangelica ja subsp. litoralis, meriputki. Angelica archangelica subsp. archangelica sisältää kolme muunnosta: var. archangelica, var. decurrens (Lebed.) Weinert ja var. sativa (Mill.) Rikli. Var. decurrens -muunnokset kasvavat Siperiassa. Julkaisuissa mainittu var. norvegica siis tarkoittaa nykyisin Fennoskandiassa yleistä var. archangeli- caa. Tässä katsauksessa siis pohjoisella väinönputkella tarkoitetaan A. archangeli- ca -lajin archangelica –alalajin archangelica muunnosta ja Keski- Euroopas- sa viljellyllä väinönputkella var. sativa muunnosta. Juurista saatava öljy on teollisuuden arvostamaa ja pitkästä tislausajasta ja matalasta saannosta johtuen melko kallista. Väinönputken öljyä on tutkittu pitkään ja suomalaiset tutkijat ovat ansiokkaasti selvittäneet väinönputken aromiaineiden koostumusta ja sen vaihtelua (Taskinen & Nykänen 1975, Forsen 1979, Yliaho 1981, Ojala et al.1986, Nykänen et al. 1991, Kallio ym. 1978, Kerrola et al. 1994b-c, Holm et al. 1997). Väinönputken juuriöljy tislataan 2- ja 3-vuotiaasta juuresta, joka koostuu paksusta juurakosta ja hiusjuurista. Juuren eri osat sisältävät erilaisia määriä öljyä. Eniten sitä on juurten sivuhaaroissa. Keskimääräinen pitoisuus on si- vuhaaroissa 1,5 % kuivapainosta, kun pääjuuressa öljyä on 0,5 - 0,7 % (Sep- pänen 1987). Väinönputken öljystä on analysoitu useita kymmeniä komponentteja. Taski- nen ja Nykänen (1975) määrittivät 62 komponenttia ja uusilla analyysimene- telmillä on tunnistettu vielä enemmän yksittäisiä aineosia. Kerrola et al. 1994c raportoivat 77 komponenttia ja Nykänen et al. (1991) jo yli sata. Suurin osa väinönputken öljyistä on monoterpeenihiilivetyjä, ja niiden osuus on noin 80 % kaikista öljyn aromaattisista yhdisteistä. Tärkeimpinä lajille ominaisina aromiyhdisteinä pidetään muutamaa monoterpeeniä, kuten α– pineenia, α-ja β-fellandreenia, 3-kareenia ja limoneenia. Jo vuosisadan alussa saksalainen Tshirsch (1917) totesi, että β-fellandreeni kuuluu aromiominaisuuksiensa kannalta öljyn laatua parantaviin monoter- peenihiilivetyihin, koska korkea β-fellandreenipitoisuus antaa öljylle tyypilli- sen väinönputkiaromin. Samanaikaisesti öljyn α- ja β-pineenipitoisuudet antavat öljylle ei-toivottua terpeenivivahdetta, joten niitä ei toivota öljyyn suuria pitoisuuksia. Myös korkea limoneenipitoisuus kuuluu aromin laatua heikentäviin ominaisuuksiin. 3-kareenin hapettumistuotteet saavat aikaan tärpätin allergisuutta aiheuttavat ominaisuudet ja sen pitoisuuden tulisi myös olla alhainen. Muista komponenteista tärkeänä pidetään vielä pentadecanoli- 33 dia (0,5 - 1,5 %), joka antaa öljylle ”myskimäisen” tuoksuvivahteen (Forsen 1979). Organoleptisillä testeillä on todettu, että Pohjois-Suomessa kasvaneista väi- nönputkista eristetyt, alkoholiteollisuuden mausteina käytetyt aromivalmis- teet ovat laadukkaampia kuin Keski-Euroopasta maahantuodut (Yliaho 1981). 5.2 Väinönputken laatu eri kasvupaikoilla Forsen (1979) määritti väinönputken juurten haihtuvien öljyn pitoisuuden ja koostumuksen kahdesta kannasta (Taulukko 11), Pohjois-Lapista Kevosta (69° 45’N) saadusta var. norvegicasta (nykyisin var. archangelica) ja Saksas- ta saadusta var. sativasta. Kannat kasvatettiin Etelä-Suomessa Nuijamaalla ja Lemillä. Näytteitä otettiin kasvukauden aikoina juurten eri kehitysvaiheissa. Juurten öljypitoisuudet olivat korkeimmillaan varhain keväällä, kun maa on vielä roudassa. Pitoisuus aleni keskikesällä ja nousi jälleen syksyllä, jolloin sato korjattiin. Hiusjuurten öljypitoisuus oli korkeampi kuin paksujuurten, mutta kahden kannan öljypitoisuudet eivät eronneet ja vaihtelivat välillä 0,23 - 0,30 %. Organoleptiset testit kertoivat kuitenkin, että tutkitun var. norvegican tuoksu oli parempi kuin var. sativa -kannan. Merkittävä ero oli α-fellandreenin ja β- fellandreeenin pitoisuuksissa, jotka