Opin visindi
Not a member yet
2982 research outputs found
Sort by
Murder in the Baðstofa: Bathing and the Dangers of Domestic Space in Old Norse-Icelandic Literature
Get PDFPost-prin
Modelling nitrogen fixation on transition metal-based electrocatalysts
No full textThe effects of global warming are being felt around the world, with extreme weather
events occurring ever more frequently. Accelerating the ongoing transition towards
renewable energy resources, both in transportation and industry, is of vital importance.
This transition would be greatly facilitated by the successful electrification of various
highly polluting processes, underlining the importance of electrochemistry.
This thesis focuses on one small part of this transition, the electrochemical fixation
of inert atmospheric nitrogen (N2) to more useful nitrogen-containing species, ammonia
(NH3) and nitric acid (HNO3), both of which are key ingredients in fertilizer production.
Additionally, due to its high volumetric energy density and high hydrogen content,
ammonia is being touted as a promising candidate for the storage of energy produced by
intermittent renewable resources. Worldwide, the production of ammonia via the century
old Haber-Bosch process accounts for around 2% of total CO2 emissions, but nitric acid
is produced from ammonia and oxygen via the Ostwald process, with nitrogen oxides
being byproducts of the latter. Replacing these processes with more environmentally
friendly alternatives would constitute an important step in curbing carbon emissions.
Notably, both the reduction of nitrogen to ammonia and its subsequent oxidation to
nitric acid occur naturally at ambient conditions.
Herein, the results of atomistic simulations of the surfaces of various possible
nitrogen reduction reaction (NRR) and nitrogen oxidation reaction (NOR) catalysts
are presented. The calculations are performed using a periodic implementation of
density functional theory (DFT), enabling ab initio simulations of systems containing
hundreds of atoms. The catalytic activity of the modelled surfaces is estimated using
thermodynamic descriptors, and the selectivity against the parasitic side reactions is
predicted, but those are the hydrogen evolution reaction (HER) for the NRR and the
oxygen evolution reaction (OER) for the NOR. The results presented in this thesis have
already been published in three distinct papers that are included at the back of the thesis,
two of which explore the NRR and one focused on the less studied NOR.
In the first paper, we attempt to shed light on the competition between the NRR and
HER on a tungsten (W) electrode by going beyond the widely used thermodynamic
description provided by the computational hydrogen electrode (CHE) framework. An
explicit bilayer of water is included in the simulations, enabling the calculation of electrochemical proton-coupled electron transfer barriers, i.e. barriers where a surface atom
or adsorbate reacts simultaneously with a proton from the solution and an electron from
the electrode. The obtained results are mostly in good agreement with the predictions
of the CHE. Importantly no additional barriers are observed to the thermochemical ones
when the reactant and product states both bind on the same active site.
The second paper focuses on the scarcely studied NOR on a TiO2 electrode, which
iii
is of interest due to its poor performance in catalyzing the competing OER. Grand
canonical DFT simulations are employed and a few explicit solvent molecules are
included, enabling an estimate of electrochemical barriers for a continuous range of
applied potentials. The NOR is highly dependent on the competing OER, with the
preferred NOR mechanism, in which the non-electrochemical formation of N2O is rate
limiting, beginning with the first two steps of the OER. We conclude that the OER is
likely to dominate over the NOR at most applied potentials, but that the NOR might
proceed in a narrow potential range.
The third and final paper presents the results of a large screening study of doped
transition metal oxides (TMOs) in the rutile structure. The study is performed in
collaboration with Fujitsu Ltd, which provided the computational resources required.
Various different doping patterns are explored, with between 25% and 100% of surface
metal atoms replaced by dopant atoms. The selectivity of simulated materials towards
the NRR is estimated by comparing the adsorption free energy of N2 to that of H.
Then, the NRR activity is evaluated by calculating the free energy change of the first
and last protonation steps, i.e. the formation of NNH from N2 and the formation of
NH3(g) from NH2. Three different terminations of each surface are explored, with the
most likely termination at each potential estimated. Only around 20 out of the 800
simulated surfaces of each surface termination are assessed to be both somewhat active
and selective towards the NRR. Of those, MoO2 doped with W is most promising,
with three of five simulated doping patterns showing promise. Nevertheless, further
examination suggests that HER is likely to dominate, but that W doped MoO2 could be
partially selective towards the NRR under certain reaction conditions.Áhrifa hnattrænnar hlýnunar gætir víða um þessar mundir, sér í lagi með aukinni tíðni
öfgakenndra veðuratburða. Aukin notkun endurnýjanlegrar orku í stað jarðefnaeldsneytis, jafnt í samgöngum sem og í iðnaði, er lykilþáttur í baráttunni gegn loftslagsbreytingum. Rafvæðing ýmissa mengandi iðnaðarferla myndi auðvelda þessi umskipti til muna,
sem undirstrikar mikilvægi rafefnafræði í þessu samhengi.
Ritgerð þessi fjallar um lítinn hluta þessarar umbreytingar, þ.e. rafefnafræðilega
virkjun niturs í andrúmslofti (N2) í nýtilegri afurðir, ammoníak (NH3) og saltpéturssýru
(HNO3), sem hvoru tveggja eru lykilefni í áburðarframleiðslu. Að auki hefur ammoníak
verið nefnt til sögunnar sem lofandi efni til geymslu orku, vegna mikils orkuþéttleika
og hás innihalds vetnis. Á heimsvísu er framleiðsla ammoníaks með hinu aldargamla
Haber-Bosh ferli ábyrg fyrir 2% heildarlosunar CO2. Saltpéturssýra er framleidd úr
ammoníaki í hinu svokallaða Ostwald ferli, sem einnig veldur mikilli mengun. Að
leysa þessi framleiðsluferli af hólmi með umhverfisvænni valmöguleikum myndi fela
í sér mikilvægt skref í baráttunni við loftslagsbreytingar, en þess má geta að bæði
afoxun niturs í ammoníak sem og oxun ammoníaks í nítröt eiga sér stað í náttúrunni við
umhverfisaðstæður.
Hér verða kynntar niðurstöður rannsókna þar sem yfirborð mögulegra efnahvata til
afoxunar og oxunar niturs eru hermd á atómskala með notkun lotubundinnar þéttnifellafræði (DFT), en sú aðferð gerir okkur kleift að herma kerfi byggð upp af hundruðum
atóma. Hvataeiginleikar yfirborða eru áætlaðir með notkun varmafræðilegra efnisvísa, sem og valvísi þeirra gagnvart hinu ríkjandi vetnismyndunarhvarfi (HER) í tilfelli
afoxunarhvarfs niturs (NRR), og súrefnismyndunarhvarfi (OER) í tilfelli oxunar niturs
(NOR). Niðurstöðurnar sem kynntar eru í ritgerðinni hafa þegar verið birtar í þremur
vísindagreinum sem finna má undir lok ritgerðinarinnar. Tvær þeirra fjalla um afoxun
niturs og ein um hið lítt kannaða oxunarhvarfs niturs (NOR).
