2013 research outputs found
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Food and nutrition security and associated health aspects of Syrian refugee mothers and their offspring : a mixed-method study in Greater Beirut, Lebanon
Get PDFNutrition during the first 1000 days of life from conception to two years of age lays the foundation for optimal health, cognitive and social development, and well-being of children and mothers. Malnutrition and hidden hunger in mothers and their offspring during the perinatal period can have long-lasting and irreversible consequences on human capital and increase the risk to non-communicable diseases among adulthood through intergenerational effects. Since the Arab Spring in 2011, the Syrian humanitarian crisis has escalated to become the worlds largest by the end of 2018, forcing 6.7 million to flee, mainly to neighboring countries. In 2015, Lebanon was the host of more than 1.5 million refugees and displaced persons from Syria, reaching the highest per capita concentration of refugees worldwide. The protracted crisis has increasingly weakened Lebanon, in turn exposing vulnerable groups, especially women of reproductive age and children below five years, to increased risks of inadequate nutrition and health status.
To date, there has been a lack of studies among refugees that examine the nutritional and health situation and investigate the underlying and immediate determinants of malnutrition among women of reproductive age and children below five years. Therefore, knowledge gaps regarding the prevalence of anemia and nutritional status of Syrian refugee mothers and children were identified as important research areas in this dissertation. Assessing the food security and mental health of Syrian refugee mothers, examining the dietary intake and infant feeding practices, and investigating their respective determinants and associated risk factors were also important areas of focus. This research project was conducted between July and October 2018 in collaboration with the American University of Beirut in primary healthcare centers in the Greater Beirut area in Lebanon using quantitative and qualitative surveys (mixed-methods survey) among Syrian refugee mothers and their child aged below five years of age. This work comprises a total of three research articles that have been published in peer-reviewed international journals.
The first article (Chapter 3) describes the prevalence of anemia and the nutritional status of mothers and children below five years of age and indicates a moderate public heath significance among Syrian refugees in the Greater Beirut area, Lebanon. The existence of the so-called double burden of malnutrition and hidden hunger (micronutrient deficiencies) has been documented, as mothers and children from the same household were affected by undernutrition, overnutrition, and / or anemia. A strong association between maternal and child anemia in the same household and an association between anemia and overweight / obesity among mothers has also been demonstrated. Analysis of the 24-hr dietary recalls of pregnant, lactating, non-pregnant non-lactating mothers revealed inadequate dietary intake and nutrient deficiencies during pregnancy and lactation.
The second article (Chapter 4) presents data on the prevalence of food insecurity, low dietary diversity, and poor mental health among Syrian refugee mothers in Greater Beirut, Lebanon. A significant association between food insecurity and low dietary diversity as well as poor mental health status was found. Low household monthly income and a high household crowding index were significantly associated with low dietary diversity and food insecurity. In addition, the results showed that low-income households consumed monotonous diets, characterized by a high consumption of refined starchy staples and grains.
The third paper (Chapter 5) focused on the nutritional and health status of infants under six months. Overall, the public heath significance for anemia and wasting was moderate. Inadequate infant feeding practices, such as the intake of pre-lacteal feeding and liquids, were demonstrated in newborns, which in turn contributed to delayed initiation of breastfeeding and low rates of exclusive breastfeeding. Factors supporting infant feeding practices included proper knowledge on maternal nutrition and exclusive breastfeeding and support from healthcare professionals or family during breastfeeding. Identified barriers included cultural practices such as the early introduction of foods, breastmilk substitutes, and giving water or herbal tea to infants under six months of age. Maternal health issues and social factors such as misinformation from family members and violations of the Code of Marketing of Breastmilk Substitutes also affected breastfeeding.
A conceptual framework was also developed in this dissertation to provide a comprehensive understanding of the linkages and pathways between the enabling, underlying, and immediate determinants and the nutritional and health outcomes in the context of humanitarian crises. Based on this conceptual framework, three principal pathways were identified to explain the following associations: (1) from the enabling determinants to anemia and nutritional status, (2) from socio-economic status and host country resources to food consumption and diets, and (3) from pre-resettlement experiences and dietary acculturation to food consumption and diets. In addition, the concluding discussion (Chapter 6) presented the role of maternal mental health status and health services and their impact on maternal nutrition and anemia status as well as infant feeding.
In summary, this dissertation contributes to the knowledge about the anemia and nutritional status of Syrian refugee women and children as well as on the food security and mental health status of mothers living in an urban setting of a protracted humanitarian crisis in Lebanon. It also provides insights into the emergence of malnutrition among women and children in the context of refugees and shows the pathways between different levels of determinants of nutrition and health. Implications for practice can be drawn from this dissertation, such as the development or strengthening of evidence-based culture-specific nutritional interventions that are targeted to the refugee context. Priorities for future research were also identified, including the need to improve the effectiveness of nutritional interventions in conflict settings.Die Ernährung während der ersten 1000 Tage des Lebens - von der Schwangerschaft bis zum Ende des 2. Lebensjahres - legt den Grundstein für optimale Gesundheit, kognitive und soziale Entwicklung sowie das Wohlbefinden von Kindern und Müttern. Mangelernährung und versteckter Hunger bei Müttern und deren Nachkommen während der perinatalen Phase können langfristige und irreversible Auswirkungen auf das Humankapital haben und das Risiko von nichtübertragbaren Krankheiten im Erwachsenenalter auch durch generationsübergreifende Effekte erhöhen. Seit dem Arabischen Frühling im Jahr 2011 stieg die humanitäre Krise in Syrien bis Ende 2018 weltweit am stärksten an und zwang schließlich 6,7 Millionen Menschen zur Flucht, hauptsächlich in die Nachbarländer. Bereits im Jahr 2015 beherbergte Libanon mehr als 1,5 Millionen Flüchtlinge und Vertriebene aus Syrien und erreichte damit die höchste pro-Kopf-Konzentration von Flüchtlingen weltweit. Libanon wurde durch die lang anhaltende Krise zunehmend geschwächt, was wiederum gefährdete Gruppen, insbesondere Frauen im gebärfähigen Alter und Kinder unter fünf Jahren, einem erhöhten Risiko von unzureichendem Ernährungs- und Gesundheitsstatus aussetzte.
Bis heute gibt es vorallem unter Flüchtlingen einen Mangel an Studien, die die Ernährungs- und Gesundheitssituation erforschen und die zugrundeliegenden und unmittelbaren Determinanten von Mangelernährung bei Frauen im gebärfähigen Alter und Kindern unter fünf Jahren untersuchen. Daher war es ein Anliegen dieser Dissertation Wissenslücken hinsichtlich der Prävalenz von Anämie und des Ernährungszustandes von syrischen Flüchtlingsmüttern und ihren Kindern zu schliessen. Auch die Bewertung der Ernährungssicherheit und der mentalen Gesundheit von syrischen Flüchtlingsmüttern, die Erforschung der Nahrungsaufnahme und der Praktiken bei der Ernährung von Säuglingen unter sechs Monaten sowie die Untersuchung ihrer jeweiligen Determinanten und zugehörigen Risikofaktoren stellten wichtige Schwerpunkte dar. Dieses Forschungsvorhaben wurde zwischen Juli und Oktober 2018 in Zusammenarbeit mit der American University of Beirut in den Primärversorgungszentren im Großraum Beirut im Libanon mit Hilfe von quantitativen und qualitativen Erhebungen (Mixed-Methoden-Umfrage) unter syrischen Flüchtlingsmüttern mit einem ihrer Kinder unter fünf Jahren durchgeführt. Die vorliegende Arbeit umfasst insgesamt drei Forschungsartikel, die in internationalen Fachzeitschriften mit Begutachtungsverfahren veröffentlicht wurden.
Der erste Artikel (Kapitel 3) beschreibt die Prävalenz von Anämie und den Ernährungszustand von Müttern und Kindern unter fünf Jahren und zeigt ein mittelschweres Risiko für die öffentliche Gesundheit bei syrischen Flüchtlingen im Großraum Beirut, Libanon, auf. Das Vorhandensein der sogenannten Zweifachen Belastung von Mangelernährung und verstecktem Hunger (Mikronährstoffmangel) wurde dokumentiert, da manche Mütter und Kinder aus demselben Haushalt von Unter- und Überernährung und/oder Anämie betroffen waren. Auch wurde eine starke Assoziation zwischen mütterlicher und kindlicher Anämie im selben Haushalt sowie eine Assoziation zwischen Anämie und Übergewicht / Fettleibigkeit bei Müttern nachgewiesen. Die Analyse der 24-Stunden Ernährungsprotokolle von schwangeren, stillenden, nicht schwangeren und nicht stillenden Müttern ergab eine unzureichende Nahrungsaufnahme und Nährstoffmängel besonders während der Schwangerschaft und Stillzeit.
Der zweite Artikel (Kapitel 4) präsentiert Daten zur Prävalenz von Ernährungsunsicherheit, geringer Nahrungsmitteldiversität und eingeschränkter psychischer Gesundheit unter syrischen Flüchtlingsmüttern im Großraum Beirut, Libanon. Eine signifikante Assoziation zwischen Ernährungsunsicherheit und geringer Nahrungsmitteldiversität sowie verminderte psychische Gesundheit wurden festgestellt. Ein niedriges monatliches Haushaltseinkommen und ein hoher Gedrängtheitsindex im Wohnbereich waren ebenfalls signifikant mit geringer Nahrungsmitteldiversität und Ernährungsunsicherheit assoziiert. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass Haushalte mit niedrigem Einkommen eine eintönige Ernährung konsumierten, die durch einen hohen Konsum von raffinierten stärkehaltigen Grundnahrungsmitteln und Getreide gekennzeichnet war.