olivat korkeammat var. norvegican öljys- sä (9 - 14 % ja 24 - 28 % vastaavasti) kuin var. sativan öljyssä (2 - 10 % ja 13 - 16 %) .Myös limoneenipitoisuudet olivat pohjoisen kannassa matalam Taulukko 11. Väinönputken kahden alalajin juuriöljyn koostumus Etelä- Suomessa (Forsen 1979). var. Norvegica var. sativa Yhdiste Nuijamaa Nuijamaa Lemi juurakko sivujuuret juurakko sivujuuret juurakko sivujuuret α-pineeni 14,52 18,14 25,24 30,51 21,12 31,19 Kamfeeni 0,77 1,07 1,43 1,89 1,42 1,37 βpineeni 0,75 0,90 1,28 1,52 1,48 1,32 Sabineeni 4,90 3,74 1,29 0,99 3,56 0,58 β-kareeni 9,36 9,63 7,94 6,57 10,38 8,96 α-fellandreeni 14,35 9,61 9,53 10,04 2,38 3,10 Myrseeni 3,76 3,62 4,00 3,38 4,62 3,15 Limoneeni 5,81 7,09 8,54 8,44 11,53 10,83 β-fellandreeni 28,18 24,78 14,04 14,58 16,03 13,88 Cis-β-okimeeni 0,46 0,43 0,28 0,32 0,24 0,19 Trans-β-okimeeni 0,55 0,40 2,12 1,47 0,90 1,96 p-symeeni 3,26 5,32 6,25 5,20 11,30 8,33 Terpinoleeni 0,61 0,78 0,38 0,37 0,28 0,26 34 mat (5 - 7 %) kuin var. sativa kannassa (8 - 11 %). Limoneenipitoisuus Le- missä viljellyissä kasveissa oli hieman korkeampi (11 %) kuin Nuijamaalla (8,5 %) (Taulukko 11). Öljyn koostumus ei juurikaan muuttunut kasvukauden aikana. Ainoastaan 3- kareenin pitoisuus muuttui kasvin kehittyessä. Pentadecanoliden pitoisuudes- sa ei havaittu eroja. Kokeen johtopäätös oli se, että laadun kannalta Lapista saadun pohjoisen kannan öljyn aromiominaisuudet olivat paremmat kuin Saksasta saadun kan- nan. Ojala et al.(1986) ovat tutkineet väinönputken juurten haihtuvien öljyjen koostumusta 15 pohjoisesta populaatiosta. Siemenet kerättiin Suomen Lapista (13 populaatiota), Pohjois-Norjasta (2 populaatiota) ja yhdestä paikasta Poh- jois-Islannista. Kasvit kasvatettiin Turussa. Juurinäytteet kerättiin kustakin populaatiosta kahtena peräkkäisenä vuotena, toisena ja kolmantena ikävuote- na. Juurten öljypitoisuus vaihteli huomattavasti kahtena keräysvuotena, toisena vuotena kuivasadon öljypitoisuus vaihteli välillä 0,3 – 1,1 %. Erityisen alhai- nen öljypitoisuus mitattiin islantilaisesta näytteestä kolmantena vuonna (0,27 %), mutta kunkin populaation öljyn koostumus pysyi tyypillisenä. Öljyjen pääkomponentit olivat α-pineeni ja β-fellandreeni. Muita tärkeitä komponentteja olivat sabineeni, myrseeni, limoneeni, 3-kareeni ja p- kymeeni. Islantilainen populaatio erosi Fennoskandian populaatioista siten, että se si- sälsi erittäin korkeita α-pineenipitoisuuksia (65,3 %) ja vain vähän β- felladreenia (5,3 %). Myös Somerniemen populaatio Etelä-Suomessa erosi huomattavasti pohjoisista populaatioista, koska myrseeni oli sen öljyn pää- komponentti. Tällaista öljyn koostumusta ei oltu raportoitu aiemmin. Pohjois-Suomen ja -Norjan populaatioista leveyspiirien periferaaliset popu- laatiot olivat eniten erilaistuneita. Lapin Kemin populaatioilla oli usein suh- teellisen korkeita pitoisuuksia sabinenia, kun norjalaisilla populaatioilla oli hyvin alhaiset p-kymeeni- ja myrseenipitoisuudet. 3-kareenin hapettuneet johdannaiset voivat aiheuttaa allergisia oireita (Hell- ström et al. 1963). Tämän yhdisteen pitoisuudet olivat Etelä-Lapista kerätyis- sä kannoissa alhaisia ja pohjoisessa korkeita, jopa 13,6 ja 14,86 %. Tällaisia kantoja ei kannata ottaa jalostukseen (Ojala et al.1986). Galambosi (1991) kasvatti Puumalassa unkarilaista kantaa ja lappilaista kan- taa. Lappilainen kanta oli sama peltojokilainen kanta kuin Seppäsen viljely- tutkimuksessa Puumalassa (Seppänen 1987). 