Í fyrstu greininni vörpum við ljósi á samkeppnina sem á sér stað milli HER og
NRR á wolfram rafskauti. Við hermum veru vatnslags á rafskautinu, sem gerir okkur
kleift að reikna virkjunarorkur skrefa í efnahvörfum sem fela í sér flutning róteindar frá
vatnslausn og rafeindar frá rafskauti að eða frá hvarfefninu. Niðurstöður rannsóknarinnar
eru að mestu í góðu samræmi við þær niðurstöður sem fást með einfaldara líkani byggðu
á varmafræði. Mestu skiptir að engir virkjunarhólar finnast umfram þá varmafræðilegu
fyrir milliskref hvarfa þar sem hvarfefni og myndefni bindast á sama virka stað á
yfirborðinu.
Í annarri greininni er hið lítt rannsakaða NOR ferli skoðað á TiO2 rafskauti, sem er
áhugavert efni í þessu samhengi vegna lélegrar hvatahæfni sinnar fyrir samkeppnishvarf
NOR, OER. Notast er við DFT hermanir með breytilegum fjölda rafeinda, auk þess
sem áhrif leysingar eru tekin með í reikninginn á óbeinan hátt, sem gerir okkur kleift
v
að áætla stærð virkjunarhóla við gefna rafspennu. Hvarfgangur NOR er háður hluta
hvarfangs OER, en líklegasti hvarfgangur NOR hefst á fyrstu tveimur hvarfskrefum
OER. Þrátt fyrir lélega OER hvatahæfni TiO2 benda rannsóknir okkar til kynna að OER
verði ríkjandi yfir NOR við flest öll spennugildi. Engu að síður er möguleiki á því að
NOR eigi sér stað við spennugildi í kringum 2.5 V.
Í þriðju og síðustu greininni eru niðurstöður stórtækrar kembileitar á íbættum
hliðarmálmsoxíðum í rutile byggingu kynntar. Rannsóknin er unnin í samstarfi við
Fujitsu Ltd. sem lagði til reikniaflið sem notast var við. Ýmis mismunandi mynstur íbóta
eru rannsökuð, með á milli 25% og 100% yfirborðsmálmatóma skipt út fyrir íbætur.
Valvísi efnanna með tilliti til vetnismyndunar er metin með samanburði á bindiorku N2
og H á yfirborði þeirra. Því næst eru hvataeiginleikar efnanna metnir með því að reikna
fríorkubreytingu fyrsta og síðasta milliskrefs hvarfsins, þ.e. annars vegar myndunar
NNH frá N2 og hins vegar myndunar NH3 úr NH2. Þrjár yfirborðsgerðir eru kannaðar
fyrir hvert efni og sú stöðugasta við hvert spennugildi metin. Fyrir hverja yfirborðsgerð
eru einungis 20 af um 800 íbættum efnum talin lofandi bæði hvað varðar valvísi og
hvataeiginleika. Af þessum efnum er W íbætt MoO2 metið líklegast til þess að hvata
afoxun niturs. Nánari greining bendir þó til þess að vetnismyndun sé ríkjandi við
flest spennugildi, þó einhver möguleiki sé á því að ammoníak geti myndast við vissar
hvarfaðstæður.Funded by a grant from the Doctoral Fund of the University of Icelan
Uppruni, notkun og áhrif ytra mats á skólastarf grunnskóla á Íslandi
No full textThis thesis focuses on the external evaluation of compulsory schools in Iceland. Aligned with that focus, the aim of the research conducted for the thesis was twofold: first, to shed light on the origin of the external evaluation of compulsory schools in Iceland and its development since becoming part of official education policy in 1991; and second, to identify and analyse school principals’ and teachers’ attitudes towards a recent external evaluation, how and to what extent they have used the feedback from the evaluation, how such use has affected internal evaluation at their schools and driven change in their own practices, and how well the changes implemented have been sustained over time. To that aim, longitudinal, mixed-methods research was conducted involving document analysis, questionnaires, and interviews. The primary data were collected in three stages. First, policy documents and interviews with 11 key informants who had participated in the policymaking process or were familiar with the process were examined. That part of data collection was undertaken in 2015–2016, and an article presenting the results was published in 2016 (i.e. Paper I). Second, the 22 compulsory schools that were the first to participate in the external evaluation in 2013–2015 were identified, and a survey of the principals and teachers of those schools was conducted in 2016. Those results were published in another article in 2022 (i.e. Paper II). Third, six of the 22 schools were selected for further analysis, and the principal and one to two teachers in each school were interviewed, followed by a document analysis of each school’s improvement process. That final part of data collection was undertaken in 2019, 4–6 years after the external evaluation took place, and the findings were published in 2022 (i.e. Paper III).
The overall results are discussed in Chapter 8 of this thesis. In line with the two aims of the research, that discussion is divided into two parts. The first sheds light on how external evaluation at compulsory schools in Iceland came about and how it developed after becoming part of the country’s official education policy in the early 1990s. That part focuses on the historical background and expected benefits of the external evaluation of schools in Iceland. After that, the second part discusses the extent to which the anticipated benefits of the evaluation, especially regarding the use of the feedback provided, and its impact have been realised. Several key factors expected to promote the improvement of schools are highlighted, and their effects in the Icelandic context are assessed. Based on the most significant findings, the thesis concludes that external evaluation can play a role in changing not only teachers’ and principals’ practices but also the internal evaluation of schools. The feedback from evaluation is shown to be used for various purposes, and the factor with the greatest overall impact on such use is shown to be the school staff’s acceptance of the feedback.
Because this thesis is inspired by pragmatism, it aims to contribute to the existing knowledge base and to expand understandings of how schools use feedback from external evaluation and whether such use impacts changes in practice. Beyond that, it seeks to highlight important ways to improve the role of external evaluation in national and local school governance.Viðfangsefni þessarar doktorsrannsóknar er ytra mat á grunnskólum á Íslandi.
Rannsóknin er tvíþætt og miðar í fyrsta lagi að því að auka skilning á hvernig ytra mat á
grunnskólastarfi er tilkomið og hver þróun þess hefur verið frá því að það kom inn í
opinbera menntastefnu á tíunda áratug 20. aldar. Í öðru lagi að varpa ljósi á viðhorf
kennara og skólastjóra til endurgjafar í skýrslum um ytra matið og hvaða áhrif
endurgjöfin hefur til umbóta og breytinga á námi og kennslu, stjórnun og innra mati að
þeirra áliti. Mikilvægi rannsóknarinnar felst fyrst og fremst í því að niðurstöður geta
aukið skilning á því hvernig endurgjöf ytra mats er nýtt af skólum og hvort matið hafi
tilætluð áhrif. Rannsóknin getur í því samhengi gefið hagnýtar upplýsingar til að nota
við frekari þróun á ytra mati og eftirfylgd með því. Til þessa hafa engar rannsóknir verið
gerðar á ávinningi af ytra mati á skólum á Íslandi og því mikilvægt að afla skilnings á
ferlinu og nýta hann við frekari þróun.