In der dritten Arbeit (Kapitel 5) wurde der Fokus auf den Ernährungs- und Gesundheitsstatus von Säuglingen unter sechs Monaten gelegt. Insgesamt ergab sich ein mittelschwere öffentliche Gesundheitsrelevanz in Bezug auf Anämie und Auszehrung. Besonders bei Neugeborenen wurden inadequate Ernährungspraktiken aufgezeigt, wie die Zufuhr von prälaktalen Nahrungsmitteln und Flüssigkeiten, was wiederum zu einem verzögertem Stillbeginn und einer niedrigen Rate an ausschließlichem Stillen beigetragen hatte. Zu den unterstützenden Faktoren für die Ernährungspraktiken von Säuglingen zählten das Wissen über mütterliche Ernährung und ausschließliches Stillen sowie die Unterstützung durch Gesundheitsfachkräfte oder der Familie während der Stillzeit. Identifizierte Hindernisse stellten kulturelle Praktiken dar wie die frühzeitige Einführung von Lebensmitteln und Muttermilchersatzprodukten sowie das Geben von Wasser oder Kräutertee an Säuglinge unter 6 Monaten. Auch mütterliche Gesundheitsprobleme und soziale Faktoren wie Fehlinformationen durch Familienmitglieder sowie Verstöße gegen den Kodex für die Vermarktung von Milchersatzprodukten beeinträchtigten das Stillverhalten.
In dieser Dissertation wurde ein konzeptioneller Rahmen entwickelt, um ein umfassendes Verständnis für die Zusammenhänge und Wege zwischen den ermöglichenden, zugrundeliegenden und unmittelbaren Determinanten und den ernährungs- und gesundheitsbezogenen Ergebnissen im Kontext humanitärer Krisen zu schaffen. Basierend auf diesem Konzept wurden drei Hauptwege identifiziert, um die folgenden Zusammenhänge zu erklären: (1) von den ermöglichenden Determinanten zu Anämie und Ernährungszustand, (2) vom sozioökonomischen Status und den Ressourcen des Gastlandes zu Nahrungsmittelverbrauch und Diäten und (3) von vorherigen Umsiedlungserfahrungen und Ernährungsakkulturation zu Nahrungsmittelverbrauch und Diäten. Zusätzlich wurde in der abschließenden Diskussion (Kapitel 6) die Rolle der mentalen Gesundheit der Mutter und der Gesundheitsdienste sowie deren Auswirkungen auf die Ernährung/Anämie bei Müttern und auf die Säuglingsernährung dargestellt.
Zusammenfassend trägt diese Dissertation wesentlich zum Kenntnisstand über Anämie- und Ernährungszustand syrischer Flüchtlingsfrauen und -kinder sowie über die Ernährungssicherheit und den mentalen Gesundheitszustand von Müttern in einer humanitären Krise im Libanon bei. Sie liefert auch Erkenntnisse über die Entstehung von Fehlernährung bei Frauen und Kindern im Kontext von Flüchtlingen und zeigt die Verbindungen zwischen verschiedenen Ebenen von Determinanten der Ernährungs- und Gesundheitssituation auf. Aus dieser Dissertation lassen sich praktische Implikationen ableiten, wie die Entwicklung oder Stärkung von evidenzbasierten, kulturspezifischen Ernährungsinterventionen, die auf den Kontext von Flüchtlingen ausgerichtet sind. Schwerpunkte für zukünftige Forschungen wurden ebenfalls aufgezeigt, einschließlich der Notwendigkeit, die Wirksamkeit von Ernährungsinterventionen in Konfliktsituationen zu verbessern
Aspects of incorporating biodegradable textiles to improve sports turf
Get PDFDue to climate change and the need to save water, water consumption must be reduced not only in agriculture but also in urban areas. There are 55,072 sports fields in Germany that have to be irrigated in summer. In order to reduce the amount of irrigation, two approaches were researched and discussed in this thesis. The first approach is to adapt new sports fields to the local weather conditions. This approach is a decision support system, based on a model. The input variables are recorded weather data from the German Weather Service for the location where the new sports field is to be built, the hydrological properties of the substrates, and the expected costs. An optimized dimensioning of the rootzone layer is calculated by an EA solver of Microsoft Excel. This thickness of the layer can be used for the construction project. This was calculated exemplary for 3 locations. The presented model needs to be further evaluated through field trials. For existing sports fields, the root zone layer can only be changed with great effort. In this case, a biodegradable nonwoven can be installed in an existing sports field with drainage layer structure. This nonwoven transport water from the deeper drainage layer into the root zone of the turf through the capillaries, so that the water is available to the turf. To achieve this function, the 150 mm wide nonwoven must be installed vertically at a depth of 170 mm +-20 mm. During installation, the ground cover must not be reduced and the roughness of the surface must not be increased. In the present work, a device is presented, that cuts the turf, opens a furrow, incorporates the nonwoven and then closes the furrow. The device is mounted on the tractor and consists of a height guide, a cutting disc, a box coulter and a pressure roller. The device was tested on three plots with a layer structure in Stuttgart. The cutting disc works properly because no clogging was observed. A measurement frame equipped with an ultrasonic sensor, a laser range finder and a feeler wheel determined the surface roughness before and after incorporating the nonwoven. The results showed a significant increase in roughness. In order to reduce the negative impact to the ground surface, it would be possible to increase the ballasting of the device. However, harmful soil compaction must be avoided. The uniform working depth of the developed device was determined with a tachymeter and showed a deviation from the nominal depth of less than 20 mm. The results show that this meets the requirements for the device. Ground cover was measured before and after installing the nonwoven. The turf damage was less than 15 % of the ground cover, which meets the playability requirements. Reconsolidation was determined by penetrologger and evaluated in profile. The soil recompaction, measured as penetration resistance, was similar to the status quo, except in the area close to the nonwoven, where the recompaction failed. The furrows of the developed device can be recompacted more effectively by using two pressure roller, attached V-shaped. But it must be verified that the two pressure rollers do not cause ridge formation, as is the case with seed drills. Overall, the performance of the device can be considered positive, but improvements are still needed to improve reconsolidation. These improvements can be verified in future investigations. At the same time, the effectiveness of the nonwoven must be evaluated in the future. Preliminary tests have shown that the capillary action is sufficient to transport water from the drainage layer to the root zone.Aufgrund des Klimawandels und der Notwendigkeit, Wasser zu sparen, muss der Wasserverbrauch nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch in städtischen Gebieten reduziert werden. In Deutschland gibt es 55.072 Sportplätze, die im Sommer bewässert werden müssen. Um die Bewässerungsmenge zu reduzieren, wurden in dieser Arbeit zwei Ansätze erforscht und diskutiert. Der erste Ansatz ist für neu angelegte Rasensportplätze konzipiert und basiert auf einer Modellierung des erforderlichen Rasentragschichtaufbaus für einen Rasensportplatz. Die Eingangsgrößen sind aufgezeichnete Wetterdaten des Deutschen Wetterdienstes für den Standort des neu zu errichtenden Sportplatz, die hydrologischen Eigenschaften der Substrate und die zu erwartenden Kosten. Eine optimierte Dimensionierung der Rasentragschichtdicke wird mit einem EA-Solver von Microsoft Excel berechnet. Diese Dimensionierung kann für das Bauprojekt verwendet werden. Die vorgestellte Modellierung muss in zukünftigen Untersuchungen durch Feldversuche evaluiert werden. Bei bestehenden Rasenspielfeldern kann die Rasentragschicht nur mit großem Aufwand verändert werden. Für diesen Fall wird ein biologisch abbaubares Vlies in einen bestehenden Sportplatz mit Drainageschichtaufbau eingebaut. Das Vlies transportiert das Wasser aus der tieferen Drainageschicht über die Kapillaren in die Wurzelzone des Rasens, so dass das Wasser dem Rasen zur Verfügung steht. Um diese Funktion zu gewährleisten, muss das 150 mm breite Vlies vertikal in einer Tiefe von 170 mm +-20 mm verlegt werden. Bei der Verlegung darf die Bodenbedeckung nicht verringert und die Rauheit der Oberfläche nicht erhöht werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Gerät vorgestellt, das die Grasnarbe schneidet, eine Furche öffnet, das Vlies einarbeitet und die Furche wieder schließt. Das Gerät ist an den Traktor angebaut und besteht aus einer Höhenführung, einer Schneidscheibe, einem Kastenschar und einer Andruckrolle. Das Gerät wurde auf drei Rasenparzellen mit Tragschichtaufbau in Stuttgart getestet. Die Schneidscheibe verhinderte erfolgreich die Entstehung von Verstopfungen im Arbeitsbereich. Ein Messwagen, der mit einem Ultraschallsensor, einem Laserentfernungsmesser und einem Tastrad ausgestattet ist, ermittelte die Oberflächenrauhigkeit vor und nach der Einarbeitung des Vlieses. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Zunahme der Rauheit. Um die negative Veränderung der Bodenoberfläche zu reduzieren wäre es möglich die Ballastierung des Arbeitsgerätes zu erhöhen. Dabei müssen jedoch schädliche Bodenverdichtungen vermieden werden. Die gleichmäßige Tiefe des Vlieses wurde mit einem Tachymeter bestimmt und zeigte eine Abweichung von der Solltiefe von weniger als 20 mm. Die Bodenbedeckung wurde vor und nach dem Einbau des Vlieses gemessen. Die Beschädigung der Grasnarbe betrug weniger als 15 % der Bodendecke, was den Anforderungen an die Bespielbarkeit entspricht. Die Rückverfestigung wurde mit einem Penetrologger bestimmt und im Profil ausgewertet. Die als Eindringwiderstand gemessene Rückverfestigung des Bodens entsprach dem Status quo, mit Ausnahme des Bereichs direkt neben dem Vliese, wo die Rückverfestigung nicht ausreicht. Die Furchen des entwickelten Gerätes könnten durch den Einsatz von zwei V-förmig angebrachten Andruckrollen besser rückverfestigt werden. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass die beiden Andruckrollen keine Dammbildung verursachen, wie es bei Sämaschinen der Fall ist. Insgesamt kann die Leistung des Geräts als positiv angesehen werden, aber es sind noch Verbesserungen erforderlich, um die Rückverfestigung zu verbessern. Diese Verbesserungen können in zukünftigen Untersuchungen überprüft werden. Gleichzeitig muss die Wirksamkeit des Vlieses bewertet werden. Dies war nicht Bestandteil der vorliegenden Arbeit. Vorversuche haben gezeigt, dass die Kapillarwirkung ausreicht, um Wasser aus der Drainageschicht in die Wurzelzone zu transportieren
Artificial intelligence and robots in services : theory and management of (future) humanrobot service interactions
Get PDFDuring the past decade, service robots have increasingly been deployed in a wide variety of services, where they co-produce service outcomes with and for the benefit of internal or external customers within humanrobot service interactions (HRSI). Although the introduction of different service robot types into the marketplace promises efficiency gains, it changes premises of service encounter theory and practice fundamentally. Moreover, introducing service robots without considering external or internal customers needs can lead to negative service outcomes. This thesis aims to generate knowledge on how the introduction of different service robot types (i.e., embodied and digital service robots) in internal and external service encounters changes fundamental premises of service encounter theory and impacts HRSI outcomes. In doing so, it leverages different scientific methods and focuses on external service encounters with digital and embodied service robots, as well as internal service encounters with digital service robots.