35 Analyysituloksien mukaan öljypitoisuudessa ei ollut suuria eroja, mutta öljyn koostumuksessa kyllä (Taulukko 12). Lappilaisen kannan β-fellandreenin pitoisuus oli lähes viisi kertaa korkeampi kuin unkarilaisen kannan. Unkari- lainen kanta taas sisälsi 25 kertaa enemmän sabineenia kuin lappilainen kan- ta. Tämä tulos on muihin tuloksiin verrattuna poikkeava. Samaa unkarilaista kantaa analysoivat Kerrola ym. (1994), ja he mittasivat tästä kannasta korkeammat sabineenipitoisuudet (5,9 % ja 14,8 %) kuin var.archangelikasta (3,3 - 3,9 %). Taulukko 12. Unkarilaisen ja lappilaisen väinönputken juurten aromipitoi- suuksia (Galambosi 1991). Yhdisteet Unkarilainen Lappilainen Haihtuva öljypitoisuus % 0,43 0,36 α-pineeni 17,26 17,09 Kamfeeni 1,32 1,09 β-pineeni 1,34 0,78 Sabineeni 29,08 1,18 3-kareeni 3,42 2,29 α-fellandreeni 4,39 5,78 Myrseeni 5,45 3,16 Γ-terpineeni 1,14 0,78 Limoneeni 3,88 3,87 β-fellandreeni 7,67 36,20 5.2.1 Saman kannan vertailu eri viljelypaikoilla Turun yliopiston väinönputkiprojektissa käytettiin samasta populaatiosta peräisin olevaa ainesta, jota kasvatettiin yhdenmukaisella kasvualustalla Tu- russa (60° 25’ N), Kittilässä (67° 40’ N) ja Utsjoella (69° 45’ N) (Yliaho 1981). Analyysitulokset ovat 30 - 42 näytteen keskiarvoja. Tulosten mukaan haihtuvan öljyn pitoisuudessa ei ollut eroja eri kasvupai- koilla: Turussa 1,24 %, Kittilässä 1,08 % ja Utsjoella 1,11 %. Tärkeimmät öljyn komponentit olivat β-fellandreeni (17,25 - 24,19 %) ja α-pineeni (16,60 - 25,06 %). Sabineeni-, myrseeni-, 3-kareeni-, kamfeeni-, β-fellandreeni- ja okimeeni-pitoisuudet eivät eronneet eri viljelypaikkojen välillä. α-pineenin, β-pineenin, α-terpineenin, γ-terpineenin ja p-symeenin pitoisuudet erosivat tilastollisesti eri kasvupaikoilla Näiden yhdisteiden pitoisuudet olivat kor- keimmat Kittilässä ja alhaisimmat Utsjoella. Laatua parantaviin yhdisteisiin kuuluvan β-fellandreenin pitoisuus oli korkein Turussa (24,19 %). Ilmeisesti nämä yhdisteet eivät sovellu ns. latitudivaikutuksen osoittajaksi. Ainoastaan kahden yhdisteen pitoisuudet olivat pohjoisessa korkeammat ja lisäksi tilastollisesti eroavia: terpinoleenin pitoisuus (0,62 - 0,60 ja 0,46 %) ja limoneenin pitoisuus (5,45 - 5,16 ja 4,10%) väheni siirryttäessä etelästä poh- joiseen. Forsenin (1979) mukaan limoneeni kuuluu aromia heikentäviin yh- disteisiin. 36 Galambosi (1991) kasvatti vuosina 1987 ja 1988 unkarilaista ja lappilaista kantaa Budapestissa, Puumalassa ja Kittilässä. Kokeissa mitattiin vain juuri- sato, öljyn pitoisuutta tai koostumusta ei analysoitu. Juurisadon osalta unkarilainen kanta osoittautui tuottoisammaksi (Taulukko 13). Sen juuripainot olivat sekä Budapestissa että Puumalassa selvästi suu- rempia kuin lappilaisen kannan painot. Mutta peltojokilainen kanta kasvatti Kittilässä erittäin suuret juuret ja sopeutui pohjoisiin oloihin paremmin kuin unkarilainen kanta. Seppäsen (1987) kokeissa kasvatettiin kahta Lapista, Kevon ja Peltojoen alueelta saatua kantaa. Kasvupaikkoina tutkimuksessa olivat Viikki, Puumala ja Muddusjärvi (oletus: var. archangelica). Juurisato oli pienempi Muddusjärvellä kuin Viikissä ja erityisesti Puumalassa (Kuva 3). Tutkijan mukaan syynä lienee kasvupaikan vähämultainen ja hapan maa Muddusjärvellä. Puumalassa kasvualustan laatu oli parempi. Kahden kannan biomassapotentiaali oli myös erilainen. Jokaisessa kasvupaikassa Kevon kanta oli satoisempi kuin Peltojoen kanta. Kuivatun juuren aromipitoisuus ja koostumus analysoitiin vain Viikin kanta- kokeessa (Taulukko 14). Tulosten mukaan öljypitoisuus oli melko matala, ja kantojen välillä ei ollut eroa. Kevolaisessa se oli 0,11 % ja peltojokilaisessa 0,10%. Väinönputken öljyn laadun kannalta tärkeimmät yhdisteet olivat peltojokilai- sessa kannassa paremmat: β-fellandreenipitoisuus oli korkeampi ja α- pineenin, 3-kareenin ja limoneenin pitoisuudet olivat matalammat (Taulukko 14). Peltojokilainen kanta arvioitiin paremmaksi kuin Kevon kanta. Vaikka sato- vertailussa peltojokilaisen kannan sato oli matalampi, Puumalasta saatu kor- kea juuripaino (431 g/kasvi) kertoo, että kasvien satopotentiaali hyvissä oloissa on hyvä. Taulukko 13. Unkarilaisen ja lappilaisen väinönputken juurien tuorepaino kolmella eri kasvupaikalla (Galambosi 1991). Kanta ja juuren paino (g/kpl) Viljelypaikka Ikä (v.) Unkarilainen Lappilainen Budapest 1. 