Rannsóknin var unnin með blönduðu rannsóknarsniði (e. mixed method design) og
stuðst við viðhorfakannanir, viðtöl og greiningu fyrirliggjandi gagna. Rannsókninni var
skipt í þrjá rannsóknaráfanga og var mismunandi rannsóknaraðferð notuð í hverjum
áfanga. Í fyrsta áfanga rannsóknarinnar var gerð greining á lögum, reglugerðum,
stefnuskjölum, skýrslum og öðrum opinberum gögnum ásamt því að taka viðtöl við
ellefu lykilaðila sem höfðu tekið þátt í stefnumótun og/eða þróun ytra mats. Í öðrum
hluta var lagður spurningalisti fyrir skólastjóra og kennara í þeim 22 grunnskólum sem
fyrstir tóku þátt í reglubundnu ytra mati á árunum 2013 til 2015. Í þriðja hluta voru tekin
viðtöl við sex skólastjóra og átta kennara í sex af þeim 22 grunnskólum sem svöruðu
viðhorfakönnuninni ásamt því að greina matsskýrslur, umbótaáætlanir og
framvinduskýrslur skólanna.
Með birtingu greinanna þriggja er leitast við að ná meginmarkmiðum rannsóknarinnar
sem eru að varpa ljósi á annars vegar hvernig ytra mat á grunnskólastarfi er tilkomið og
hvernig það hefur þróast til dagsins í dag. Hins vegar að hvaða marki væntingar til
skólanna um að nýta niðurstöður matsins til umbóta hafa orðið að veruleika og hvaða
áhrif matsendurgjöfin hefur haft á breytingar á námi og kennslu, stjórnun og innra mati
að mati kennara og skólastjóra. Niðurstöður sem lúta að fyrra markmiðinu sýna að
upphaf hugmynda og mótun stefnu um ytra mat á grunnskólum megi rekja til
umbótaaðgerða í opinberri stjórnsýslu sem áttu sér stað víða um heim frá níunda áratug
síðustu aldar undir heitinu nýskipan í ríkisrekstri (e. New Public Management). Ytra mat
náði þó ekki fótfestu á Íslandi á þeim tíma. Það var ekki fyrr en í byrjun annars áratugar
tuttugustu og fyrstu aldar sem farið var af stað með reglubundið ytra mat á grunnskólum
í þeim tilgangi að stuðla að skólaumbótum. Allir skólar á landinu utan Reykjavíkur voru metnir einu sinni á níu ára tímabili frá 2013 til 2021. Niðurstöður sem tengjast seinna
markmiðinu gefa til kynna að ytra mat hafi stuðlað að umbótum á starfsháttum kennara
og skólastjóra og einnig á innra mati í flestum skólanna, þó svo að umbætur tengdar
innra mati hafi reynst sumum skólanna sem tóku þátt í rannsókninni erfiðar. Endurgjöf í
skýrslu með niðurstöðum ytra matsins nýttist skólunum í ýmsum tilgangi: til að stuðla að
breytingum, vekja starfsfólkið til vitundar og umhugsunar, réttlæta breytingar sem voru
líklegar til að mæta fyrirstöðu og styrkja og valdefla skóla. Niðurstöður sýndu að viðhorf
meðal kennara og skólastjóra til endurgjafar ytra mats var að jafnaði gott og þeir voru
almennt samþykkir henni—en samþykkt endurgjafar reyndist vera sá þáttur sem hafði
mest áhrif á hvort niðurstöður væru nýttar til umbóta innan skólanna. Fleiri þættir höfðu
einnig jákvæð áhrif á breytingar, svo sem þátttaka kennara í að ákveða umbótaðgerðir í
kjölfar ytra matsins og þekking og notkun skólanna á viðmiðum um gæði í skólastarfi
Development of tools and paradigms to assess brain cortical activity during cognitive tasks
Get PDFMonitoring brain cortical activity is essential to decipher and understand neurophysiological behaviour.
A wide amount of tools and experimental setups has been developed to stimulate, record and analyze brain activity.
The identification of quantitative metrics to assess this activity during specific tasks remains an essential requirement, as it could lead to improve diagnostics, describe objectively self-assessed condition, or track variation during long-term studies.
This thesis introduces the development of tools and paradigms to assess brain cortical activity during cognitive tasks. It introduces a complete set of analyses based on EEG signals, under two main scopes, schizophrenia and postural control.
The first part of the work evaluates the impact of a potential therapeutic solution for patients with schizophrenia. A longitudinal study case is introduced, where psychometrics data are compared with three types of analysis from EEG data: temporal, spectral and connectivity. The small sample size prevents us to draw definitive conclusion, however, this work reveals the interest to use EEG-based metrics to complete the standard psychometrics assessment.
The second part of the work focuses on postural control, using a novel measurement setup, called BioVRSea, combining virtual reality and a moving platform. The brain cortical activity of more than 150 healthy individuals have been investigated during this experiment. A robust neurophysiological reference has been identified using power spectral density. Moreover, combining brain connectivity and microstate segmentation, network dynamics reveal a coherent brain remodeling throughout the acquisition, strengthening our current knowledge regarding complex postural control.
The current work highlights the concrete benefit of using EEG signal to decipher brain cortical activity. The tools developed in this thesis are of interest to build a neurophysiological signature of specific cognitive tasks, that will be crucial for a further understanding of neurodegenerative disease.Að fylgjast með starfsemi heilaberki er nauðsynlegt til að útskýra og skilja tauga-lífeðlisfræðilega hegðun. Fjölbreytt útval af tólum og tilraunauppsetningum hefur
verið þróað til að örva, vista og greina heilastarfsemi. Það er nauðsynleg krafa að
finna magnmælingu til að greina þessa starfsemi í ákveðnu verkefni, því það gæti leitt
að beturumbættu greiningarferli, útskýrt hlutlægu sjálfsmats ástandi, eða fylgst með
breytingum í lang-tíma rannsóknum.
Þessi ritgerð kynnir þróunn tóla og hugmyndafræði til að meta heilaberka starfsemi
við vitræn verkefni. Ritgerðinn kynnir heilt safn af greiningum byggt á EEG merkj-
um, í tvem megin sviðum, geðklofa og líkamsstöðustjórnun. Fyrsti hluti verkefnisins
metur áhrifin af mögulegum meðferðarlegum lausnum fyrir sjúklinga með geðklofa.
Kynnt er langtímarannsóknartilvik, þar sem þar sem sálfræðigögn eru borin saman við
þrenns konar greiningar úr heilarita gögnum: tímabundnum, litrófs- og tengingum.