Chapter 2 aims to advance service encounter theory in the context of HRSI in external service encounters by conceptually developing a service encounter theory evaluation scheme to assess a theorys fit to explain HRSI-related phenomena. The scheme includes individual and contextual factors that bound theoretical premises and, hence, supports scholars in assessing standing service encounter theories. The chapter also puts forth an exemplary assessment of role theory and provides detailed avenues for future research.
Chapter 3 aims to synthesize the great wealth of knowledge on HRSI related to external service encounters with embodied service robots. By conducting a comprehensive systematic literature review, the chapter identifies 199 empirical research articles across scientific fields that can inform service research on how to successfully introduce service robots into the organizational frontline. To organize the plethora of research findings, this chapter develops a new structuring framework (D3: design, delegate, deploy). It utilizes this framework to provide a comprehensive overview of the empirical HRSI literature, delineates practical implications, and identifies gaps in literature to identify promising future research avenues.
Chapter 4 also addresses HRSI in external service encounters but focuses specifically on the transformative potential of embodied service robots to enhance vulnerable consumers (i.e., children and older adults) well-being in social isolation. To identify how different robots can enhance well-being, this chapter follows a conceptual approach and integrates findings from service research, social robotics, social psychology, and medicine. The chapter develops a typology of robotic transformative service (i.e., entertainer, social enabler, mentor, and friend) as a function of consumers state of social isolation, well-being focus, and robot capabilities and a future research agenda for robotic transformative service research (RTSR). This work guides service consumers and providers, as well as robot developers, in identifying and developing the most appropriate robot type for advancing the well-being of vulnerable consumers in social isolation.
Finally, Chapter 5 focuses on HRSI research in the context of interactions with digital service robots in internal service encounters. Based on a comprehensive literature review paired with a qualitative study, it conceptionally develops a new concept of a collaborative, digital service robot: a collaborative intelligence system (i.e., CI system) that co-produces service with employees. Drawing from service encounter needs theory, the chapter also empirically tests the effect of CI systems on employee need fulfillment (i.e., need for control, cognition, self-efficacy, and justice) and, in turn, on responsibility taking in two scenario-based experiments. The results uncover divergent mechanisms of how the fulfillment of service encounter needs drives the effect of CI systems on outcome responsibility for different employee groups. Service scholars and managers benefit from a blueprint for designing collaborative digital service robots and an understanding of their effects on employee outcomes in service co-production.
In summary, this thesis contributes to literature by providing new insights into different types of HRSI by consolidating HRSI knowledge, developing and advancing HRSI concepts and theory, and empirically investigating HRSI-related phenomena. The new insights put forth in this thesis are discussed and implications for service theory and practice are delineated.Serviceroboter werden zunehmend für Dienstleistungen eingesetzt, wobei sie mit und zum Nutzen von internen oder externen Kunden im Rahmen von Mensch-Roboter-Service-Interaktionen (MRSI) Serviceergebnisse co-produzieren. Die Einführung verschiedener Arten von Servicerobotern (d. h. verkörperte und digitale) verspricht Effizienzgewinne, verändert jedoch grundlegende Prämissen der Theorie und Praxis von Dienstleistungsinteraktionen. Darüber hinaus kann die Einführung von Servicerobotern ohne die Berücksichtigung von Kundenbedürfnissen zu negativen Serviceergebnissen führen. Ziel dieser Dissertation ist es, Wissen darüber zu generieren, wie die Einführung verschiedener Robotertypen in internen und externen Dienstleistungsinteraktionen grundlegende theoretische Prämissen von Dienstleistungsinteraktionen verändert und sich auf die Ergebnisse von MRSI auswirkt. Um dieses Ziel zu erreichen werden unter Einsatz verschiedener wissenschaftlicher Methoden drei verschiedene Arten von MRSI untersucht.
Kapitel 2 zielt darauf ab, die Theorie der Dienstleistungsinteraktion im Kontext von MRSI in externen Dienstleistungsinteraktionen weiterzuentwickeln und konzeptioniert ein Bewertungsschema für bestehende Theorien der Dienstleistungsbegegnung. Das Schema umfasst individuelle und kontextuelle Faktoren, die die ursprünglichen theoretischen Prämissen von Mensch-zu-Mensch Dienstleistungsinteraktionen beeinflussen und unterstützt somit Wissenschaftler bei der Bewertung von Theorien zur Verwendung im MRSI Kontext. Das Kapitel enthält eine beispielhafte Bewertung der Rollentheorie und zeigt detaillierte Wege für zukünftige Forschung auf.
Kapitel 3 zielt darauf ab, die große Fülle an Wissen über MRSI im Kontext externer Dienstleistungsinteraktionen mit verkörperten Servicerobotern zu synthetisieren. Durch eine systematische, interdisziplinäre Literaturanalyse identifiziert das Kapitel 199 empirische Forschungsartikel, die Erkenntnisse liefern, wie Serviceroboter erfolgreich in den Dienstleistungsprozess eingebunden werden können. Um die Fülle an Forschungsergebnissen zu ordnen, entwickelt dieses Kapitel ein neues, strukturierendes Modell (D3 framework: design, delegate, deploy). Dieses wird im Rahmen des Kapitels genutzt, um einen umfassenden Überblick über die empirische MRSI-Forschung zu geben, praktische Implikationen abzuleiten und Forschungslücken aufzuzeigen.
Kapitel 4 befasst sich ebenfalls mit MRSI in externen Dienstleistungsinteraktionen, konzentriert sich aber auf das transformative Potenzial von verkörperten Servicerobotern zur Steigerung des Wohlbefindens von sozial isolierten, vulnerablen Verbrauchern (d. h. Kinder und ältere Erwachsene). Um herauszufinden, wie verschiedene Roboter das Wohlbefinden steigern können, integriert das Kapitel Erkenntnisse aus der Dienstleistungsforschung, der sozialen Robotik, der Sozialpsychologie und der Medizin. Dabei wird eine Typologie von vier transformativen Robotern in Abhängigkeit vom Zustand der sozialen Isolation des Verbrauchers, der Art des Wohlbefindens und den Fähigkeiten des Roboters entwickelt. Weiterhin wird eine detaillierte Forschungsagenda im Kontext transformativer Dienstleistungserstellung durch Roboter erarbeitet. Diese Arbeit hilft Dienstleistungsnehmern und -anbietern sowie Roboterentwicklern bei der Identifizierung und Entwicklung des am besten geeigneten Robotertyps zur Förderung des Wohlbefindens von sozial isolierten, vulnerablen Verbrauchern.
Abschließend fokussiert Kapitel 5 die MRSI-Forschung im Kontext interner Dienstleistungsinteraktionen mit digitalen Servicerobotern. Auf Basis einer Literaturanalyse gepaart mit einer qualitativen Studie wird ein neues Konzept eines kollaborativen, digitalen Serviceroboters entwickelt: ein Collaborative Intelligence System (CI System), das in Zusammenarbeit mit Mitarbeitern Dienstleistungsergebnisse co-produziert. Anhand szenariobasierter Experimente wird empirisch untersucht, ob CI Systeme psychosoziale Bedürfnisse von Mitarbeitern befriedigen können und damit die mitarbeiterseitige Übernahme von Verantwortung für gemeinsam produzierte Ergebnisse gefördert wird. Die Ergebnisse decken für verschiedene Mitarbeitergruppen unterschiedliche Mechanismen auf, wie die Erfüllung von Bedürfnissen in der Dienstleistungsinteraktionen die Wirkung von CI Systemen auf die mitarbeiterseitige Übernahme von Verantwortung beeinflusst. Dienstleistungsforscher und -manager profitieren von einer Blaupause für die Gestaltung kollaborativer Dienstleistungsroboter und einem Verständnis für deren Auswirkungen auf Mitarbeitende.
Insgesamt leistet diese Dissertation einen Beitrag zur Dienstleistungsforschung, indem sie neue Erkenntnisse über verschiedene Arten von MRSI liefert, das bestehende MRSI-Wissen konsolidiert, neue MRSI-Konzepte und -Theorien entwickelt bzw. weiterentwickelt und MRSI-bezogene Phänomene empirisch untersucht. Die neuen Erkenntnisse werden diskutiert und Implikationen für die Dienstleistungstheorie und -praxis abgeleitet
Phosphate turnover during anaerobic digestion of chicken, pig and dairy manure
Get PDFPhosphate (P) is used extensively in agriculture. This has led to a reliance on P imports. Meanwhile, the framework for fertilization with digestate and manure in the European Union has become more stringent in recent years. Therefore, nutrients should be recovered as fertilizer to reduce dependencies, redistribute nutrient and amplify the product portfolio of biogas plants. Current nutrient recovery processes have in common that they are post digestion treatments of digestate, which neglect the phosphate behavior during digestion. It is necessary to closely evaluate P behavior during AD to optimize post digestion treatments of digestate by using digestion as a pretreatment for digestate. Therefore, it was the overall objective of this work to evaluate the turnover of P during anaerobic digestion in laboratory scale batch and continuous digestion systems.
