Kalojen nukuttaminen: neilikkaöljystäkö uusi vaihtoehto?

Petri Hoskonen ja Juhani Pirhonen

Jyväskylän yliopisto, Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Elävien kalojen kanssa työskennellessä kalanviljelijän tai kalatutkijan on olennaista hallita kalojen nukutuksen taito. Yleisimmin käytetyt nukutusaineet ovat MS-222 ja hiilidioksidi. Näiden käyttöön liittyy kuitenkin ongelmia etenkin kenttätöissä. MS-222:lla nukutettuja kaloja on pidettävä karanteenissa kolme viikkoa ennen ihmisravinnoksi käyttämistä tai luonnonvesistöön vapauttamista. Hiilidioksidi puolestaan on kenttäoloissa varsin vaikeakäyttöinen, eikä sillä saada aikaiseksi kovin syvää nukutusta. Kalabiologisissa tutkimuksissa ja kalanviljelyssä olisi siis tarvetta niin ihmisille, luonnolle kuin kaloillekin turvalliselle, tehokkaalle ja helppokäyttöiselle nukutusaineelle. Neilikkaöljy on lupaava, toistaiseksi varsin vähän käytetty, nukutusaine.

Miksi kaloja nukutetaan?

Nukutusaineita käytetään yleisesti kalanviljelyssä ja kalabiologisissa tutkimuksissa. Nukutusaineiden käyttö on usein välttämätöntä kalojen stressaantumisen ja vahingoittumisen minimoimiseksi mm. lypsyjen, merkinnän, tai yksilömittausten aikana. Myös kalakuljetuksissa voidaan käyttää mietoja nukutusaineliuoksia kalojen rauhoittamiseksi ja aineenvaihdunnan hidastamiseksi. Nukutukseen saattaa liittyä riskejä tai haittoja, mutta oikein suoritettuna nukutuksen edut ovat yleensä mahdollisia haittavaikutuksia huomattavasti suuremmat.

Miten kaloja nukutetaan?

Anestesia (engl. anaesthesia = nukutus/puudutus) on biologinen tila, jossa jokin ulkoinen tekijä aiheuttaa osittaisen tai täydellisen tunnottomuuden ja tahdonalaisen hermoston toimimattomuuden. Anestesian vaiheet ovat induktio, ylläpito ja virkoaminen. Induktiovaiheessa kala on usein hyperaktiivinen muutaman sekunnin ajan ennen rauhoittumista johtuen nukutusaineen kalaa ärsyttävistä ominaisuuksista. Induktiovaiheen tulisi olla mahdollisimman lyhyt ja tapahtua ilman hyperaktiivisuusvaihetta. Ylläpito tarkoittaa saavutetun tilan pidentämistä ilman kalaan kohdistuvaa haittaa. Yleensä tämä voidaan toteuttaa induktiovaihetta pienemmällä nukutusaineen pitoisuudella. Virkoamisvaiheessa nukutusaine poistuu kalan elimistöstä ja se palaa normaalitilaan. Vaiheen tulisi olla lyhyt ja tapahtua ilman sivuvaikutuksia.

Nukutusaineet ovat kemiallisia tai fysikaalisia tekijöitä, jotka aiheuttavat ensin eliön rauhoittumisen, sitten järjestyksessä tasapainon, liikekyvyn, tajunnan ja lopulta refleksitoiminnan menetyksen, kun eliö altistuu suuremmille pitoisuuksille tai kun altistusaika pitenee (Summerfelt & Smith, 1990). Nukutusaine voidaan antaa kalalle injektiona, mutta yleisimmin kala kuitenkin nukutetaan kylvettämällä sitä nukutusaineliuoksessa. Kylvetys voi tapahtua joko seisovassa tai virtaavassa vedessä, jossa on sopiva nukutusainepitoisuus. Kala altistetaan sopivan vahvuiselle nukutusaineliuokselle tietyksi ajaksi tai kunnes kala on halutussa anestesian vaiheessa. Anestesian syvyys riippuu käytetystä nukutusaineen pitoisuudesta ja altistusajasta. Kalojen anestesia ja virkoaminen on jaettu useisiin toisiaan seuraaviin vaiheisiin (taulukko 1).

Taulukko 1. Nukahtamisen ja nukutuksesta toipumisen vaiheet kaloilla. (Summerfelt & Smith, 1990).