290 30 Puumala 1. 133 34 Kittilä 1. 197 113 Budapest 2. 157 92 37 Kuva 3. Väinönputken juurisatoja kolmella eri kasvupaikalla. Kokeessa oli kaksi kantaa (Kevo ja Peltojoki) (Seppänen 1987). Kerrolan et al. (1994b) tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia ylikriittistä uut- tomenetelmää väinönputken juuriöljyn analysointiin. Tutkimuksessa testattiin unkarilaista kantaa, jota viljeltiin Puumalassa ja Kittilässä. Toinen tutkittu kanta oli Lapista, ja sitä viljeltiin Meltosjärvellä ja Kittilässä. Ylikriittisellä uuttomenetelmällä saadun öljyn koostumus oli erilainen kuin aiemmilla tek- niikoilla mitatut koostumukset. Taulukossa on esitetty vain öljyn pääkom- ponentit (Taulukko 15). Taulukko 14. Kahden lappilaisen väinönputkikannan juuriöljyn koostumus 1985, Helsinki. (Seppänen 1987) Yhdiste Kevo I Peltojoki α-pineeni 8,86 11,39 Kamfeeni 0,38 0,39 β-pineeni 0,46 0,65 Sabineeni 3,03 6,44 β-kareeni 10,29 2,84 α-fellandreeni 2,00 3,27 Myrseeni 5,96 1,54 α-terpineeni 0,23 0,12 Limoneeni 4,44 2,82 β-fellandreeni 15,03 23,46 Cis-okimeeni 0,34 0,32 Gamma-terpineeni 0,09 0,41 Trans-okimeeni 0,78 0,87 p-symeeni 1,49 0,71 Terpinoleeni 0,97 0,44 oktanaali 0,88 0,51 Aromiöljypitoisuus 0,11 0,10 juurisato g/kasvi 38 Taulukko 15. Monoterpeenien määrä väinönputken kahden kannan juurissa (Kerrola et al. 1994b). Suhteellinen osuus (%) var. sativa var. archangelica Yhdiste Puumala Kittilä Meltosjärvi Kittilä α-tujeeni 0,3 0,1 0,3 1,5 α-pineeni 4,8 9,9 9,1 2,2 Kampfeeni 0,3 0,5 0,4 0,3 β-pineeni 0,5 1,1 0,7 0,6 Sabineeni 5,9 14,8 3,9 3,3 3-kareeni 2,7 6,7 0,2 3,5 α-fellandreeni 0,4 1,0 0,4 0,2 β-myrseeni 1,3 3,1 0,5 2,4 D-limoneeni 1,9 4,6 1,5 3,4 β-fellandreeni 4,0 2,1 12,3 15,4 γ-terpineeni 0,7 0,4 tr 1,9 Trans-ocimene 1,0 0,5 tr 0,2 Kymeeni 0,6 1,2 0,7 1,0 α-terpinoleeni 0,2 0,3 0,2 0,5 Yhteensä: 24,6 46,3 30,2 36,4 Tuloksien mukaan var. archangelican öljyn pääkomponentti oli β- fellandreeni ja var. sativan öljyssä se oli sabineeni. var sativassa sekä hiilive- tyjen että hapettuneiden monoterpeenien osuus oli pohjoisessa suurempi kuin etelässä. Tulos on samanlainen, kuin aiemmissa tutkimuksissa on todettu (Forsen 1979 ja Galambosi 1991), eli pohjoisen kannan aromin laatuominai- suudet ovat paremmat. 5.2.2 Väinönputkipopulaatioiden vertailuja Ojala et al.(1986) ovat analysoineet Fennoskandian alueen eri väinönputki- populaatioiden juuriöljyn koostumusta. Unkarissa Hethelyi et al. (1985) ovat analysoineet laajan aineiston Unkarissa viljeltyjen populaatioiden juuriöljyis- tä. Toisessa vertailumateriaalissa Saksassa kerättiin 45 Keski- Euroopasta kotoisin olevaa väinönputkikantaa ja analysoitiin kasvien juuriöljyjen pitoi- suus ja koostumus. Kokoelmassa oli 22 saksalaista, 4 itävaltalaista ja 9 muus- ta keskieurooppalaisesta maasta hankittua kantaa (Bomme et al. 2002). Ver- tailutulokset ovat taulukossa (Taulukko 16.). Populaatioiden kemiallisessa koostumuksessa oli selviä eroja: unkarilaisessa populaatiossa α- ja β- pineenin määrä on kaksinkertainen lappilaisten populaatioiden pineenipitoi- suuksiin verrattuna. Erityisesti β-pineenin määrä oli verrattain korkea Unka- rissa. Saksalaisessa kokoelmassa pineenien pitoisuus oli huomattavasti pie- nempi kuin Unkarissa. Mutta selvin ero oli β- felladreenin pitoisuuksissa, jotka olivat molemmissa Keski-Euroopan populaatiotutkimuksissa huomatta- vasti alhaisempia kuin pohjoisessa. Tämän vertailun mukaan pohjoisten po- pulaatioiden juuriöljyn laatu on parempi, koska korkea β-fellandreenin pitoi- suus ja matalat pineenipitoisuudet ovat ominaisia hyvälaatuiselle angelikaöl- jylle (kts. Forsenin 1979). 