In laboratory experiments with batch reactor systems three different manures, namely pig, dairy and chicken manure were digested. Activated sludge served as inoculum. A set of 120 mL batch digesters were filled and individual bottles were opened after defined times and discarded afterwards until the last reactors were opened on day 30. The results showed that H2O-P and NaHCO3-P decreased over the digestion period by up to 40.1 %. Meanwhile, NaOH-P increased. Overall, it could be concluded that anaerobic digestion leads to a mineralization of P. The mineralization was especially profound during the first few days after the substrate was mixed with the inoculum, concluding that the ions in the inoculum played a significant role in this mineralization. In effect, AD reduces immediate plant availability but increases slow-release fertilization effects.
During the batch experiments it was found that for a defined measurement wavelength for digestate the absorbance spectrum of digestate extracts needed to be analyzed and a drying temperature needed to be determined for sample treatment. For the evaluation of these two aspects samples were dried at 50°C and at 105°C and freeze dried. These samples and undried digestate were extracted by Hedley fractionation. The coloring agent was added to the extracts and the spectra between 600 nm and 1100 nm were measured. The spectral lines showed two peaks (709 nm and 889 nm). The lower wavelength proved to be more stable at low absorbance, making this the better wavelength for analysis. The analysis of the Hedley extracts showed that drying increases the H2O-P and NaHCO3-P fraction by up to 70 %. The samples were rinsed with preceding solvent to increase accuracy. Overall, the adapted method achieved higher accuracy for H2O-P, NaHCO3-P than the former method.
The adapted fractionation was used for the analysis of samples during experiments in continuously stirred tank reactors. Chicken and dairy manure were each co-digested with straw and the parameters OLR and temperature were varied. The results showed that OLR had a negative correlation with H2O-P, which decreased by up to 50.49 %. Meanwhile, HCl-P increased significantly in chicken manure digestate, showing a positive correlation with OLR. It was proven that temperature has a minor effect on P transformation with a slightly higher mineralization of P under thermophilic conditions. Especially the high calcium concentration in chicken manure dominated the P turnover during the digestion, which can also be seen in the positive correlation of OLR with HCl-P as well as a high Pearson correlation coefficient above 0.85 for calcium and phosphate in chicken manure digestion.
The results of this work have proven that P changes its chemical composition significantly during anaerobic digestion. The parameters of the digestion process had a decisive effect on the final composition with OLR and substrate composition being the major drivers. The results further showed that gas production and high P solubility are in conflict because for increased H2O-P OLR needs to be reduced. Future work should focus specifically on the combination of this anaerobic digestion and post-digestion treatments for cost effective recovery. This can play a key role for future profitability of biogas projects.Phosphat (P) wird in großem Umfang in der Landwirtschaft verwendet. Das hat zu Anhängigkeiten von P importen geführt. Gleichzeitig wurde der rechtliche Rahmen zur Düngung mit Gärrest und Gülle in der Europäischen Union in den letzten Jahres strenger. Daher sollten Nährstoffe aus Gärresten zurückgewonnen werden um die Abhängigkeiten zu reduzieren, Nährstoffe neu zu verteilen und das Produktportfolie von Biogasanlagen zu erweitern. Bei derzeitigen Verfahren zur Nährstoffrückgewinnung handelt es sich um Nachbehandlungen von Gärresten, die das Verhalten von Phosphat während der Vergärung vernachlässigen. Es ist erforderlich, das P-Verhalten während der anaeroben Vergärung genau zu untersuchen, um die Nachbehandlung von Gärresten zu optimieren, indem die Vergärung als Vorbehandlung genutzt wird. Daher war die Gesamtzielsetzung dieser Arbeit die P Umwandlung während der anaeroben Vergärung in Batch- und kontinuierlichen Vergärungssystemen im Labormaßstab zu analysieren.
In Laborexperimenten mit Batch-Reaktorsystemen wurden drei verschiedene tierische Exkremente, Schweine-, Rinder- und Hühnermist, vergoren. Belebtschlamm diente als Inokulum. Mehrere 120 mL Batch-Fermenter wurde gefüllt und einzelne Reaktoren wurden nach bestimmten Zeiten geöffnet und anschließend verworfen, bis die letzten Reaktoren am dreißigsten Tag geöffnet wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass H2O-P und NaHCO3-P während der Vergärungszeit um bis zu 40,1 % abnahmen. Gleichzeitig stieg NaOH-P an. Insgesamt ließ sich feststellen, dass die anaerobe Vergärung zu einer Mineralisierung von P führte. Die Mineralisierung war in den ersten Tagen nach der Vermischung des Substrats mit dem Inokulum besonders ausgeprägt, was darauf schließen lässt, dass die Ionen im Inokulum eine wichtige Rolle bei dieser Mineralisierung spielten. Daraus resultiert, dass AD die unmittelbare Pflanzenverfügbarkeit verringert, aber die Langzeitdüngewirkung erhöht.
Bei den Batch-Versuchen wurde festgestellt, dass für eine definierte Messwellenlänge für Gärreste das Absorptionsspektrum von Gärrestextrakten analysiert und eine Trocknungstemperatur für die Probenbehandlung bestimmt werden muss.
Zur Beurteilung dieser beiden Aspekte wurden Proben bei 50C und 105°C getrocknet und gefriergetrocknet. Anschließend wurden diese Proben und ungetrocknete Gärreste durch Hedley-Fraktionierung extrahiert. Die Indikatorlösung wurde den Extrakten zugesetzt und die Spektren zwischen 600 nm und 1100 nm gemessen. Die Spektrallinien zeigten zwei Maxima (709 nm und 889 nm). Die niedrigere Wellenlänge war bei geringen Konzentrationen stabiler, weshalb diese die bessere Wellenlänge zur Analyse war. Die Analyse der Hedley-Extrakte zeigte, dass die Trocknung den Anteil an H2O-P und NaHCO3-P um bis zu 70 % erhöht. Hinzu kommt, dass die Proben mit dem vorherigen Lösungsmittel gespült wurden, um die Genauigkeit zu erhöhen. Insgesamt erzielte die angepasste Methode eine höhere Genauigkeit für H2O-P, NaHCO3-P als die frühere Methode.
Die angepasste Fraktionierung wurde für die Analyse von Proben bei Versuchen in kontinuierlich gerührten Tankreaktoren verwendet. Hühnerkot und Rindergülle wurden jeweils mit Stroh co-fermentiert und die Parameter Faulraumbelastung und Temperatur wurden variiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Faulraumbelastung eine negative Korrelation mit H2O-P hatte, das um bis zu 50,49 % abnahm. Gleichzeitig stieg der HCl-P-Gehalt in Gärresten aus Hühnerkot signifikant an und zeigte eine positive Korrelation mit der Faulraumbelastung. Es wurde nachgewiesen, dass die Temperatur einen geringen Einfluss auf die P-Umwandlung hat, wobei die P-Mineralisierung unter thermophilen Bedingungen etwas höher war. Insbesondere die hohe Kalziumkonzentration in Hühnerkot dominierte den P-Umsatz während der Vergärung, was sich auch in der positiven Korrelation der Faulraumbelastung mit HCl-P, sowie einem hohen Pearson-Korrelationskoeffizienten von über 0,85 für Kalzium und Phosphat in Hühnerkot zeigte.
Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass P seine chemische Zusammensetzung während der anaeroben Vergärung erheblich verändert. Die Parameter des Vergärungsprozesses haben einen entscheidenden Einfluss auf die endgültige Zusammensetzung, wobei die Faulraumbelastung und die Substratzusammensetzung die wichtigsten Faktoren waren. Die Ergebnisse zeigten außerdem, dass Gasproduktion und hohe P-Löslichkeit in Konflikt stehen, da für eine erhöhte H2O-P Konzentration die Faulraumbelastung reduziert werden muss. Zukünftige Arbeiten sollten sich speziell auf die Kombination dieser anaeroben Vergärung und Nachbehandlungen für eine kosteneffiziente Rückgewinnung konzentrieren. Dies kann eine Schlüsselrolle für die künftige Rentabilität von Biogasprojekten spielen
Application of nature-inspired optimization algorithms to improve the production efficiency of small and medium-sized bakeries
Get PDFIncreasing production efficiency through schedule optimization is one of the most influential topics in operations research that contributes to decision-making process. It is the concept of allocating tasks among available resources within the constraints of any manufacturing facility in order to minimize costs. It is carried out by a model that resembles real-world task distribution with variables and relevant constraints in order to complete a planned production. In addition to a model, an optimizer is required to assist in evaluating and improving the task allocation procedure in order to maximize overall production efficiency. The entire procedure is usually carried out on a computer, where these two distinct segments combine to form a solution framework for production planning and support decision-making in various manufacturing industries. Small and medium-sized bakeries lack access to cutting-edge tools, and most of their production schedules are based on personal experience. This makes a significant difference in production costs when compared to the large bakeries, as evidenced by their market dominance.
In this study, a hybrid no-wait flow shop model is proposed to produce a production schedule based on actual data, featuring the constraints of the production environment in small and medium-sized bakeries. Several single-objective and multi-objective nature-inspired optimization algorithms were implemented to find efficient production schedules. While makespan is the most widely used quality criterion of production efficiency because it dominates production costs, high oven idle time in bakeries also wastes energy. Combining these quality criteria allows for additional cost reduction due to energy savings as well as shorter production time. Therefore, to obtain the efficient production plan, makespan and oven idle time were included in the objectives of optimization.
To find the optimal production planning for an existing production line, particle swarm optimization, simulated annealing, and the Nawaz-Enscore-Ham algorithms were used. The weighting factor method was used to combine two objectives into a single objective. The classical optimization algorithms were found to be good enough at finding optimal schedules in a reasonable amount of time, reducing makespan by 29 % and oven idle time by 8 % of one of the analyzed production datasets. Nonetheless, the algorithms convergence was found to be poor, with a lower probability of obtaining the best or nearly the best result. In contrast, a modified particle swarm optimization (MPSO) proposed in this study demonstrated significant improvement in convergence with a higher probability of obtaining better results.