Lítil úrtaksstærð kemur í veg fyrir að við getum dregið endanlegar ályktanir, en þessi
vinna sýnir áhugann á því að nota heilalínuritaða mælikvarða til að ljúka stöðluðu
sálfræðimati.
Annar hluti verksins fjallar um líkamsstöðustýringu, með því að nota nýja mæling-
aruppsetningu, sem kallast BioVRSea, sem sameinar sýndarveruleika og hreyfanlegan
vettvang. Heilabarkarvirkni af meira en 150 heilbrigðra einstaklinga hefur verið rann-
sökuð í þessari tilraun. Öflug taugalífeðlisfræðileg tilvísun hefur fundist með því að
nota kraftrófsþéttleika. Þar að auki, með því að sameina heilatengingu og örstöðu-
skiptingu, sýnir netverkun samfellda endurgerð heilans í gegnum tökuna, sem styrkir
núverandi þekkingu okkar varðandi flókna líkamsstöðustjórnun.
Þessi rannsókn undirstrikar raunverulegan ávinning af því að nota EEG merki til að
ráða virkni heilabarka. Tólin sem þróuð eru í þessari ritgerð eru mikilvæg til að byggja
upp taugalífeðlisfræðilega undirskrift ákveðinna vitræna verkefna, sem mikilvæg eru
fyrir frekari skilning á taugahrörnunarsjúkdómum
Gravity-driven Membrane Filtration of Municipal Wastewater: Process Optimization and Life Cycle Assessment
Get PDFTowards fulfilling increasingly stricter wastewater discharge standards, there is a need for developing reliable decentralized wastewater treatment processes. The goal of this research was to optimize gravity-driven membrane (GDM) filtration and assess its technical, environmental, and economical feasibility for decentralized wastewater treatment under cold climate. The GDM systems treated primary municipal wastewater at different temperatures (22°C and 8°C), with different membrane configurations (side-stream organic membrane and submerged ceramic membrane), and different periodic cleaning strategies. The results highlighted that (1) the treated water quality in the GDM systems met EU discharge standards, regardless of temperature and membrane configurations; (2) In the GDM systems, the dominant fouling mechanism shifted with filtration time and cake fouling was predominant after flux stabilization (1.6-4.3 L/m2h); (3) Compared to periodic backwash, two-phase flow cleaning, and chemical-enhanced physical cleaning, periodic ultrasonication improved water productivity more efficiently through creating a porous cake nature by cake expansion and detachment of particulate foulants and soluble organics from the membrane; (4) The presence of microplastics in the feed water led to a reduced water productivity and more accumulation of heavy metals in the GDM system. The cake layer morphology was strongly associated with microplastic sizes and amounts. A comparative LCA revealed that the GDM system could achieve ~90% lower global warming and ~40% higher eutrophication potential than conventional septic tank, or septic tank + constructed wetlands. Finally, the cost analysis showed that the wastewater treatment cost of GDM (with recycled materials-based ceramic membranes) was ~0.213 EUR/m3, which was comparable to those of conventional treatment processes.Til að uppfylla sífellt strangari losunarstaðla frárennslis er þörf á að þróa áreiðanleg dreifð
hreinsunarferli frárennslis. Markmið þessarar rannsóknar var að besta þyngdardrifna himnu
(GDM) síun og meta tæknilega, umhverfislega og hagkvæma möguleika hennar fyrir dreifða
skólphreinsun í köldu loftslagi. GDM kerfin meðhöndluðu skólp frá sveitarfélögum við
mismunandi hitastig (22°C og 8°C), mismunandi himnustillingar (lífræn himna
hliðarstraums og keramikhimna á kafi) og mismunandi reglubundnar hreinsunaraðferðir.
Niðurstöðurnar sýndu að (1) meðhöndluð vatnsgæði í GDM kerfunum uppfylltu
losunarstaðla ESB, óháð hitastigi og himnustillingum; (2) Í GDM kerfunum hliðraðist
ríkjandi gangverk óhreininda með síunartímanum og óhreinindalag varð ríkjandi þegar
flæðið hafði náð jafnvægi (1.6-4.3 L/m2
klst); (3) Tveggja fasa skolun, efnahreinsun og
hátíðnihreinsun bættu hreinsunina samanborðið við reglubundna skolun með því að þenja
óhreinindalagið og losa um agnir og uppleyst lífræn efni úr himnunni; (4) Tilvist örplasts í
vatninu leiddi til minni framleiðni vatns og meiri uppsöfnunar þungmálma í GDM kerfinu.
Formgerð óhreinindalaga var mjög tengd stærð og magni örplasts. Til samanbrðar leiddi
LCA greining í ljós að GDM kerfið gæti minnkað áhrif á hlýnun jarðar um ~90% jarðar og
~40% meiri ofauðgun en hefðbundin rotþró, eða rotþró + tilbúið votlendi. Að lokum sýndi
kostnaðargreiningin að kostnaður við skólphreinsun með GDM (með keramikhimnum sem
byggir á endurunnum efnum) var ~0.213 EUR/m3
, sem var sambærilegt við hefðbundna
hreinsunarferla.University of Iceland Doctoral Fund
Icelandic Road and Coastal Administration Research Fund
Energy Research Fun
Þróun fitusækinna nanóhylkja fyrir lyfjagjöf til sjónhimnu
No full textInherited retinal degeneration (RD), a rare neurodegenerative group of retinal blinding
disorders and is characterized by a progressive loss of retinal photoreceptor cells that
are responsible for vision. The symptoms of RD include onset of night blindness,
followed by a loss of peripheral and central vision leading to a complete loss of vision.
To date RD type diseases are untreatable, leaving a huge impact on patient population.
The lack of valid treatments can be attributed primarily to a vast genetic diversity of the
disease, obstructing identification of a common therapeutic target compound. Further,
the development of a valid treatment is hindered by a lack of effective delivery
mechanisms for potential drug candidates to be available at retinal photoreceptor cells,
primarily due to access limiting ocular barriers. The mechanism(s) involved in the
degeneration of retinal photoreceptors is still not fully understood, despite the huge
progress made over the years. One of the several mechanisms that explains the
degeneration points to a higher level of cyclic guanosine- 3′,5′-monophosphate (cGMP)
in photoreceptor cells and this mechanism has been commonly found in various forms
of RD. Thus, cGMP analogues were prepared to inhibit cGMP-activated targets within
the photoreceptor cells. DF003 (or CN03) is one such analogue that was extensively
evaluated and showed promising potential to be used in the treatment of RD.