39 Taulukko 16. Unkarilaisen (Hethelyi et al. 1985), saksalaisen (Bomme et al. 2002) ja lappilaisen väinönputken (Ojala et al. 1986) juuriöljyn pitoisuudet ja koostumus. x= keskiarvo. K=Kittilä, I=Inari, U= Utsjoki ja N= Norja. Unkari Saksa Lappi Yhdiste x min max x min max K I U N x Öljypitoisuus % 0,20 0,01 1,44 0,30 0,16 0,5 0,66 α-pineeni 21,40 7 39,7 13,8 5,8 33 18,4 29,2 15 22,7 21,3 β-pineeni 28,40 2 56,1 0.86 0,1 1,2 1,43 1,28 0,84 1,07 1,15 yhteensä 49,80 13,94 19,83 30,48 15,84 23,77 22,48 myrseeni 6,2 4,9 8,1 1,94 0,8 3,3 8,35 10,61 13,48 10,09 10,63 β-fellandreeni 15,6 1 29,6 6,0 2,2 13 36,8 35,86 35,1 23,3 32,76 limoneeni - 5.6 0,7 19 4,15 5,93 5,47 7,35 5,72 limoneeni+β--tujoni 11,8 7,3 24,4 - - - - - Seuraavaksi verrataan unkarilaisten työryhmän (Hethelyi et al. 1985) julkai- semia väinönputken siemenöljyn analyysituloksia suomalaisen työryhmän tuloksiin (Holm et al. 1997). Unkarissa viljellystä populaatiosta analysoitiin 17 yksilön siemensadon öljy ja Suomessa analysoitiin Lapin eri alueelta kerä- tyn 32 siemennäytteen öljyn laatua (Taulukko 17). Siemenöljyjen koostumukset eivät paljon eronneet tosistaan. Pääkomponetit olivat Suomessa β-fellandreeni (74,2 %) ja Unkarissa β-fellandreenin läheltä mitattava β-tujeeni (77,5 %). Muut pääkomponentit olivat (+)-sabineeni, α- pineeni, myrseeni, α-fellandreeni, ja limoneeni. Lapin eri alueilta kerättyjen siementen öljyn koostumuksessa oli tilastollisia eroja keruupaikkojen välillä. Esim. β-fellandreenin pitoisuus oli korkein (82,1 %) Länsi-Lapissa ja sa- bineenin pitoisuus oli siellä matalin (0,5 %), Itä-Lapissa tilanne oli päinvas- toin. Siellä β-fellandreenin pitoisuus oli matalin (66,4 %) ja sabineenin pitoi- suus korkein (11,3 %). Taulukko 17. Unkarilaisen (Hethelyi et al. 1985) ja lappilaisen (Holm et al. 1997) väinönputkisiemenjöljyn koostumuksen vertailu. Unkari Lappi Hethelyi et al. 1985 Holm ym. 1997 Yhdiste keskiarvo min-max keskiarvo min-max α-pineeni 10,4 3,8 - 14,9 9,4 6,2 - 11,2 β-pineeni 1,2 0,8 - 1,7 - - Myrseeni 3,9 2,8 - 7,4 4,9 3,4 - 7,3 α-fellandreeni 3,4 2,2 - 14,0 3,7 3,1 - 11,3 β-fellandreeni - - 74,2 66,4 - 82,1 β-tujeeni 77,2 71,5 - 87,0 - - Limoneeni - - 1,9 1,7 - 2,1 40 Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkitun aineiston mukaan Pohjois- Suomesta kotoisin olevien väinönputkikantojen öljyn laatu on keskieuroop- palaisiin kantoihin verrattuna parempi. Lapista kotoisin olevien kasvien öl- jyissä oli enemmän laatua parantavia yhdisteitä ja vähemmän laatua heiken- täviä yhdisteitä kuin keskieurooppalaisissa kannoissa. Koska väinönputki on pohjoisesta etelään levinnyt hyötykasvi, voidaan rohkeasti sanoa, että eteläi- semmät olosuhteet vaikuttavat öljyn koostumukseen heikentävästi. 6 Piparminttu (Mentha x piperita L.) 6.1 Merkitys ja kemiallinen koostumus Minttulajeja ja alalajeja on lukuisia. Näistä vain kolmella lajilla on suuri ta- loudellinen merkitys: piparminttu (M. x piperita L.), viherminttu (M. spicata L. syn. M. viridis L.) japaninminttu (M. arvensis L. var..piperascens Malin- vaud). Piparminttu on monivuotimen ruohokasvi, joka on syntynyt risteyttä- mällä viherminttu (M. spicata) ja vesiminttu (M. aquatica L). Piparmintusta käytetään mausteena ja rohdoksena tuoreita tai kuivattuja leh- tiä (Folium Menthae piperitae ), kuivattua maanpäällistä osaa (Herba Mentae piperitae) sekä tuoreesta tai kuivatusta maanpäällisestä osasta tislattua etee- ristä öljyä (Oleum menthae piperitae). Piparminttutuotteita käytetään lukui- sissa tuotteissa kuten teessä, makeisissa alkoholijuomissa, hygieniatuotteissa, lääkkeissä, tupakassa jne. Suomeen piparmintunlehtiä tuodaan 8 - 10 tonnia vuodessa ja piparmintun öljyä ja mentolia vielä enemmän. Öljyä tuodaan maahan vuosittain 10 - 21 t ja puhdasta mentolia 10 - 15 t (Galambosi ym. 1999). Piparminttuöljy Mentha piperitae aetheroleum saadaan tislaamalla tuoreista tai