To obtain trade-offs between two objectives, state-of-the-art multi-objective optimization algorithms, non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II), strength Pareto evolutionary algorithm, generalized differential evolution, improved multi-objective particle swarm optimization (OMOPSO) and speed-constrained multi-objective particle swarm optimization (SMPSO) were implemented. Optimization algorithms provided efficient production planning with up to a 12 % reduction in makespan and a 26 % reduction in oven idle time based on data from different production days. The performance comparison revealed a significant difference between these multi-objective optimization algorithms, with NSGA-II performing best and OMOPSO and SMPSO performing worst.
Proofing is a key processing stage that contributes to the quality of the final product by developing flavor and fluffiness texture in bread. However, the duration of proofing is uncertain due to the complex interaction of multiple parameters: yeast condition, temperature in the proofing chamber, and chemical composition of flour. Due to the uncertainty of proofing time, a production plan optimized with the shortest makespan can be significantly inefficient. The computational results show that the schedules with the shortest and nearly shortest makespan have a significant (up to 18 %) increase in makespan due to proofing time deviation from expected duration. In this thesis, a method for developing resilient production planning that takes into account uncertain proofing time is proposed, so that even if the deviation in proofing time is extreme, the fluctuation in makespan is minimal. The experimental results with a production dataset revealed a proactive production plan, with only 5 minutes longer than the shortest makespan, but only 21 min fluctuating in makespan due to varying the proofing time from -10 % to +10 % of actual proofing time.
This study proposed a common framework for small and medium-sized bakeries to improve their production efficiency in three steps: collecting production data, simulating production planning with the hybrid no-wait flow shop model, and running the optimization algorithm. The study suggests to use MPSO for solving single objective optimization problem and NSGA-II for multi-objective optimization problem. Based on real bakery production data, the results revealed that existing plans were significantly inefficient and could be optimized in a reasonable computational time using a robust optimization algorithm. Implementing such a framework in small and medium-sized bakery manufacturing operations could help to achieve an efficient and resilient production system.Die Steigerung der Produktionseffizienz durch die Optimierung von Arbeitsplänen ist eines der am meisten erforschten Themen im Bereich der Unternehmensplanung, die zur Entscheidungsfindung beiträgt. Es handelt sich dabei um die Aufteilung von Aufgaben auf die verfügbaren Ressourcen innerhalb der Beschränkungen einer Produktionsanlage mit dem Ziel der Kostenminimierung. Diese Optimierung von Arbeitsplänen wird mit Hilfe eines Modells durchgeführt, das die Aufgabenverteilung in der realen Welt mit Variablen und relevanten Einschränkungen nachbildet, um die Produktion zu simulieren. Zusätzlich zu einem Modell sind Optimierungsverfahren erforderlich, die bei der Bewertung und Verbesserung der Aufgabenverteilung helfen, um eine effiziente Gesamtproduktion zu erzielen. Das gesamte Verfahren wird in der Regel auf einem Computer durchgeführt, wobei diese beiden unterschiedlichen Komponenten (Modell und Optimierungsverfahren) zusammen einen Lösungsrahmen für die Produktionsplanung bilden und die Entscheidungsfindung in verschiedenen Fertigungsindustrien unterstützen. Kleine und mittelgroße Bäckereien haben zumeist keinen Zugang zu den modernsten Werkzeugen und die meisten ihrer Produktionspläne beruhen auf persönlichen Erfahrungen. Dies macht einen erheblichen Unterschied bei den Produktionskosten im Vergleich zu den großen Bäckereien aus, was sich in deren Marktdominanz widerspiegelt.
In dieser Studie wird ein hybrides No-Wait-Flow-Shop-Modell vorgeschlagen, um einen Produktionsplan auf der Grundlage tatsächlicher Daten zu erstellen, der die Beschränkungen der Produktionsumgebung in kleinen und mittleren Bäckereien berücksichtigt. Mehrere einzel- und mehrzielorientierte, von der Natur inspirierte Optimierungsalgorithmen wurden implementiert, um effiziente Produktionspläne zu berechnen. Die Minimierung der Produktionsdauer ist das am häufigsten verwendete Qualitätskriterium für die Produktionseffizienz, da sie die Produktionskosten dominiert. Jedoch wird in Bäckereien durch hohe Leerlaufzeiten der Öfen Energie verschwendet was wiederum die Produktionskosten erhöht. Die Kombination beider Qualitätskriterien (minimale Produktionskosten, minimale Leerlaufzeiten der Öfen) ermöglicht eine zusätzliche Kostenreduzierung durch Energieeinsparungen und kurze Produktionszeiten. Um einen effizienten Produktionsplan zu erhalten, wurden daher die Minimierung der Produktionsdauer und der Ofenleerlaufzeit in die Optimierungsziele einbezogen.
Um optimale Produktionspläne für bestehende Produktionsprozesse von Bäckereien zu ermitteln, wurden folgende Algorithmen untersucht: Particle Swarm Optimization, Simulated Annealing und Nawaz-Enscore-Ham. Die Methode der Gewichtung wurde verwendet, um zwei Ziele zu einem einzigen Ziel zu kombinieren. Die Optimierungsalgorithmen erwiesen sich als gut genug, um in angemessener Zeit optimale Pläne zu berechnen, wobei bei einem untersuchten Datensatz die Produktionsdauer um 29 % und die Leerlaufzeit des Ofens um 8 % reduziert wurde. Allerdings erwies sich die Konvergenz der Algorithmen als unzureichend, da nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit das beste oder nahezu beste Ergebnis berechnet wurde. Im Gegensatz dazu zeigte der in dieser Studie ebenfalls untersuchte modifizierte Particle-swarm-Optimierungsalgorithmus (mPSO) eine deutliche Verbesserung der Konvergenz mit einer höheren Wahrscheinlichkeit, bessere Ergebnisse zu erzielen im Vergleich zu den anderen Algorithmen.
Um Kompromisse zwischen zwei Zielen zu erzielen, wurden moderne Algorithmen zur Mehrzieloptimierung implementiert: Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II), Strength Pareto Evolutionary Algorithm, Generalized Differential Evolution, Improved Multi-objective Particle Swarm Optimization (OMOPSO), and Speed-constrained Multi-objective Particle Swarm Optimization (SMPSO). Die Optimierungsalgorithmen ermöglichten eine effiziente Produktionsplanung mit einer Verringerung der Produktionsdauer um bis zu 12 % und einer Verringerung der Leerlaufzeit der Öfen um 26 % auf der Grundlage von Daten aus unterschiedlichen Produktionsprozessen. Der Leistungsvergleich zeigte signifikante Unterschiede zwischen diesen Mehrziel-Optimierungsalgorithmen, wobei NSGA-II am besten und OMOPSO und SMPSO am schlechtesten abschnitten.
Die Gärung ist ein wichtiger Verarbeitungsschritt, der zur Qualität des Endprodukts beiträgt, indem der Geschmack und die Textur des Brotes positiv beeinflusst werden kann. Die Dauer der Gärung ist jedoch aufgrund der komplexen Interaktion von mehreren Größen abhängig wie der Hefezustand, der Temperatur in der Gärkammer und der chemischen Zusammensetzung des Mehls. Aufgrund der Variabilität der Gärzeit kann jedoch ein Produktionsplan, der auf die kürzeste Produktionszeit optimiert ist, sehr ineffizient sein. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die Pläne mit der kürzesten und nahezu kürzesten Produktionsdauer eine erhebliche (bis zu 18 %) Erhöhung der Produktionsdauer aufgrund der Abweichung der Gärzeit von der erwarteten Dauer aufweisen. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Entwicklung einer robusten Produktionsplanung vorgeschlagen, die Veränderungen in den Gärzeiten berücksichtigt, so dass selbst bei einer extremen Abweichung der Gärzeit die Schwankung der Produktionsdauer minimal ist. Die experimentellen Ergebnisse für einen Produktionsprozess ergaben einen robusten Produktionsplan, der nur 5 Minuten länger ist als die kürzeste Produktionsdauer, aber nur 21 Minuten in der Produktionsdauer schwankt, wenn die Gärzeit von -10 % bis +10 % der ermittelten Gärzeit variiert.
In dieser Studie wird ein Vorgehen für kleine und mittlere Bäckereien vorgeschlagen, um ihre Produktionseffizienz in drei Schritten zu verbessern: Erfassung von Produktionsdaten, Simulation von Produktionsplänen mit dem hybrid No-Wait Flow Shop Modell und Ausführung der Optimierung. Für die Einzieloptimierung wird der mPSO-Algorithmus und für die Mehrzieloptimierung NSGA-II-Algorithmus empfohlen. Auf der Grundlage realer Bäckereiproduktionsdaten zeigten die Ergebnisse, dass die in den Bäckereien verwendeten Pläne ineffizient waren und mit Hilfe eines effizienten Optimierungsalgorithmus in einer angemessenen Rechenzeit optimiert werden konnten. Die Umsetzung eines solchen Vorgehens in kleinen und mittelgroßen Bäckereibetrieben trägt dazu bei effiziente und robuste Produktionspläne zu erstellen und somit die Wettbewerbsfähigkeit dieser Bäckereien zu erhöhen
Impact of physically effective fiber on protein metabolism in dairy cows
Get PDFFiber is a prerequisite in the nutrition of dairy cows, because it promotes rumen motility and mat formation, while stimulating chewing activity (i.e. eating and ruminating). Chewing and salivation ensure a stable rumen environment for the microbial symbionts by providing an even release and recycling of nutrients as well as by buffering the end products of rumen fermentation, and thus reducing the risk of acidosis. The concept of physically effective neutral detergent fiber (peNDF) has been introduced to evaluate the adequacy of fiber supply to dairy cows. The peNDF combines both, the physical and the chemical characteristics of fiber, namely the dietary particle size and the neutral detergent fiber concentration. Various studies have been conducted to understand the effects of peNDF, particularly those concerning rumen health issues and the prevention of acidosis. Although some studies have looked at the effect of peNDF on nitrogen (N) metabolism, no studies are known that have evaluated the impact of peNDF on the partitioning of N excretion in dairy cows. Given that the peNDF can be considered as that fraction of the feed that stimulates chewing and salivation in ruminants, it may enhance recycling of circulating N and therefore increase the efficiency of N use by the animal.