Anestesi-an vaihe	Kuvaileva nimi	Vaiheen tuntomerkit kalassa
0	normaali	reagoi ulkoisiin ärsykkeisiin, hengitystiheys ja lihasjännitys normaali
1	lievä rauhoittu-minen	reagoi hieman heikommin näkö- ja kuuloarsykkeisiin, hengitystiheys hieman pienempi, tasapaino normaali
2	syvä rauhoittu-minen	ulkoisista ärsykkeistä reagoi ainoastaan korkeaan paineeseen, hengitystiheys hieman pienempi, tasapaino normaali
3	osittainen tasapainon menetys	lihasjännitys hieman alhaisempi, uinti säännötöntä, hengitystiheys hieman suurempi, reagoi vain voimakkaaseen kosketus- tai tärähdysärsykkeeseen
4	täydellinen tasapainon menetys	täydellinen tasapainon ja lihasjännityksen menetys, hidas mutta säännöllinen hengitystiheys, selkäydinrefleksit katoavat
5	refleksitoiminta lakkaa	ei reagoi mihinkään, hengitystiheys hidas ja epäsäännöllinen, sydämen syke hyvin matala, ei refleksitoimintaa
6	hermotoiminta lakkaa	hengitysliikkeet loppuvat, sydämen syke lakkaa yleensä pian
Virkoami-sen vaihe		Vaiheen tuntomerkit kalassa
1		hengitysliikkeet alkavat
2		tasapainon osittainen saavuttaminen ja uintiliikkeiden osittainen alkaminen
3		tasapainon täydellinen saavuttaminen
4		reagoi jäykästi ulkoisiin ärsykkeisiin, välttelyuinti alkaa
5		käyttäytyminen ja uintiliikkeet normaalit

Kun nukutetulle kalalle on tehty tarvittavat toimenpiteet se siirretään virkoamaan puhtaaseen veteen. Kaikkien toimenpiteiden aikana on huolehdittava, että kalan kidukset pysyvät kosteina ja että nukutus- ja virkoamisaltaissa riittää happea. Jos kaloja on pidettävä nukutettuina pitkiä aikoja, niin kala voidaan altistaa vuorotellen nukutusaineliuokselle ja puhtaalle vedelle; tätä varten on kehitetty erityisiä laitteistoja.

Käytettävän nukutusaineen valintaan vaikuttavat yleensä useat eri tekijät: 1) aineen saatavuus, 2) tehokkuus suhteessa hintaan, 3) käytön helppous, 4) turvallisuus käyttäjälle, kohdekalalle ja ympäristölle sekä 5) tutkimuksen luonne. Marking ja Meyer (1985) kuvailivat ideaalisen nukutusaineen kahdeksan ominaisuutta: 1) induktioaika on alle 15 min ja mielellään alle 3 min, 2) virkoamisaika on enintään 5 min, 3) aine ei ole myrkyllinen kalalle ja sillä on suuri turvakerroin, 4) aine on helppokäyttöinen eikä se ole haitallinen ihmiselle normaalikäytössä, 5) sillä ei ole pysyviä vaikutuksia kalan fysiologiaan tai käyttäytymiseen, 6) se häviää kalan elimistöstä nopeasti, siitä ei jää jäämiä kalaan eikä se vaadi karanteeniaikoja, 7) toistuva käyttö ei aiheuta kumulatiivisia vaikutuksia tai ongelmia ja 8) aine on edullinen.

Nukutustapoina kaloille on käytetty kymmeniä erilaisia kemiallisia yhdisteitä, kaasuja ja sähkövirtaa. Kuitenkin vain muutama nukutustapa on yleisessä käytössä. Lähes kaikkiin käytössä oleviin nukutustapoihin liittyy riskejä tai ongelmia, jotka rajoittavat niiden käyttöä. Yksi suurimmista ongelmista on edelleen tiedon puute; monien nukutusaineiden sopivasta pitoisuudesta eri lajeille tai mahdollisista haitallisista vaikutuksista kaloille, ihmisille tai ympäristölle ei ole tietoa.

MS-222 vaatii karanteeniajan

MS-222 on lienee yleisimmin käytössä oleva nukutusaine kaloille. Vaikka aine onkin helppokäyttöinen, sen käyttöön liittyy myös ongelmia. MS-222:lla nukutettuja kaloja on pidettävä karanteenissa 21 päivää ennen vapautusta takaisin luonnonvesiin tai käyttöä ihmisravinnoksi. Esimerkiksi luonnonvesistä pyydettyjen ja nukutettuina merkittyjen kalojen tai viljelylaitokselta istutuspaikalle rauhoitettuina kuljetettujen kalojen pitäminen eristyksissä kolme viikkoa ennen vapautusta on käytännössä vaikeaa ja kallista. MS-222:n vesiliuos on hapan ja se pitää neutraloida (esim. natriumbikarbonaatilla, NaHCO₃) pH 7,0-7,5:een. MS-222 on luultavasti myös karsinogeeninen, vaikka se ei olekaan mutageeni. Se on myös kallis nukutusaine (Yoshimura ym., 1981).