kuivatuista kukkivan kasvin maanpäällisistä osista. Piparmintun lehdet sisältävät 0,5 - 4 % haihtuvaa öljyä, jonka pääkomponentti on mentoli. Muita tärkeitä komponentteja ovat mentoni, mentyyliasetaatti, 1,8-sineoli, mentofu- raani, pulegoni sekä mentonin isomeerit. Yllämainittujen komponenttien määrä ja niiden suhde ratkaisevat piparmintun öljyn laadun. Piparmintun sadon laadun pääkriteeri on korkea haihtuvan öljyn mentolipitoisus, yli 44 % (ESCOP 1996 - 99). Euroopan farmakopeian mukaan Mentha piperitae folium koostuu kokonai- sista tai leikatuista kuivista piparmintun lehdistä. Kokonainen rohdos sisältää haihtuvaa öljyä vähintään 12 ml/kg ja leikattu rohdos vähintään 9 ml/kg. Piparminttuöljy Mentha piperitae aetheroleum saadaan tislaamalla tuoreista maanpäällisistä osista kukkivasta kasvista. Komponenteilla on seuraavat vaa- timukset (Hiltunen & Holm 1997): 41 • limoneeni 1,0 - 5,0 % • 1,8-sineoli 3,5 - 14,0 % • mentoni 14,0 - 32, 0 %, • mentofuraani 1,0 - 9,0 % • isomentoni 1,5 - 10,0 % • mentyyliasetaatti 2,8 - 10,0 % • mentoli 30,0 - 55,0 % • pulegoni enintään 4,0 % • karvoni enintään 1,0 %. Lisäksi 1,8-sineoli/limoneeni -suhde tulisi olla > 2. 6.2 Tutkimukset maailmalla Piparminttu ja muut mintut ovat aromikasveista tutkituimpia. Minttujen haih- tuvan öljyn biosynteesiä ja siihen vaikuttavia tekijöitä on tutkittu paljon. Pi- parmintun öljyn muodostus on toiminnallisesti riippuvainen monoter- peenimetaboliasta ja öljyjen eritys tapahtuu pitkälle erikoistuneissa solura- kenteissa (Croteau 1991). Viljelytutkimusten tarkoituksena on ollut saada tietoja siitä, mitkä tekijät vaikuttavat sadon ja öljyn määrään ja laatuun. Suo- messa on valmistunut yksi mintun tuotantoa käsittelevä väitöskirja (Aflatuni 2005). Pohjoisuuden kannalta tärkeitä kasvifysiologisia tutkimuksia ovat ne, jotka ovat keskittyneet päivän pituuden, lämpötilan, öljyn biosynteesiin ja koostumukseen liittyviin kysymyksiin. (Borbott & Loomis 1967, Clark & Menary 1979, Kokkini 1992). Päivän pituus ja lehtien ikä vaikuttavat merkit- tävästi piparmintun öljyn biosynteesiin. Piparminttu on pitkänpäivän kasvi ja se vaatii yli 14 h valojakson muuttuak- seen kasvullisesta vaiheesta lisääntymisvaiheeseen. Trooppisilla alueilla pi- parmintun viljely on mahdotonta, koska piparminttu kasvaa maanmyötäisesti ja lehdet jäävät hyvin pieniksi. Esimerkiksi Etelä-Brasiliassa mintun mentoli- pitoisuus jäi 30 prosenttiin. Subtrooppisilla alueilla piparminttu kasvaa pys- tyasennossa, mutta öljy on heikkolaatuista. Borbott ja Loomis (1967) esittivät, että monoterpeenien koostumukseen vai- kuttavat pitkän päivän oloissa etenkin fotosynteesiin liittyvät tekijät. Clark & Menary (1979) ehdottavat, että fotoperiodi sinänsä on tärkeä monoterpeenien koostumukseen vaikuttava tekijä. Pitkä päivä alensi menthofuraanin, pulego- nin, menthyl asetaatin ja limoneenin pitoisuuksia, kun taas menthonin, men- tolin, neomenthol asetaatin, trans-sabenine hydraatin, sineolin ja β-pineenin + sabeninen pitoisuudet kasvoivat. Saadut tulokset tukivat Grahlea ja Hoelzelia 42 (1963), joiden mukaan päivänpituudella on selvä vaikutus yksittäisten mono- terpeenien pitoisuuksiin. Fotoperiodi vaikuttaa mentofuraanin, mentonin ja mentolin pitoisuuksiin, mutta myös esim. limoneenin ja sineolin väliseen suhteeseen. L-mentoni on piparmintun nuorissa lehdissä tärkeä monoterpeeniyhdiste. L- mentonia tuotetaan enemmän viileinä tai lyhyinä öinä, ja vastaavien hapettu- neiden yhdisteiden, mentofuraanin ja furaanin tuotto vähenee. Kasvin kehit- tyessä L-mentoni metabolisoidan L-mentoliksi, jota kertyy piparmintun öl- jyyn (Kokkini 1992). Mintun versojen ja lehtien kehitys ja kasvu on voimakkaampaa lämpimillä alueilla. Lyhyen päivän oloissa öljyssä muodostuu enemmän pulegoni- ja mentofuraaniyhdisteitä, Pitkänpäivän ja viileän lämpötilan