In this doctoral project, it was hypothesized that increasing the peNDF concentration of a diet stimulates chewing activity in dairy cows, thereby promoting salivation up to a certain peNDF concentration, after which chewing activity declines as a result of lower dry matter (DM) intake. It was further hypothesized that greater chewing activity and salivation may stimulate rumen N recycling and microbial protein synthesis (MPS), compensating for potential negative effects of reduced rumen-degradable crude protein supply on feed intake, nutrient digestibility, and performance of dairy cows. The present dissertation uses the rumen N balance (RNB) to evaluate the availability of degradable crude protein in the rumen. Overall, three in vivo studies were conducted to investigate the proposed hypotheses.
The first study tested the effects of four graded peNDF concentrations of a total mixed ration (TMR) on the chewing activity of eight lactating dairy cows to evaluate whether the selected peNDF concentrations have an effect on chewing activity.
The second study evaluated the effects of different combinations of two dietary peNDF concentrations and two RNB (RNB0: 0 g/kg DM and RNB: 1.5 g/kg DM) in a TMR fed to twenty lactating dairy cows.
The third study tested the effects of four different peNDF concentrations in a TMR fed to four rumen-fistulated lactating dairy cows.
Overall, increasing the peNDF concentration did not always result in a reduction of DM intake by cows, which could be related to their stage of lactation and energy requirement. Total chewing time and total chews per kilogram of DM intake increased linearly with increasing peNDF concentration; however, the increment in chewing activity may have resulted only in a small increase in salivation and hence, in N recycling in the animal. Although, high peNDF concentration negatively affected the yield and efficiency of MPS and apparent total tract digestibility (ATTD) of nutrients at low RNB, there were no indications that these parameters had any effect on the yield or composition of milk produced by the cows.
There was also an interaction between the peNDF concentration and the RNB in the diets of dairy cows, with the effects being more pronounced at low RNB. Therefore, recommended peNDF concentration for dairy cows will vary with RNB and vice versa. The minimum RNB needed to sustain rumen functioning may differ depending on the dietary peNDF concentration. In this regard, more studies are needed for a better understanding of the interaction between RNB and peNDF concentration. Finally, offering dairy cows a slightly negative RNB diet at an optimum peNDF concentration may be a means of reducing the N emission from dairy milk production and hence, may provide economical and environmental benefits.Strukturwirksames Futter ist eine Grundvoraussetzung bei der Fütterung von Milchkühen, da es die Pansenmotilität und die Bildung der Faserschicht (Pansenmatte) im Pansen fördert und gleichzeitig die Kauaktivität (Fressen und Wiederkäuen) der Kühe stimuliert. Das Kauen und der Speichelfluss sorgen für ein stabiles Pansenmilieu für die mikrobiellen Symbionten durch eine gleichmäßige Freisetzung und Wiederverwertung von Nährstoffen sowie für eine Pufferung der Endprodukte der Pansenfermentation. Somit reduziert sich das Risiko einer Pansenazidose bei Wiederkäuern. Das Konzept der physikalisch effektiven Neutralen Detergentienfaser (peNDF) wurde in der Vergangenheit eingeführt, um bei Milchkühen eine ausreichende Versorgung mit strukturwirksamem Futter zu gewährleisten. Die peNDF kombiniert die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Faser, nämlich die Konzentration und die Partikelgröße der Neutralen Detergentienfaser. Es wurden verschiedene Studien zur Wirkung der peNDF, insbesondere in Bezug auf die Pansengesundheit und zur Verhinderung einer Pansenazidose durchgeführt. Obwohl einige Studien den Effekt der peNDF-Konzentration auf den Stickstoff (N)-Stoffwechsel untersuchten, sind keine Studien bekannt, die den Einfluss von peNDF auf die Partitionierung der N-Ausscheidung bei Milchkühen erfassten. Da die peNDF als diejenige Fraktion des Futters identifiziert wurde, die bei Wiederkäuern das Kauen und den Speichelfluss stimuliert, könnte die peNDF auch die Verwertung von zirkulierendem N und damit die Effizienz der N-Nutzung durch das Tier steigern.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine Erhöhung der peNDF-Konzentration des Futters die Kauaktivität von Milchkühen stimuliert. Bis zu einer bestimmten peNDF-Konzentration wird dadurch der Speichelfluss gefördert, wird diese überschritten, sinkt die Kauaktivität aufgrund einer geringeren Trockenmasse (TM)-Aufnahme. Darüber hinaus wurde postuliert, dass eine stärkere Kauaktivität und ein erhöhter Speichelfluss die N-Wiederverwertung im Pansen und die mikrobielle Proteinsynthese (MPS) stimulieren könnten. Dadurch könnte die Effizienz der N-Verwertung gesteigert und potenziell negative Auswirkungen einer reduzierten Zufuhr von im Pansen abbaubarem Rohprotein auf die Futteraufnahme, die Nährstoffverdaulichkeit und die Milchleistung von Milchkühen kompensiert werden. Die vorliegende Dissertation verwendet die ruminale N-Bilanz (RNB), um die Verfügbarkeit von abbaubarem Rohprotein im Pansen darzustellen. Insgesamt wurden drei In-vivo-Studien durchgeführt, um die aufgestellten Hypothesen zu untersuchen.
In der ersten Studie wurden die Auswirkungen von vier abgestuften peNDF-Konzentrationen einer totalen Mischration (TMR) auf die Fress- und Kauaktivität von laktierenden Milchkühen untersucht, um zu zeigen, dass die erhaltenen Konzentrationen einen Effekt auf die Kauaktivität bewirken können.
Daraufhin wurden zwei kontrastierende Mischzeiten für die zweite Studie ausgewählt, in welchen die Wirkung von zwei peNDF-Konzentrationen (angepasst über die Mischzeit: 28 und 58 min) und zwei RNB-Stufen (RNB0: 0 g/kg TM und RNB: 1,5 g/kg TM) in einer TMR auf das Kauverhalten, den Proteinstoffwechsel und die Milchleistung bei zwanzig laktierenden Milchkühen untersucht wurde.
Die dritte Studie untersuchte die Auswirkungen von vier peNDF-Konzentrationen einer TMR, angepasst über die Mischzeit (15, 30, 45 und 60 min) und bei einer niedrigen RNB ( 2,1 g/kg TM), auf die Futteraufnahme, scheinbare Gesamttraktverdaulichkeit (ATTD), Kauaktivität, Pansenfermentation, Proteinstoffwechsel, Verdauungspassage und Leistung von vier laktierenden pansenfistulierten Milchkühen.
Insgesamt führte eine Erhöhung der peNDF-Konzentration nicht immer zu einer Verringerung der TM-Aufnahme der Kühe, was mit ihrem Laktationsstadium und dem Energiebedarf zusammenhängen könnte. Gesamtkauzeit und Gesamtanzahl der Kaubisse pro Kilogramm TM-Aufnahme stiegen mit steigender peNDF-Konzentration linear an. Die Zunahme der Kauaktivität führte möglicherweise nur zu einer geringen Zunahme des Speichelflusses und der N-Wiederverwertung durch das Tier. Obwohl eine hohe peNDF-Konzentration die Menge und die Effizienz von MPS und die ATTD von Nährstoffen bei niedriger RNB negativ beeinflusste, gab es keine Auswirkungen auf die Milchleistung und die Milchzusammensetzung der Kühe.
Zudem bestand eine Wechselwirkung zwischen der peNDF-Konzentration mit der RNB der Ration, wobei die Effekte der peNDF-Konzentration bei niedriger RNB ausgeprägter waren. Daher variiert die empfohlene peNDF-Konzentration für Milchkühe je nach RNB und umgekehrt. Die minimale RNB im Futter von Milchkühen, um die Pansenfunktion zu erhalten, könnte je nach peNDF-Konzentration im Futter variieren. Diesbezüglich sind weitere Studien für ein besseres Verständnis der Interaktion zwischen RNB und peNDF-Konzentration erforderlich. Eine leicht negative RNB-Ration mit einer optimalen peNDF-Konzentration bei Milchkühen kann zur Verringerung der N-Emission aus der Milchproduktion beitragen und somit wirtschaftliche und ökologische Vorteile bieten
The human side of digital transformation : understanding the changing role of employees and leaders. - Updated version
No full textIn the last few years, digital transformation forced organizations to integrate digital technology into different business areas. While many companies undergoing a digital transformation focus on the technology-side, the more successful approach to tackle digital transformation is focusing on the people who make things work (Berlin, 2018; Kane, 2019). Digital transformation has tremendously changed the way people live and work (Larson & DeChurch, 2020). Employees are augmented or substituted by technology (Breidbach & Maglio, 2016; Breidbach et al., 2018; Huang & Rust, 2018) and hence, employee roles are changing, and new skills are required (Bowen, 2016). Moreover, leader roles are changing in the light of digital transformation (Larson & DeChurch, 2020; Schallmo et al., 2017). They find themselves confronted with challenging and complex situations, such as introducing a new agile mindset (Kane, 2019). In addition to the outlined challenges for employees and leaders, digital transformation was accelerated in 2020 by the COVID-19 pandemic. Employees and leaders were required to work from home to follow social distancing restrictions (Brynjolfsson et al., 2020). Suddenly, new daily routines such as the intense use of digital tools while working from home were established (Criscuolo et al., 2020). In their roles as pioneers, motivators, and mentors, leaders have a particularly decisive function during the pandemic (Bartsch et al., 2020). In sum, the challenges of digital transformation and the COVID-19 pandemic can be described as a volatile, uncertain, complex, and ambiguous environment, also referred to as VUCA world (Bennett & Lemoine, 2014). It is important to understand the required roles and skill set for employees and leaders acting in a VUCA world, to be able to improve skills by training or learning on the job (Peterson et al., 2001).