In order to deliver the lead compound (DF003) to the retinal photoreceptors, lipid
nanocapsule formulation (LNCs) was chosen as a carrier system. LNCs have been
widely evaluated for various drug delivery applications owing to their versatile nature
and their ability to carry a wide range of drug molecules including peptides. These
nanoparticles have been shown to be promising in preclinical testing for various drug
candidates. Hence, this study aimed at understanding the suitability of LNCs as a drug
delivery carrier for DF003 to be used in ocular administration. The work includes
formulation preparation with DF003, optimization and characterization, nanoscale
evaluation of internal structure of LNCs, performance evaluation using porcine eyeballs
and retinal explants derived from retinas of diseases mouse models. This work also
includes the possibility of freeze-drying the formulation both with and without drug to
enhance the long-term storage stability.
LNCs were prepared with a phase inversion process. In Paper I, the screening of
formulation was performed by varying the composition of Labrafac™ and Kolliphor® that
forms the core and shell of the nanoparticles, respectively with an aim to study their
influence on physico-chemical attributes of the resulting LNCs. Formulations were
characterized for particle size, polydispersity index/particle size distribution (PDI), drug
loading, and entrapment efficiency. Formulation with selected composition was
characterized for additional parameters i.e., morphology using cryo-transmission
electron microscopy (cryo-TEM), stability, and in vitro drug release. It was observed that
particle size and entrapment efficiency (EE) were significantly dependent on the
proportion of Kolliphor® in the composition. With an increase in Kolliphor®, a
proportionate increase in EE and a decrease in particle size was noticed. Whereas an
increase in Labrafac™ did not change the EE significantly, however, a higher particle
size was evident owing to a lower surfactant to oil ratio. Additionally, the drug release
from the formulation was sustained for a period of up to 6 days both in phosphate
buffer and in vitreous component i.e., hyaluronic acid (HA) solution. Further, the
stability testing data indicated the absence of an unfavorable interaction between LNCs
and HA. In addition to lab-scale testing, LNCs were successfully upscaled to volumes of
1 L and 10 L using different processes and the resulted LNCs were having similar
characteristics to those prepared at lab-scale.
The selected composition was further used for developing freeze-dried LNCs and for
the work described in Paper II, and Paper III. With the objective of facilitating the
long-term storage of LNCs, the formulation was subjected to freeze-drying. The
resulting freeze-dried material was characterized after reconstitution to the initial
volume to assess the impact of freeze-drying on the physico-chemical characteristics of
the LNCs. Both unloaded and drug-loaded formulations were freeze dried with different
concentrations of cryoprotectants, namely sucrose, trehalose and raffinose. Out of
these, sucrose showed a better preservation of LNCs characteristics especially particle
size and PDI, even though a slight increase in size was evident after reconstitution.
Nevertheless, interesting findings were seen with freeze-drying of LNCs under varied
conditions.
The structure of LNCs with and without the drug presence was investigated using smallangle
scattering techniques namely, small-angle X-ray scattering (SAXS) and small-angle
neutron scattering (SANS). The findings from these techniques were combined with
DLS and cryo-TEM data to understand the internal structural information of LNCs.
Combined analysis of the data from these techniques revealed the presence of a coreshell
spherical structure that was unable to be seen with cryo-TEM. Upon drug loading,
the overall core-shell structure was retained, however, interestingly the thickness of the
shell increased in the order of 1 nm due to the predominant drug localization in the
shell region. These findings were published in Paper II.
To understand the behavior of these nanoparticles in relation to their ocular
administration, several in vitro and ex vivo tests were performed. These include
permeability testing across excised tissues from isolated porcine eye balls using Franzdiffusion
cell system, ocular distribution of fluorescently labelled LNCs in intact porcine
eye balls following intravitreal (IVT) injection, toxicity and efficacy evaluation of
unloaded and drug-loaded LNCs, respectively using retinal explant cultures obtained
from mouse models. Data from the permeability testing showed that this formulation is
not well suited for topical administration as eye drops. This led us to further evaluate
the alternative administration routes. IVT administration of DiO-loaded LNCs
demonstrated the distribution of LNCs across the vitreous, with the DiO signal evident
from most of the ocular tissues. These nanoparticles showed well tolerability with only a
slight increase in the number of dying photoreceptors after ex vivo exposure to
concentrations of 10 mg/mL in the retinal cultures. Furthermore, the drug-loaded LNCs
showed similar pharmacological effect to that of free drug solution upon testing with
retinal explants derived from retinal degeneration rd1 mouse model, despite the fact
that most of the drug is associated with the nanoparticles. These findings were
published in Paper III. Taking together the information from these papers, LNCs
showed considerable potential for ocular application and are therefore suitable for
further evaluation.
In summary, this thesis gives a comprehensive information about the understanding of
LNCs as a drug carrier system and its suitability for ocular application, in particular for
the retinal delivery of DF003.Arftengd sjónhimnuhrörnun (retinal degeneration, RD) er samheiti á sjaldgæfum og
ólæknandi taugahrörnunarsjúkdómum í sjónhimnu sem einkennast af stig vaxandi tapi á
sjónviðtakafrumum. Í byrjun verður sjúklingurinn var við næturblindu en síðan tapi á
útlægri og miðlægri sjón sem að lokum leiðir til blindu. Erfiðleika við meðhöndlunar
sjúkdómsins má rekja til mikils erfðafræðilegs fjölbreytileika hans og takmarkaðrar
þekkingu á orsökum sjúkdómsins sem gerir lyfjaþróun erfiða, sem og erfiðleika við að
koma lyfjum til sjónhimnunnar. Það er talið að í sumum tilfellum megi rekja sjúkdóminn
til hækkunar á styrk hringlaga gúanósíns-3',5'-mónófosfats (cyclic guanosine-3′,5′-
monophosphate, cGMP) í ljósviðtakafrumum. Því voru cGMP hemlar (cGMP inhibitors)
samtengdir sem eiga að hindra cGMP viðtaka. Einn slíkur er DF003 og hefur virkni
hans verið sannreynd í RD rannsóknum. Fitusækin nanó-hylki (lipid nanocapsules,
LNCs) voru valin sem flutningskerfi fyrir DF003. Slík hylki hafa áður verið notuð við
lyfjagjafir, meðal annars fyrir peptíð-lyf. Rannsóknirnar fólust í eðlisefnarfæðilegum
rannsóknum á nanó-hylkjunum og hvernig slík flutningskerfi virka fyrir DF003. Til að ná
sem bestum árangri var samsetning nanó-hylkjanna aðlöguð að lyfinu DF003. Við
rannsóknirnar var m.a. notast við svínsaugu og einangraðar sjónhimnur úr músum.