yhdistelmä tuottaa mentolia öljyyn. Muiden komponenttien osalta pitkä päivä alensi menthyl asetaatin ja limoneenin pitoisuuksia, kun taas neomenthol asetaatin, trans- sabeneeni hydraatin, sineolin ja β-pineenin + sabeneenin pitoisuudet kasvoi- vat verrattuna lyhyen päivän oloihin. Öljyn koostumus on erilainen piparminitun nuorissa ja vanhemmissa lehdis- sä, mikä on öljyn laadun kannalta tärkeä ominaisuus. Nuorissa lehdissä muo- dostuu etenkin mentonia. Kasvin kehittyessä mentoni metabolisoidaan men- toliksi, joka on piparmintun öljyn tärkein komponentti. Vertailututkimuksessa viljeltiin kuutta piparminttulajiketta Saksassa Wei- henstefanissa (48.5° N) ja Turkissa, Izmirissa (38° N) (Franz et al. 1984). Päivän pituus Saksassa oli 16,75 tuntia ja Izmirissa 12,8 tuntia. Samanaikai- sesti Izmirissa keskipäivän lämpötila oli keskimäärin 7 °C korkeampi kuin Saksassa. Lehtisadon määrässä ja öljypitoisuuksissa ei todettu suuria eroja. Lehtien keskimääräinen kuivasato oli Turkissa 1,55 t/ha ja Saksassa 1,73 t/ha. Öljypi- toisuuskin oli samanlainen: Turkissa 2,76 % ja Saksassa 2,68 %. Öljyn koostumuksessa oli kuitenkin merkittävä ero. Saksassa öljyn mentoli- pitoisuus vaihteli välillä 50 - 60 % ja mentonipitoisuus oli välillä 18 - 42 %. Turkkilaisen öljyn laatu oli heikompi, koska mentolin ja mentonin suhde oli päinvastainen: mentolin pitoisuus oli matala, välillä 20 - 45 %, ja mentonin pitoisuus oli hyvin korkea, 30 - 60 %. Tulokset tukivat hypoteesia, että lämpimissä oloissa öljyssä muodostuu enimmäkseen mentonia (Kokkini 1992). Pohjoisen viljelijöille luo hyvät edellytykset täällä vallitseva pitkä päivä, joka edistää toivottua mentolin ja mentonin tuottoa ja alentaa ei-toivottujen men- 43 tofuraanin, pulegonin ja menthylasetaatin pitoisuuksia. Viileistä kasvuoloista seuraava mintun pienempi kasvu ja öljyn määrä vaikuttavat päinvastaisesti. 6.3 Piparminttutukimukset Suomessa Piparmintulla ja sen öljyllä on taloudellisesta merkitystä Suomessakin, ja tämän takia piparmintun viljelytekniikkaa on tutkittu täälläkin laajasti. Pi- parminttututkimusten yhteenveto on esitetty minttuseminaarissa (Salo 1999), ja vuonna 2005 teemasta on kirjoitettu väitöskirja (Aflatuni 2005). Vaikka tutkimus on keskittynyt enimmäkseen viljelytekniikkaan, muutamissa tutki- muksissa on selvitetty myös pohjoiseen laatuun liittyviä kysymyksiä. Erityi- sesti on haluttu selvittää, millainen on piparmintun öljypitoisuus pohjoisessa viljellyssä piparmintussa, ja millainen on öljyn laatu. Suomen ja Unkarin kasvuoloissa vertailtiin japaninmintun ja piparmintun sadon määrää ja laatua vuosina 1993 - 1995 (Aflatuni ym. 1999). Kasvupai- kat olivat Unkarissa Budapestista 20 km päässä oleva Soroksár (47° N) sekä Suomessa Mikkeli (61° N) ja Pohjois-Suomessa Ruukki (64° N). Piparmintut olivat kahta eri alkuperää: kiinalainen ja pohjoisamerikkalainen. Kokeen aikana 1993 - 1995 keskimääräiset lämpötilat touko-elokuussa olivat Unkarissa 20,7 °C, Mikkelissä 13,4 °C ja Ruukissa 12,2 °C astetta. Aurin- gonpaistetunnit olivat vastaavasti Unkarissa 1118 h, Mikkelissä 1035 h ja Ruukissa 1108 h. Koetulosten pääsuuntaus oli se, että mitä pohjoisemmassa kasvit kasvoivat, sitä matalampi oli öljyn pitoisuus kasveissa. Japaninmintun ja kiinalaisen piparmintun kuivan lehtisadon haihtuvan öljyn pitoisuus oli Unkarissa korke- ampi kuin Suomessa (Taulukko 18). Yhdysvaltalaisen piparmintun öljypitoi- suus oli kuitenkin samaa tasoa eri kasvupaikoilla. Taulukko18. Japaninmintun ja piparmintun öljypitoisuudet ja mentolin ja men- tonin pitoisuudet. Pitoisuudet ovat vuosien 1993-1995 keskiarvoja (Aflatuni ym. 1999). Japanin- minttu Kiinalainen piparminttu Piparminttu (USA) Kasvupaikka Öljypitoisuus (%) Soroksár 4,0 3,03 2,65 Mikkeli 3,82 2,61 2,56 Ruukki 3,27 2,02 2,62 Mentolipitoisuus (%) Soroksár 81,4 42,2 44,0 Mikkeli 