However, existing research regarding the human side of digital transformation accelerated by a global pandemic and the changing roles of employees and leaders is stretched to their limits. Thus, this dissertation focusses on employees and leaders as key factors for a successful digital transformation (Kane, 2019), by answering the following research questions:
(1) How do digital transformation and new technologies transform service employee and leadership roles?
(2) What specific skills are required for service employees in technology-based service encounters?
(3) What are appropriate leadership behaviors in the context of digital transformation?
(4) Which leadership practices do leaders perform from home during the COVID-19 pandemic?
(5) How can leaders be effective working remotely with the aid of digital tools during the COVID-19 pandemic?
By answering the research questions, this thesis advances research on the human side of digital transformation in four important points. First, this research extends our understanding on the human side of digital transformation by focusing on the changing roles, skills and practices of employees and leaders in the light of a (crisis-induced) digital transformation. Second, this thesis contributes to our understanding of how technology is changing employees roles in the service encounter. Specifically, this thesis explores which particular skills service employees need to perform in the technology-based service encounter. Hence, a skill-based framework for frontline service employees is presented. Third, this thesis contributes to leadership research by providing a deeper understanding of leadership challenges resulting from digital transformation. Moreover, this thesis presents insights into digital leadership roles appropriate to the leadership challenges associated with digital transformation, including a measurement scale for the identified leadership roles. Fourth, this thesis contributes to existing virtual and crisis leadership literature. Existing findings are supplemented by demonstrating the suitability of video conferences to make up for face-to-face communication when leading from home. In addition, this thesis reveals several drivers and barriers with positive and negative impacts on leadership effectiveness when coping with crisis-specific challenges.
Following an introduction (chapter 1), this thesis is divided into three main chapters with a concluding overarching discussion (chapter 5). Chapter 2 examines employee roles and skills in technology-based service encounters, Chapter 3 includes the conceptualization of a Digital Transformation Leadership Framework, and Chapter 4 explores the daily experience of leaders aiming to lead effectively while using digital tools and working remotely during the COVID-19 pandemic. Since the global pandemic has pushed organizations to change current practices and embrace digital solutions while creating hybrid collaboration models, this research might encourage further research on the human side of digital transformation.Die Digitale Transformation hat Unternehmen dazu bewegt, neue Technologien in verschiedene Geschäftsbereiche zu integrieren. Dabei konzentrieren sich viele Unternehmen auf die technologische Seite. Es erweist sich jedoch als erfolgreicher, sich zunächst auf die Menschen zu fokussieren, die am Ende die Umsetzung verantworten (Berlin, 2018; Kane, 2019), denn die digitale Transformation hat die Art und Weise, wie Menschen arbeiten, enorm verändert (Larson & DeChurch, 2020). Mitarbeiter kollaborieren mit neuen Technologien oder werden ganz durch sie ersetzt (Breidbach & Maglio, 2016; Breidbach et al., 2018; Huang & Rust, 2018) somit werden neue Mitarbeiterfähigkeiten benötigt (Bowen, 2016). Darüber hinaus verändert sich die Rolle der Führungskräfte (Larson & DeChurch, 2020; Schallmo et al., 2017), deren Umfeld immer komplexer, dynamischer und digitaler wird. Zusätzlich wurde die digitale Transformation im Jahr 2020 durch die COVID-19-Pandemie beschleunigt. Mitarbeiter*innen und Führungskräfte müssen von zu Hause aus arbeiten, um Kontakte zu vermeiden (Brynjolfsson et al., 2020). Neue Alltagsroutinen wie die intensive Nutzung digitaler Tools im Homeoffice etablieren sich (Criscuolo et al., 2020). Als digitale Vordenker, Motivatoren und Mentoren haben Führungskräfte während der Pandemie eine besonders entscheidende Funktion (Bartsch et al., 2020). Zusammenfassend lassen sich die genannten Herausforderungen als volatiles, unsicheres, komplexes und mehrdeutiges Umfeld beschreiben (Bennett & Lemoine, 2014). In einer sogenannten VUCA-Welt ist es wichtig, (neue) Rollen und erforderliche Fähigkeiten der Mitarbeiter*innen und Führungskräfte zu verstehen, um diese beispielsweise durch Training verbessern zu können (Peterson et al., 2001).
Die bisherige Forschung zur menschlichen Seite der durch eine globale Pandemie beschleunigten digitalen Transformation und die sich wandelnden Rollen von Mitarbeitern und Führungskräften ist jedoch recht limitiert. Daher konzentriert sich diese Dissertation auf Mitarbeiter*innen und Führungskräfte, die als Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche digitale Transformation gelten (Kane, 2019). Folgende Forschungsfragen werden beantwortet:
(1) Wie verändern die digitale Transformation und neue Technologien die Rollen von Servicemitarbeitern und Führungskräften?
(2) Welche spezifischen Fähigkeiten werden von Servicemitarbeitern in technology-based service encounters benötigt?
(3) Welches Führungsverhalten ist im Kontext der dig. Transformation angemessen?
(4) Welche Führungspraktiken zeigen Führungskräfte während der COVID-19-Pandemie, wenn sie von zu Hause aus arbeiten?
(5) Wie können Führungskräfte während der COVID-19-Pandemie mithilfe digitaler Tools effektiv auf Distanz führen?
Diese Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zur Erforschung der menschlichen Seite der digitalen Transformation. Erstens wird das Verständnis der menschlichen Seite der digitalen Transformation erweitert, indem sich diese Thesis auf die sich ändernden Rollen, Fähigkeiten und Praktiken von Mitarbeiter*innen und Führungskräften im Kontext einer (krisenbedingten) digitalen Transformation konzentriert. Zweitens erweitert diese Dissertation das Verständnis, wie Technologie die Rolle der Mitarbeiter*innen im Service-Kontext verändert. Konkret wird untersucht, welche besonderen Fähigkeiten Servicemitarbeiter*innen in technology-based service encounters mitbringen müssen. Es wird ein kompetenzbasiertes Framework für Servicemitarbeiter*innen entwickelt. Drittens trägt diese Arbeit zur Führungsforschung bei, indem sie ein tieferes Verständnis der Führungsherausforderungen liefert, die sich aus der digitalen Transformation ergeben. Darüber hinaus bietet diese Thesis Einblicke in Führungsrollen im Kontext der digitalen Transformation und entwickelt eine Messskala. Viertens trägt diese Dissertation zur bestehenden Literatur zu virtueller Führung und Führung während Krisen bei. Vorhandene Erkenntnisse werden ergänzt, indem insbesondere die Eignung von Videokonferenzen als Ausgleich für die Face-to-Face-Kommunikation bei der Führung von zu Hause nachgewiesen wird. Darüber hinaus zeigt diese Arbeit Treiber und Barrieren der Führungseffektivität bei der Führung auf Distanz auf.