Fyrsta greinin (grein I) lýsir hvernig samsetning nanó-hylkjanna var aðlöguð að lyfinu
DF003. Nanó-hylkin voru rannsökuð með tilliti til kornastærðar, stærðardreifingar
(polydispersity index, PDI), lyfjahleðslu og upptöku lyfs (entrapment efficiency). Lyfið
losnaði með jöfnum hraða úr hylkjunum í a.m.k. 6 daga, bæði í vatni og
gerviglerhlaupi (þ.e. hýalúrónsýru lausn). Einnig var framleiðsla á nanó-hylkjunum aukin
frá örfáum millilítrum upp í einn lítra. Nanó-hylkin voru einnig frostþurrkuð til að auka
geymsluþol þeirra. Bæði óhlaðnar og lyfjahlaðnar samsetningar voru frostþurrkaðar
með mismunandi styrk af frostvarnarefnum, þ.e. súkrósa, trehalósa og raffínósa. Í grein
II er ítarleg rannsókn á uppbyggingu nanó-hylkja lýst þar sem beitt var tækni sem
byggist á endurvörpun geisla (small-angle scattering). Rannsóknirnar sýndu að bæði
óhlaðin og lyfjahlaðin nanó-hylki hafa kjarna-skel uppbyggingu. Til að skilja hegðun
nanó-hylkjanna við augnlyfjagjöf voru framkvæmdar nokkrar in vitro og ex vivo
rannsóknir þar sem m.a. lyfjaflutningur í gegnum himnur úr svínsaugum sem komið
hafði verið fyrir Franz-sellum var mældur. Einnig var dreifing lyfs í svínsaugum eftir
innsprautun í glerhlaup (intravitreal injection) mæld auk þess sem mat var lagt á
eituráhrif og virkni á óhlöðnum og lyfjahlöðnum nanó-hylkjum í vefjasýnum úr músum.
Þessar niðurstöður voru birtar í grein III.
Í stuttu máli sýndu rannsóknirnar að hægt er að nota fitusækin nanó-hylki sem
augnlyfjaferjur og að þau geta ferjað cGMP hemlann DF003 til sjónhimnunnar.European Union (transMed, H2020-MSCA-ITN-2017-
765441), VINNOVA (2019-03616), European Joint Programme on Rare
Diseases - Joint Transnational Call 2020 (TreatRP)
Variation in personality shaped by evolutionary history, genotype and developmental plasticity in response to feeding modalities in the Arctic charr
Get PDFAnimal personality has been shown to be influenced by both genetic and environmental factors and shaped by natural selection. Currently, little is known about mechanisms influencing the development of personality traits. This study examines the extent to which personality development is genetically influenced and/or environmentally responsive (plastic). We also investigated the role of evolutionary history, assessing whether personality traits could be canalized along a genetic and ecological divergence gradient. We tested the plastic potential of boldness in juveniles of five Icelandic Arctic charr morphs (Salvelinus alpinus), including two pairs of sympatric morphs, displaying various degrees of genetic and ecological divergence from the ancestral anadromous charr, split between treatments mimicking benthic versus pelagic feeding modalities. We show that differences in mean boldness are mostly affected by genetics. While the benthic treatment led to bolder individuals overall, the environmental effect was rather weak, suggesting that boldness lies under strong genetic influence with reduced plastic potential. Finally, we found hints of differences by morphs in boldness canalization through reduced variance and plasticity, and higher consistency in boldness within morphs. These findings provide new insights on how behavioural development may impact adaptive diversification.M.D. was supported by an Icelandic Research Fund (IRF) doctoral grant no. 228515-051. M.D., J.P. and all behavioural procedures and materials were supported by an IRF grant no. 195615-051 to D.B. S.S. and fieldwork, fish rearing and husbandry were supported by an IRF grant no. 184897-051 to A.P. E.S. was supported by the Erasmus+ programme of the European Union.Peer ReviewedPost-print (lokagerð höfundar
Wilderness: a resource or a sanctuary? Views of tourism service providers
Get PDFThe growing popularity of nature-based tourism means that the tourism industry is increasingly utilizing wilderness areas to provide visitor experiences. However, tourism activities negatively impact wilderness quality. Tourism service providers play an important role in shaping these impacts. Therefore, this study investigates their preferences regarding wilderness use and development. It focuses on the Icelandic Central Highlands, which contain some of Europe’s largest wildernesses and are an important venue for tourism. The relationship between participants’ preferences and environmental attitudes is also investigated, providing insights into the reasoning behind these preferences. For this study an online questionnaire was distributed among day tour providers and travel agencies operating in Iceland. The results revealed that the attitudes of over 87% of the participants were pro-environmental. Accordingly, most tourism service providers preferred basic tourism infrastructure in the Central Highlands, and they did not support further energy or road developments. However, their attitudes toward the Central Highlands National Park proposal were divergent despite the positive relationship with environmental attitudes. Concerns about regulations and access restrictions to the area played an important role in shaping the attitudes toward the national park proposal, demonstrating the importance of considering tourism stakeholders’ interests for ensuring their support for wilderness conservation.Pre-print (óritrýnt handrit
Bioinspired cobalt amino acid complexes for oxygenated high value-added materials
No full textToday, society is reliant on nonrenewable fossil fuels and petrochemical derivatives. As the global population increases, energy and materials are rapidly diminishing, and a drastic, responsive change is needed to achieve a more sustainable world. It is essential to incorporate circular economy principles into the chemical industry and academia to meet United Nations Global Sustainable Development Goals. To address global challenges such as climate change and the reduction of anthropogenic activities on the planet, multidisciplinary research in contemporary chemistry areas is fundamental to ensure a paradigm shift. CO2 pollution is one of the most striking manifestations of climate change and, therefore, a very apt subject to tackle across disciplines. In this sense, researchers must prioritize carbon dioxide (CO2) transformation and the development of alternative polymers to the current hydrocarbons. In this work, a bio-inspired catalytic platform for CO2 fixation and oxygenated polymer synthesis was designed. The following thesis describes the synthesis and characterization of three series (25 in total) of cobalt(II/III) complexes coordinated by either 2,2’- bipyridine (bipy), or 4,4’-di-tert-butylbipyridine (dtbbpy) and amino acid as ligands. Their application as catalysts for the ring opening polymerization of rac-lactide to form the alternative biopolymer poly(lactic acid) (PLA), the coupling reaction of epoxide/CO2, or epoxide/cyclic anhydride to produce oxygenated high value-added materials was investigated. Cobalt(II) amino acid complexes successfully homopolymerized rac-lactide (Chapter 3). An oxidated version of the cobalt amino acid complexes Co(III) in a binary catalytic system showed outstanding activity in CO2-based cyclic carbonate synthesis (Chapter 4). Modification of these complexes by using dtbbpy ligand and same set of amino acid ligands resulted in increased solubility and ability to convert epoxides and anhydride into polyesters with a turnover frequency of (TOF of 1151 h-1), which is comparable to the currently leading catalysts in the literature (Chapter 5). Overall, this thesis provides insight into catalyst mechanisms and future design options for bioinspired catalytic platforms.Nútímasamfélag er háð notkun eldsneytis og efnasambanda unnum úr olíuafurðum. Með
vaxandi fólksfjölda á jörðinni gengur hratt á þessi óendurnýjanlegu efni. Það er
óumflýjanlegt að leita lausna sem fela í sér notkun á endurnýjanlegum efnum og
efnaframleiðslu úr hráefnum sem hægt er að rækta eða safna úr hringrás lífríkisins.