86,2 44,9 49,6 Ruukki 82,8 48,0 48,2 Mentonipitoisuus (%) Soroksár 13,03 30,8 30,3 Mikkeli 10,93 35,1 34,8 Ruukki 13,76 33,2 35,8 44 Minttuöljyn pääkomponenttien pitoisuus ei riippunut haihtuvan öljyn pitoi- suudesta. Suomessa japaninmintun mentolipitoisuus oli keskimäärin hieman korkeampi kuin Unkarissa. Myös mentonipitoisuus oli korkeampi Suomessa kuin Unkarissa. Suomessa viljellyn kiinalaisen piparmintun mentolipitoisuuden kolmen vuo- den keskiarvo vastaa ESCOP:n minimivaatimuksia (44 %). Vuosien väliset vaihtelut olivat kuitenkin suuria: Mikkelissä mentolipitoisuus vaihteli välillä 38 - 53 % ja Ruukissa 43 - 50 %. Amerikkalaista alkuperää olevan piparmin- tun mentolipitoisuudet ylittivät melkein joka vuosi 44 %. Suomessa viljelty- jen piparminttujen öljyn mentonipitoisuus ylitti joka vuosi alarajan (15 %), mutta muutamissa tapauksissa ylittyi ylärajakin. Metyyliasetaattipitoisuudet olivat yleensä minimipitoisuuden (4,5 %) alapuolella ja vaihtelivat välillä 0,7 - 4,6 %. Suomessa kasvukauden keskilämpötila on alempi ja kasvukausi lyhyempi kuin Keski-Euroopassa, mutta päivä on pidempi joten valoa riittää biomassan tuottamiseen. Kasvukauden lyhyys näkyy myös siinä, että koesatoa korjattiin vain kerran kesän aikana, Unkarissa saatiin kaksi satoa vuosittain. Öljyn laatu oli hyvä, vaikka sadon kokonaismäärä jäikin Suomessa alhaisemmaksi. Piparmintun ja Suomesta saadun sahalininrantamintun (Mentha arvensis var. sachalinensis) öljypitoisuutta ja koostumusta seurattiin Norjassa vuosina 1995 ja 1996 (Taulukko 19) (Rohloff et al. 2000). Kokeen päätulos oli se, että molempien minttulajien öljypitoisuudet olivat matalammat Pohjois- Norjassa kuin Etelä-Norjassa. Piparmintun öljypitoisuus oli molempina koe- vuosina 30 - 37 % korkeampi Etelä-Norjassa kuin Keski-Norjassa ja lämpöä vaativan sahalininmintun öljypitoisuus oli Pohjois-Norjassa vain alle puolet siitä mitä Etelä-Norjassa. Pohjois-Norjan alempiin öljypitoisuuksiin ovat voineet vaikuttaa erot päivän pituudessa ja pohjoisen alhaiset lämpötilat. Taulukko 19. Piparminttulajien öljypitoisuus Norjan eri paikoissa (Rohloff et al. 2000) Leveys Piparminttu Sahalininrantaminttu Alue Paikka N Vuosi % 1995 1,9 Larvik 59° 25' 1996 2,4 Etelä-Norja Satnge 60° 40' 1996 3,6 1995 1,2 Keski-Norja Sor Trondelag 64° 30' 1996 1,7 Pohjois-Norja Lopsmarka 67° 18' 1006 1,6 45 6.4 Fotoperiodin ja lämpötilan vaikutus minttujen öljypitoisuuden Ruotsalaistutkijat selvittivät kasvatuskaappioloissa päivän pituuden ja lämpö- tilan vaikutuksia minttujen öljyyn (Fahlen et al. 1997). Tutkimuksessa oli mukana Etelä-Ruotsin (55° N) ja Pohjois Ruotsin (65° N) valo- ja lämpötila- oloja simuloivia käsittelyitä (Taulukko 20). Kokeessa B-käsittely on vastan- nut pohjoisen Haaparannan ja C-käsittely etelän Alnarpin korkeuden lämpöti- la- ja valo-oloja. Piparminttulajien mentolipitoisuudet olivat suurimmat pohjoisia oloja simu- loivassa käsittelyssä (B) kuin lyhyen päivän oloissa (C). Korkeimmat öljypi- toisuudet mitattiin kuitenkin pitkän päivän ja korkean lämpötilan yhdistel- mässä (Fahlén et al. 1997). Mentolin ja mentonin pitoisuudet olivat suuremmat 3., 4. ja 5. lehtiparissa verrattuna ylimmäiseen lehtipariin. Nuoret kärkilehdet sisältävät monoter- peenejä, jotka ovat hapettuneita (esim. mentoni), ja tyvilehdissä on enemmän pelkistyneitä ja esteröityneitä yhdisteitä (mentoli ja menthyl asetaatti). Vaikka kasvatuskaappikoe osoitti, että Skandinavian kesäiset valo- ja lämpö- tilaolot voivat vaikuttaa suotuisasti piparmintun haihtuvien öljyjen biosyntee- siin, tulokset tulisi varmistaa kenttäkokeissa. Pitkän fotoperiodin/ kylmän termoperiodin vaikutuksia lehtien kasvuun ja monoterpeenireitteihin ei tun- neta hyvin. Pohjois-Suomen Ruukissa tehdyn tutkimuksen tulos oli, että on oltava erityi- sen tarkka minttuöljyn mentonipitoisuuden