MS-222 liukenee veteen hyvin ja on myös rasvaliukoinen, joten se siirtyy tehokkaasti kalan verenkiertoon kidusten pinnan läpi. MS-222:a käytetään kalojen nukutukseen yleensä pitoisuuksissa 15-330 mg/l. Sopiva pitoisuus riippuu nukutuksen halutusta syvyydestä, kalalajista ja kalan koosta, veden lämpötilasta ja veden kovuudesta. Yhdiste on tehokkainta lämpimässä ja pehmeässä vedessä. Kalojen toipuminen MS-222 nukutuksesta riippuu käytetystä pitoisuudesta ja altistusajasta sekä veden lämpötilasta: lämpimässä MS-222 poistuu kalan elimistöstä nopeammin kuin kylmässä.

Hiilidioksidi on vaikeakäyttöinen

Hiilidioksidia käytettiin kalojen nukutusaineena ainakin jo 60 vuotta sitten. Hiilidioksidi (CO₂) on veteen liukeneva kaasu. Hiilidioksidi voidaan lisätä veteen kaasuna tai sekoittamalla veteen natriumbikarbonaattia ja rikkihappoa. Jos hiilidioksidi lisätään veteen kaasuna, niin tarkan pitoisuuden määrittäminen on hankalaa. Happomenetelmä voi olla vaarallinen roiskevaaran vuoksi. Aina hiilidioksidia veteen lisättäessä on syytä tarkkailla veden happipitoisuutta ja pH:ta, sillä vedessä hiilidioksidista muodostuu heikko happo. Hiilidioksidin käyttö nukutusaineena on siis melko vaikeaa moniin muihin nukutusaineisiin verrattuna.

Hiilidioksidi on edullinen, siitä ei jää kalaan myrkyllisiä jäämiä eikä se aiheuta vaaraa käyttäjälle tai ympäristölle. Hiilidioksidinukutuksessa induktio- ja virkoamisvaiheet ovat melko pitkät, eikä sillä yleensä saavuteta syvää nukutusta (Gilderhus & Marking, 1987). Induktiovaiheessa kalalla on lyhyt voimakas hyperaktiivisuusvaihe, ja stressi-indikaattorit, kuten veren adrenaliini- ja kortisolipitoisuus, nousevat nopeammin ja korkeammalle tasolle käytettäessä puskuroimatonta hiilidioksidia kuin muita nukutusaineita käytettäessä (Iwama et al., 1989). Useiden altistusten on huomattu johtavan kuolleisuuteen. Hiilidioksidia onkin yleisimmin käytetty suurten kalamäärien käsittelyn helpottamiseksi ja korkeina pitoisuuksina sitä käytetäänkin yleisesti tainnutusaineena ennen kalojen perkausta.

Neilikkaöljy on helppokäyttöinen ja tehokas

Neilikkaöljyä, jonka vaikuttava ainesosa on eugenol, saadaan tisleenä neilikkapuiden (Eugenia caryophyllata ja E. aromatica) rungosta, lehdistä ja nupuista. Neilikkaöljy sisältää 90-95 % eugenolia. Eugenolilla on ominaisuuksia, jotka tekevät siitä hyödyllisen moniin eri tarkoituksiin; eugenolia on käytetty mm. antioksidanttina, estämään sieni- ja bakteerikasvua sekä kivun lievittäjänä ja paikallispuudutuksessa hammaslääketieteessä. Neilikkaöljyä käytetään myös mausteena ja aromaterapiassa. Puhdasta neilikkaöljyä on saatavissa ainakin luontaistuotekaupoista.

Neilikkaöljy ei liukene kunnolla alle 15°C -asteiseen veteen. Liukenemisen parantamiseksi neilikkaöljy liuotetaan ensin etanoliin, esim. suhteessa 1:9. Neilikkaöljyn tiheys on noin 1 g/ml, joten 1 ml tätä etanolin ja neilikkaöljyn seosta sisältää noin 100 mg neilikkaöljyä. Etanolilla ei ole pieninä pitoisuuksina haitallista vaikutusta kaloihin.

Neilikkaöljy ei vaadi karanteeniaikoja ja luonnontuotteena se ei aiheuta ympäristöriskiä. Se on helppokäyttöinen ja tehokas, joten neilikkaöljy sopii erinomaisesti myös kentällä tapahtuviin nukutuksiin. Neilikkaöljyn suurimmaksi heikkoudeksi mainitaan sen valoherkkyys. Neilikkaöljy kannattaakin säilyttää tummassa pullossa ja suojassa valolta. Neilikkaöljyä on käytetty nukutusaineena pitoisuuksissa 25-100 mg/l kalalajista ja halutusta nukutuksen syvyydestä riippuen. Neilikkaöljyn on havaittu olevan pienissä pitoisuuksissa huomattavasti tehokkaampaa kuin MS-222, mutta suuremmissa pitoisuuksissa merkittävää eroa nukahdusajoissa ei kirjallisuuden mukaan juurikaan olisi. Useimmissa tutkimuksissa nukutus- tai toipumisaika ei ole riippunut kalan koosta. Lämpötilan vaikutusta nukahtamis- tai toipumisaikoihin neilikkaöljyä käytettäessä ei ole juurikaan tutkittu.