Nach einer Einführung (Kapitel 1) gliedert sich diese Arbeit in drei Hauptkapitel mit einer abschließenden übergreifenden Diskussion (Kapitel 5). Kapitel 2 untersucht die Rollen und Fähigkeiten der Mitarbeiter*innen in technology-based service encounters, Kapitel 3 beinhaltet die Konzeption eines Digital Transformation Leadership Frameworks und Kapitel 4 untersucht die tägliche Erfahrung von Führungskräften im Homeoffice unter Einsatz von digitalen Tools. Diese Dissertation bietet Ansatzpunkte für weitere Forschung in diesem zunehmend bedeutsamer werdenden Forschungsfeld
Relevance of amino acid digestibility for the protein utilization efficiency in poultry
Get PDFOne aim of poultry nutrition research that has been pursued for decades is to decrease the ingested protein relative to the protein accreted in animal body weight or eggs, which is described in the key figure protein utilization efficiency. Increasing protein utilization efficiency aims to ensure global food and water security and to minimize the effects of excreted nitrogenous compounds on the environment and the health of animals and humans. Protein utilization efficiency can be increased by adjusting the supply of digestible amino acids to animals relative to the requirement for digestible amino acids. The predictability of amino acid digestibility of feed ingredients is a prerequisite to achieve this goal. This habilitation thesis puts knowledge gained from studies on methods of amino acid digestibility determination, influences on amino acid digestibility, and variation in amino acid digestibility within feed ingredients into the context of predictability of amino acid digestibility. Methodological, dietrelated, and animal-related influences that considerably determine amino acid digestibility are presented and evaluated. This includes feed intake, feed provisioning, feed processing, chemical composition of feed ingredients, feed enzymes, and microbiota in the digestive tract. Cropping conditions influencing amino acid digestibility are also addressed. The gained insights may contribute to make amino acid digestibility more predictable in the future. Recent attempts to predict amino acid digestibility, however, have not been sufficiently accurate to fulfill the aim of being able to formulate diets according to the requirement for digestible amino acids in practice. Suggestions for future strategies to work toward a more accurate predictability of amino acid digestibility are included. Model calculations show that increasing amino acid digestibility can considerably raise protein utilization efficiency. When amino acid digestibility is increased by an influence not related to the feed ingredient providing amino acids (e.g., supplemented enzymes), increasing amino acid digestibility by 1 percentage point raises the protein utilization efficiency by ~0.43 percentage points. An increase in protein utilization efficiency of up to 0.5 percentage points can be expected when amino acid digestibility is increased by selecting variants of a feed ingredient for higher amino acid digestibility. The thesis concludes with a critical examination of the general perception that higher amino acid digestibility and maximized protein utilization efficiency are advantageous. Situations in which lower amino acid digestibility and smaller protein utilization efficiency provide benefits are discussed.Ein seit Jahrzehnten verfolgtes Ziel der Tierernährungsforschung ist es, das aufgenommene Protein im Verhältnis zum im Körper oder in Eiern angesetzten Protein zu erhöhen. Dieses Verhältnis stellt die zentrale Kennzahl "Proteinnutzungseffizienz" dar. Die Proteinnutzungseffizienz zu erhöhen verfolgt das Ziel, die globale Versorgungssicherheit mit Nahrung und Wasser zu gewährleisten und negative Auswirkungen von durch Tiere ausgeschiedene stickstoffhaltigen Verbindungen auf die Umwelt und die Gesundheit von Tieren und Menschen zu reduzieren. Die Proteinnutzungseffizienz kann erhöht werden indem die Versorgung der Tiere mit verdaulichen Aminosäuren dem Bedarf nach verdaulichen Aminosäuren angepasst wird. Die Schätzung der Aminosäurenverdaulichkeit von Futterkomponenten ist Voraussetzung um dieses Ziel zu erreichen. Diese Habilitation setzt das Wissen aus Studien zur Methodik der Bestimmung der Aminosäurenverdaulichkeit, Einflüsse auf die Aminosäurenverdaulichkeit und die Variation der Aminosäurenverdaulichkeit innerhalb einer Futterkomponente in den Kontext der Schätzbarkeit der Aminosäurenverdaulichkeit. Methodische, futterbezogene und tierbezogene Einflüsse mit erheblichem Einfluss auf die Aminosäurenverdaulichkeit werden dargestellt und bewertet. Dies schließt die Futteraufnahme, Futterdarbietung, Futterbearbeitung, chemische Zusammensetzung von Futterkomponenten, Futterenzymen und die Mikrobiota im Verdauungstrakt ein. Anbaubedingungen der Futterpflanzen mit Einfluss auf die Aminosäurenverdaulichkeit werden ebenfalls adressiert. Die gewonnenen Erkenntnisse können dazu beitragen, die Aminosäurenverdaulichkeit künftig besser schätzbar zu machen. Existierende Versuche die Aminosäurenverdaulichkeit zu schätzen waren allerdings nicht ausreichend präzise um das Ziel zu erreichen, den Bedarf an verdaulichen Aminosäuren treffendes Futter in der Praxis zu formulieren. Die Arbeit beinhaltet Vorschläge, wie künftig auf eine präzisere Schätzbarkeit der Aminosäurenverdaulichkeit hingearbeitet werden kann. Modellrechnungen zeigen, dass die Aminosäurenverdaulichkeit zu erhöhen die Proteinnutzungseffizienz erheblich steigern kann. Wenn die Aminosäurenverdaulichkeit durch einen Einfluss erhöht wird, der nicht mit der aminosäurenliefernden Futterkomponente im Zusammenhang steht (beispielsweise supplementierte Enzyme), ist die Proteinnutzungseffizienz um ~0,43 Prozentpunkte je Prozentpunkt gesteigerte Aminosäurenverdaulichkeit erhöht. Eine um bis zu 0,5 Prozentpunkte gesteigerte Proteinnutzungseffizienz je Prozentpunkt gesteigerte Aminosäurenverdaulichkeit kann erwartet werden, wenn Genotypen von Futterkomponenten mit höherer Aminosäurenverdaulichkeit ausgewählt werden. Die Habilitation schließt mit einer kritischen Bewertung der allgemeinen Auffassung, dass eine erhöhte Aminosäurenverdaulichkeit und Proteinnutzungseffizienz vorteilhaft ist. Situationen, bei denen eine geringere Aminosäurenverdaulichkeit und Proteinnutzungseffizienz Vorteile bietet, werden diskutiert
Investigations into the secondary metabolite profile and bioactivity characteristics of various Achillea species grown under different environmental conditions
Get PDFVarious Achillea species, including common yarrow Achillea millefolium L., are known to be rich in bioactive substances and are important medicinal plants in modern phytotherapy. In contrast, the alpine species Achillea atrata L. has hardly been studied so far regarding its bioactive compounds and the concomitant potential for human health. Having this in mind, the present work combined studies on the cultivation of A. atrata in different habitats with the phytochemical characterization of its secondary metabolite profile aiming at the generation of plant material with a defined and consistent phenolic profile suitable for pharmaceutical application. Particular emphasis was put on potential relationships between phytochemical profile and bioactivity, and these parameters were considered in comparison with other Achillea species. The results presented in this thesis reveal that the cultivation of A. atrata can be realized at sites differing significantly in altitude and, consequently, in their climatic conditions. Environmental conditions were found to have only a minor impact on the secondary metabolite profile. Rather, differences of various chemotypes might be more decisive. However, the contents of individual phenolic components, especially phenolic acids, is strongly dependent on environmental factors and reach their maximum at increasing altitude levels. Significant differences in the occurrence of the identified phenolic compounds were found between flowers and leaves. In addition to the previously mentioned studies, A. millefolium, Achillea moschata Wulfen, and A. atrata were compared with respect to their phenolic profile and antibacterial activity against gram-positive bacterial strains (Staphylococcus, Propionibacterium). A. atrata showed more similarities in the secondary metabolite profile with the alpine A. moschata than with A. millefolium. The two alpine Achillea species only differed in the occurrence of four compounds. All three aforementioned Achillea species reduced the growth of the tested bacteria. A. atrata showed the highest activity against Propionibacterium acnes and Staphylococcus epidermidis, which are involved in the development of the skin disease Acne vulgaris. In addition, A. atrata exhibited pronounced anti-MRSA potential. Bioassay-guided fractionation of the corresponding extracts revealed that the high antimicrobial activity was due to the flavonoids apigenin, centaureidin, and nevadensin, which were detected exclusively in the most polar fraction and were present in high amounts in A. atrata. Additional studies on the bioactivity and phytochemistry of A. atrata proved that this species exhibits higher antioxidant activity compared to A. millefolium, which was significantly correlated with its total phenolic content. Further bioassay-guided fractionation confirmed the correlation between the mentioned flavonoids in the most polar fraction and the high antioxidant capacity of A. atrata. In conclusion, A. atrata may be an alternative source for the development of novel herbal drugs, based on its compound and bioactivity characteristics.Zahlreiche Achillea-Arten, darunter die Gemeine Wiesen-Schafgarbe Achillea millefolium L., sind für ihre Reichhaltigkeit an bioaktiven Substanzen bekannt und stellen somit wichtige Heilpflanzen in der modernen Phytotherapie dar. Im Unterschied dazu wurde die alpine Art Achillea atrata L. bislang kaum hinsichtlich ihrer bioaktiven Inhaltsstoffe und dem damit zusammenhängenden Potenzial für die menschliche Gesundheit untersucht. Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Arbeit Untersuchungen zur Kultivierung von A. atrata in verschiedenen Habitaten mit der phytochemischen Charakterisierung ihres Sekundärstoffprofils kombiniert mit dem Ziel, Pflanzenmaterial mit einem definierten und konstanten Polyphenolprofil zu generieren, welches sich für eine Anwendung zu pharmazeutischen Zwecken eignet. Ein besonderer Fokus wurde auf mögliche Zusammenhänge zwischen phytochemischem Profil und Bioaktivität gelegt, und diese Parameter wurden vergleichend für verschiedene Achillea-Arten bewertet. Die in der hier vorliegenden Arbeit dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die Kultivierung von A. atrata an Standorten möglich ist, die sich in ihrer Höhenlage und damit auch in ihren klimatischen Bedingungen signifikant voneinander unterscheiden. Es zeigte sich, dass die Umweltbedingungen nur einen geringen Einfluss auf das Profil der Sekundärmetaboliten haben. Vielmehr dürften die Unterschiede verschiedener Chemotypen entscheidender sein. Der Gehalt einzelner phenolischer Komponenten, insbesondere der Phenolcarbonsäuren, ist jedoch stark von Umweltfaktoren abhängig und erreicht mit zunehmender Höhenlage sein Maximum. Signifikante Unterschiede im Vorkommen der identifizierten phenolischen Verbindungen wurden zwischen den Blüten und Blättern festgestellt. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Untersuchungen wurden A. millefolium, Achillea moschata Wulfen, und A. atrata hinsichtlich ihres Phenolprofils und ihrer antibakteriellen Aktivität gegenüber gram-positiven Bakterienstämme (Staphylococcus, Propionibacterium) verglichen. Hierbei wies A. atrata im Sekundärmetabolitenprofil mehr Gemeinsamkeiten mit der ebenfalls alpinen A. moschata auf als mit A. millefolium. Die beiden alpinen Achillea-Arten unterschieden sich nur im Vorkommen von vier Verbindungen. Alle drei untersuchten Achillea-Arten hemmten das Wachstum der getesteten Bakterien. A. atrata zeigte die höchste Aktivität gegenüber Propionibacterium acnes und Staphylococcus epidermidis, die an der Entstehung der Hauterkrankung Akne vulgaris beteiligt sind. Zudem wies A. atrata ein ausgeprägtes Anti-MRSA-Potenzial auf. Eine Bioassay-geleitete Fraktionierung der entsprechenden Extrakte zeigte, dass die hohe antimikrobielle Aktivität auf die Flavonoide Apigenin, Centaureidin und Nevadensin zurückzuführen ist, welche ausschließlich in der polarsten Fraktion nachgewiesen werden konnten und die in A. atrata in hohen Mengen vorhanden sind. Zusätzliche Untersuchungen zur Bioaktivität und Phytochemie von A. atrata belegten, dass diese Art eine höhere antioxidative Aktivität als A. millefolium aufweist, welche signifikant mit ihrem Gesamtphenolgehalt korrelierte. Eine weitere Bioassay-geleitete Fraktionierung bestätigte den Zusammenhang zwischen den bereits genannten Flavonoiden in der polarsten Fraktion und der hohen antioxidativen Kapazität von A. atrata. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass A. atrata basierend auf ihrer inhaltsstofflichen Zusammensetzung und ihrer stark ausgeprägten Bioaktivität eine weitere Quelle für die Entwicklung neuartiger pflanzlicher Arzneimittel sein könnte