Efnaframleiðsla hefur þar mikilvægt hlutverk og háskólar hljóta að leiða breytingar til að
stýra þessum breytingum með heimsmarkmið Sameinuðu Þjóðanna um sjálfbæra þróun og hagkerfi til hliðsjónar. Hnattrænar áskoranir eins og loftslagsbreytingar og minnkun á
mengun af mannavöldum á jörðinni eru þverfagleg áhyggjuefni og rannsóknir í efnafræði
skoða gjarnan grundvallaratriði sem gætu orðið til áhrifaríkra breytinga á efnaframleiðslu og leiða til framfara.CO2 mengun er mikið rannsökuð birtingarmynd loftslagsbreytinga og því viðeigandi viðfangsefni til að takast á þverfaglega. Umbreyting koltvísýrings (CO2) er mikilvæg og notkun þess í efnasmíðum fjölliða er mikilvægt skref í áttina að nýta CO2 í fjölliður sem eru annars afleiddar úr olíuafurðum. Í þessu verki var hannaður ólífrænn efnahvati fyrir CO2 bindingu til að mynda súrefnisríkar fjölliður eins og polyestera. Eftirfarandi ritgerð lýsir efnasmíðum og eiginleikum þriggja safna (alls 25) af kóbalt(II/III) flókum sem samanstanda af annað hvort 2,2'-bipyridine (bipy), eða 4,4'-di-tert-butylbipyridine (dtbbpy) ) og amínósýrum sem tenglar. Amínusýrurnar taka mið af hegðun náttúrulegra efna og efnahvatarnir eru því hannaðir með innblæstri frá náttúrunni. Notkun efnahvatanna var prófuð: fyrir hringopnunar-fjölliðunarhvarf rac-laktíðs til að mynda fjölliðuna pólý(mjólkursýru) (PLA), tengihvarf epoxíðs/CO2, og epoxíðs/hringlaga anhýdríðs til að framleiða fjölliður úr nýjum hráefnum með nýja efnaeiginleika. Kóbalt(II) amínósýruflókar voru virkir efnahvatar við fjölliðun á rac-laktíði með góðum árangri (3. kafli). Oxuð útgáfa af kóbalt amínósýruflókunum Co(III) sýndi framúrskarandi virkni í hringlaga karbónatmyndun ef notað með samhvata (4. kafli). Breyting á þessum fléttum með því að nota dtbbpy tengil og sömu amínósýrur leiddi til aukinnar leysni og getu til að umbreyta epoxíðum og anhýdríði í pólýester með umbreytingartíðni upp á (TOF 1151 h-1
), sem er sambærilegt við leiðandi birta hvata (5. kafli). Á heildina litið veitir þessi ritgerð innsýn í hvarfgang þessara efnahvata og hönnunarmöguleika fyrir frekari útfærslur á næstu kynslóð efnahvata.The Icelandic Centre of Research, the University of Iceland and Erasmus
Ný prótein til manneldis úr hliðarstraumum fiskvinnslu og vannýttum fisktegundum
No full textA significant amount of small pelagic species and side streams obtained from
industrial fish processing are currently converted to fishmeal and fish oil, and
primarily used in feed production. The demand for fish and seafood products
and fishmeal for expansion of aquaculture has resulted in the overexploitation of
fish stocks, which challenges global food security. In recent decades, research
and innovation have focussed on finding alternative proteins for feed
production, leading to decreased fishmeal prices. Hence, there is now an
incentive to try alternative ways to process small pelagic species and industrial
side streams to produce products intended for human consumption which would
bring added value and reduce environmental impacts.
The overall aim of this study was to assess the potential of improving protein
utilization from the side streams from Tra catfish industrial processing in
Vietnam, and protein-rich streams obtained during Icelandic fishmeal
processing, including from lean species (blue whiting) and fatty fish (Atlantic
mackerel and Atlantic herring blend). Although several studies have been
conducted on utilising proteins from industrial processing side streams and
pelagic species in recent years, there is still little detailed knowledge available
on the chemical properties and quantities of different side streams. Generally,
the industrial side streams are combined during processing, leading to
contamination of valuable muscle tissue with various enzymes and
microorganisms, lipids, and blood, which promotes spoilage and makes their
further uses for human consumption challenging. Therefore, looking at the
possibility of procuring proteins, including isolates and hydrolysates, from each
protein-rich side stream separately is necessary.
Protein recovery from pelagic fish species has been carried out using
innovative methods, but because of the small size of these species, and as they
are often caught when actively feeding, they are highly perishable which is
reflected in the quality of the products. However, improved cooling technologies
on-board and throughout the value chain can result in high-quality raw materials.
Protein-rich streams from fishmeal production can then be used as human food
ingredients if the processing processes are optimized and re-designed.
Vietnam's Tra catfish filleting processing industry produces about one million
tons of side streams annually, which if processed separately could be utilised to
maximise their practical value.
To utilise the protein-rich Tra catfish side streams for protein products for
human consumption, two innovative methods were studied, including fish
protein isolate (FPI) production using the pH-shift method, and fish proteinvi
hydrolysate (FPH) production directly from the FPIs using enzymatic hydrolysis.
All the FPIs had an excellent amino acid composition, indicating a good
possibility of using them as food ingredients and/or supplements. The FPIs had
higher protein content, and lower lipid and ash contents than commercial surimi
made from the same raw material. The resulting FPHs constitute a natural source
of antioxidants with great potential for food application as antioxidative additives.
Although the different protein-rich side streams resulted in protein products with
similar proximate chemical properties, other attributes, such as colour (between
FPIs) and different antioxidative activities (among FPHs), were dependent on the
side stream being processed each time. Therefore, the different side streams
from Tra catfish filleting should be utilised separately, adjusting each stream
towards producing a specific value-added product.
The quality of the protein-rich streams from pelagic fishmeal and fish oil
processing in Iceland was determined. Overall, salt soluble proteins (SSP),
biogenic amines (BA), and total basic volatile nitrogen compounds (TVB-N), such
as trimethylamine (TMA) and dimethylamine (DMA), decreased significantly,
likely due to heat treatment during processing. Most of the non-protein nitrogen
compounds, including BA, TVB-N, TMA, and DMA, were separated into the
liquid streams during processing, resulting in lower values in the solid streams
(the press cake and sludge). The fish species processed, including blue whiting
(BW), and Atlantic mackerel and herring blend (MHB), and the composition of
the initial raw materials also affected the characteristics of each processing
stream, as well as the final fishmeal. In both fishmeal processes studied, the
press cake had high protein content, and low content of unwanted non-protein
nitrogen compounds, indicating a potential of using this material for the
development of higher-value protein products. In addition, different chemical
characteristics of the different solid streams (press cake, sludge, concentrate)
indicated a promising potential for producing a wide range of products,
including high-value products for human consumption if these streams were to
be processed separately.