Toipumisajat neilikkaöljynukutuksesta voivat olla melko pitkiä muihin yleisesti käytettyihin nukutusaineisiin verrattuna ja joillakin kalayksilöillä toipumisaika voi olla poikkeavan pitkä (Anderson ym., 1997; Prince & Powell, 2000). Useissa eri tutkimuksissa on havaittu, että nukutukseen sopiva neilikkaöljypitoisuus vaihtelee suuresti kalalajista riippuen. Tiettyä vakiopitoisuutta eri kalalajien nukutuksissa käyttäen lajienvälisissä nukahtamis- ja toipumisajoissa on suuria eroja. Ylipitkä altistus neilikkaöljylle voi johtaa hyvin pitkiin toipumisaikoihin. Tämän on arveltu johtuvan neilikkaöljyn hengitysjärjestelmää lamauttavasta vaikutuksesta (Keene ym., 1998). Niinpä sopiva nukutuspitoisuus on määritettävä kullekin lajille erikseen. Neilikkaöljyllä nukutettaessa olisikin käytettävä pienintä vielä tehokasta pitoisuutta lyhyemmän toipumisajan ja suuremman turvakertoimen vuoksi.

Neilikkaöljynukutuksen ei ole todettu vaikuttavan merkittävästi kalojen veriarvoihin eikä myöskään erilaisten valkosolujen lukumääriin. Kirjolohen on todettu myös ruokailevan normaalisti jo neljä tuntia nukutuksen jälkeen, eikä neilikkaöljynukutus eronnut tässä suhteessa MS-222- eikä hiilidioksidinukutuksesta (Pirhonen, 2001).

Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksella on tekeillä pro gradu -tutkielma neilikkaöljyn sopivuudesta kirjolohen, merilohen, järvitaimenen, vaellussiian, ahvenen ja särjen nukutukseen. Tutkimuksessa selvitetään kullekin kalalajille sopiva nukutuspitoisuus neljässä eri lämpötilassa (5, 10, 15 ja 20 °C) ja em. lohikaloille pidempiaikaiseen rauhoittamiseen sopiva pitoisuus. Alustavien tulosten perusteella neilikkaöljyn vaikutus poikkeaa suuresti näiden kalalajien välillä, mutta se näyttäisi toimivan hyvin ainakin lohikaloilla.

Lähteet:

Anderson, W.G., McKinley, R.S., Colavecchia, M. (1997). The use of clove oil as an anesthetic for rainbow trout and its effects on swimming performance. North American Journal of Fisheries Management 17, 301-307.

Gilderhus, P.A. & Marking, L.L. (1987). Comparative efficacy of 16 anesthetic chemicals on rainbow trout. North American Journal of Fisheries Management 7, 288-292.

Iwama, G.K., McGeer, J.C. & Pawluk, M.P. (1989). The effects of five fish anesthetics on acid-base balance, hematocrit, blood gases, cortisol, and adrenaline in rainbow trout. Canadian Journal of Zoology 67, 2065-2073.

Keene, J.L., Noakes, D.L.G., Moccia, R.D. & Soto, C.G. (1998). The efficacy of clove oil as an anaesthetic for rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum). Aquaculture Research 29, 89-101.

Marking, L.L. & Meyer, F.P. (1985). Are better anesthetics needed in fisheries ? Fisheries 10, 2-5.

Pirhonen, J. (2001). Kirjolohen paastotus lisäsi lääkerehun syömishalua. Suomen kalankasvattaja 3/2001: 46-51.

Prince, A. & Powell, C. (2000). Clove oil as an anaesthetic for invasive field procedures on adult rainbow trout. Journal of Fisheries Management 20, 1029-1032.

Summerfelt, R.C. & Smith, L.S. (1990). Anaesthesia, surgery and related techniques. Teoksessa: Methods for fish biology. Eds. Schreck, C.B. & Moyle, P.B., s. 213-272. American Fisheries Society, Bethesda, MD. 684 s.

Yoshimura, H., Nakamura, M. & Koeda, T. (1981). Mutagenicity screen of anaesthetics for fishes. Mutation Research 90, 119-124.