Overall, the study indicated that the current raw materials for fishmeal
processing in Vietnam (Tra catfish side streams) and Iceland (small pelagic
species and side streams) could be utilized by applying new methods, and/or
optimising the current processing processes to obtain higher-value protein
ingredients, which could be used for human consumption.Talsvert magn af uppsjávarfiski og fjölbreyttir hliðarstraumar sem falla til við
fiskvinnslu fara í framleiðslu á fiskmjöli og lýsi sem nýtist í fóðurframleiðslu.
Aukin eftirspurn síðustu ára eftir sjávarafurðum og fiskmjöli til aukins fiskeldis
hefur hins vegar leitt til ofnýtingar fiskistofna. Því hafa rannsóknir og nýsköpun
undanfarna áratugi beinst að því að finna önnur prótein til fóðurframleiðslu, sem
hefur dregið úr eftirspurn á fiskmjöli. Samhliða þessari þróun hefur áhugi á að
nýta uppsjávartegundir og hliðarstrauma frá fiskvinnslu til framleiðslu afurða sem
eru ætlaðar til manneldis eða sérsniðis fóðurs aukist til muna, sem mun auka
verðmætasköpun og draga úr umhverfisáhrifum innan sjávariðnaðarins.
Heildarmarkmið rannsóknarinnar var að meta möguleika á bættri nýtingu á
hliðarstraumum frá vinnslu Tra catfish (Pangasius) í Víetnam annars vegar og hins
vegar að rannsaka ferlastrauma í íslenskri fiskmjölsvinnslu meðal annars frá
vinnslu á mögrum fiski (kolmunna) og feitum fiski (makríl og síld). Með
endurbættri kælitækni um borð og í öllu framleiðsluferlinu fæst nú hágæða
hráefni og um leið eru prótein- og fituríkir straumar frá vinnslunni af hærri
gæðum og hentar því sem hráefni í vinnslu afurða til manneldis. Þó nokkrar
rannsóknir hafa verið gerðar á nýtingu próteina úr hliðarstraumum við vinnslu
uppsjávartegunda, en lítil þekking er fyrir hendi um breytingar á efnafræðilegum
eiginleikum próteina við vinnsluna. Almennt eru mismunandi hliðarstraumar
sameinaðir við vinnslu í stað þess að halda þeim aðskildum, sem leiðir til
aukinnar hættu á krossmengun milli dýrmæts vöðvavefs og óæskilegum efnum
svo sem örverum og blóði. Ef vinnslustraumunum er haldið aðskildum er hægt
að nýta sérkenni hvers hliðarstraums um sig, og samtímis myndast tækifæri á
vinnslu sérsniðinna og verðmætari prótein- og lýsisafurða.
Við vinnslu á Pangasius í Víetnam fellur árlega til um ein milljón tonna af
hliðarstraumum og ef þetta hráefni væri unnið sérstaklega væri hægt að auka
verðmæti framleiðslunnar umtalsvert.
Til að nýta próteinríka hliðarstrauma frá vinnslu Pangasius var ráðist í að
rannsaka tvær nýstárlegar nýtingaraðferðir, þ.e. annars vegar framleiðslu á
fiskpróteinísólati (FPI) með pH-shift aðferðinni og hins vegar framleiðslu á
fiskpróteini með ensímhvöttu vatnsrofi (FPH) beint frá FPI. Allar FPI-afurðirnar
voru með ákjósanlega amínósýrusamsetningu, sem gefur til kynna góðan
möguleika á nýtingu þeirra sem innihaldsefni í gæðamatvæli og/eða bætiefni.
FPI-efnin höfðu hærra próteininnihald og lægra fitu- og öskuinnihald en surimi
framleitt úr sama hráefni. FPH-efnin reyndust hafa andoxunareiginleika sem
opnar mikla möguleika á notkun þeirra sem þráarvarnarefni í matvælum.
iv
Eiginleikar afurðanna úr hinum ýmsu hliðarstraumum, svo sem litur,
andoxunarvirkni, eðliseiginleikar o.fl., voru breytilegir þó straumarnir hefðu
svipaða efnasamsetningu. Þessi niðurstaða ítrekar enn nauðsyn þess að nýta
hvern hliðarstraum frá flakavinnslu Pangasius sér í aðskildar vinnslur, þar sem
sérhanna megi afurðir með tilliti til mismunandi eiginleika þeirra og verðmæti.
Í verkefninu var einnig ráðist í að meta gæði próteinríkra strauma í
fiskmjölsvinnslu á Íslandi. Niðurstöður sýndu að saltleysanleg prótein, lífræn
amín (BA) og basísk rokgjörn köfnunarefnissambönd (TVB-N), eins og
trímetýlamín (TMA) og dímetýlamín (DMA), lækkuðu verulega í gegnum
vinnsluna. Flest köfnunarefnissambönd sem ekki voru prótein, þar á meðal BA,
TVB-N, TMA og DMA, fylgdu almennt vatnsmeiri straumunum við vinnsluna, sem
leiddi til lægri gildi þessara efna í föstu straumunum (pressukökunni og soði).
Annars vegar var fylgst með gæðabreytingum próteina við kolmunnavinnslu
(fitulitlu hráefni), og hins vegar við vinnslu á blöndu af makríl og síld (fitumiklu
hráefni). Samsetning hráefnis hafði veruleg áhrif á eiginleika vinnslustraumanna
og ekki síst á lokaafurðirnar, fiskmjölin. Í báðum fiskmjölsferlunum innihélt
pressukakan hátt próteininnihald og lítið af óæskilegum próteinefnasamböndum,
sem gefur til kynna að nota megi þessi hráefni til að þróa verðmætari
próteinafurðir en nú er gert. Að auki bentu efnasamsetning föstu straumanna
(pressuköku, soð, þykkni) til þess að framleiða megi verðmætari vöru, þar á
meðal til manneldis ef hver straumur er unninn sérstaklega.
Heilt á litið bendir rannsóknin til þess að þau hráefni sem í dag eru helst nýtt
til fiskmjölsframleiðslu bæði í Víetnam og á Ísandi megi nýta á skynsamlegri hátt
með beitingu nýrra vinnsluaðferða og bestun vinnsluferla. Þannig má framleiða
verðmætari próteinafurðir til manneldis og annarra sérsniðinna afaurða úr þessu
vannýttu hráefni.The UNESCO GRÓ-Fisheries Training Programme (GRO-FTP) in Iceland;
The AVS (The Added Value of Seafood) fund of the Ministry of Fisheries and
Agriculture in Iceland (grant number: R18 031-18;
Icelandic Food Fund (Matvælasjóður) grant “Protein quality changes during Atlantic cod and redfish processing”;
Rannís Technology Development Fund grant of the project “Product development from flexible fish processing” (grant number 198883-0611);
The University of Iceland research fun