Lite er kjent i forhold til proteiners interaksjon med alginat, noe som er viktig å ha kjennskap til ved bruk av biopolymeren som immobiliseringsmateriale for celler og proteiner. Denne oppgaven er derfor en studie av alginat – protein interaksjoner. En interaksjon med albumin, fibrinogen og insulin ble undersøkt, da proteinene har relevans i forhold til release systemer av proteiner, og en immunrespons mot alginatkuler ved celletransplantasjon. Lysozym ble brukt som positiv kontroll, ettersom proteinet er kjent å interagere med alginat.Ettersom alginat er negative ladet er det naturlig å tro at elektrostatiske krefter har betydning for polymerens vekselvirkning med andre molekyler. For å undersøke elektrostatiske krefters innflytelse på alginat – protein interaksjoner, ble proteinenes elektrostatiske overflatepotensial modellert ved hjelp av Adopter Poisson-Boltzmann Solver (APBS). Isoterm titreringskalorimetri (ITC) ble videre brukt for å måle vekselvirkningsvarmen ved interaksjon mellom proteiner og alginat i løsning. Proteinbinding til alginatkuler ble kvantifisert ved konsentrasjonsmålinger på nanodrop og mikroplateleser, og visualisert i mikroskop. Det ble tatt utgangspunkt i fysiologiske betingelser (pH = 7 og ionestyrke = 160mM), slik at forholdene samsvarte med det alginatkuler opplever ved transplantasjon.Ved ITC interagerte proteinene med alginat etter synkende styrke: lysozym (positivt ladet) >> albumin (negativt ladet) > fibrinogen (negativt ladet). Albumin og fibrinogen viste å interagere svakt med alginat, til tross for deres negative ladning. Dette kan forklares ved at proteinene har en stor overflate, med enkelte positive regioner selv ved pH > pI. Den høye ionestyrken brukt i studiet bidrar til å redusere de tiltrekkende kreftene mellom molekylene. Ingen målbar interaksjon ble observert mellom alginat og insulin (negativt ladet), noe som kan forklares ved at proteinet har en liten overflate med få positive regioner. Proteinbinding til alginatkuler viste samme trend som ITC, noe som indikerer at alginatets elektrostatiske egenskaper i gel og løsning er den samme. Binding av lysozym ga kulekollaps ved høye proteinkonsentrasjoner på grunn av kondensering til gelnettverket i alginat. Den svake bindingen av albumin og fibrinogen påvirket ikke kulenes stabilitet.Studiet indikerer at elektrostatiske tiltrekkende krefter har betydning ved alginat – protein interaksjoner, og at proteinenes overflateladning har betydning for deres interaksjon med alginat. APBS viste å gi et bra bilde på proteinenes mulige interaksjon med alginat, ettersom det var bra korrelasjon mellom antatt og observert interaksjon. Dette kan forklares ved at APBS implementerer eksperimentelle forhold (pH, ionestyrke etc.) som har betydning for proteinenes elektrostatiske overflatepotensial. De eksperimentelle metodene brukt i studiet ga i flere tilfeller bare et kvalitativt mål på proteinenes interaksjon med alginat. Dette skyldes mest sannsynlig den svake (nanodrop og plateleser) og uspesifikke (ITC) interaksjonen som ble observerte.I videre arbeid vil det være interessant å se nærmere på adsorpsjon og absorpsjon av proteiner til alginatkuler eksponert for helblod, et modellsystem som samsvarer mer med det alginatkuler opplever ved transplantasjon. Hvordan proteinsammensetningen på kuleoverflaten endres over tid er også av interesse, ettersom proteinbinding ikke er en statisk prosess.

All animals live in symbiosis with complex microbial communities. The gastrointestinal system in vertebrates is a natural environment for microbes, and this leads to a complex and numerous microbiota. The gastrointestinal (GI) microbiota has several functions of importance to the host, and the development of molecular biological methods for investigation of microbial communities has lead to a new understanding of this environment. The hypothesis of this thesis was that growth rate in larval fish is partly explained by the composition of the GI microbiota. This was tested by comparing the GI microbiota of slow and fast growing Atlantic cod (Gadus morhua) and mangrove killifish (Kryptolebias marmoratus) of the same age. The GI microbiota was characterized by PCR/DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) and sequencing of bands from the DGGE gels. There was a significant difference between the GI microbiota in fast and slow growing individuals from cod and the mangrove killifish strain DAN. The mangrove killifish strain PAN-RS also showed differences, but these findings were only marginally significant. This can partially be explained by the low number of samples analyzed. The GI microbiota of the PAN-RS juveniles had similarities with the microbial composition of both the feed and water, and showed that the GI microbiota is affected by both. In an experimental test it was attempted to examine if exposure to the culturable microbiota from either slow or fast growing individuals could reproduce size differences. However, the cultured bacteria from fast and slow growing mangrove killifish PAN-RS larvae were not significantly different in composition. Thus it was not expected to find any size difference between the fish larvae supplied with the different cultured bacteria. This was confirmed analytically, but the fish larvae supplied with the bacteria had a larger variation in size than the control group.The results in this thesis indicate a difference in the composition of the GI microbiota between fast and slow growing fish in the early stages of development. Further studies are required to verify if this is a causal relationship where differences in the GI microbiota of individuals results in differences in somatic growth.

Bioenergi er et viktig alternativ for erstatning av petroleumsbasert drivstoff, men det er fremdeles et stort behov for forskning og utvikling av prosesser som kan bedre dagens teknologi. Bioenergi inkluderer blant annet biogass, biodiesel og bioetanol. Disse kan brukes som drivstoff og kan bidra til å redusere utslippene av drivhusgass fra transportsektoren. Utnyttelse av marin biomasse for bioenergiproduksjon er av særlig interesse, da det ikke avhenger av landareal og ferskvann for dyrking. Brunalger er marine alger med høyt innhold av karbohydrater og høy produktivitet. De akkumulerer karbohydratene mannitol og laminaran som opplagsnæring, og alginat er en svært viktig strukturkomponent i algene. Forskning viser at laminaran og mannitol kan fermenteres til etanol, men lite er gjort for å se på muligheter for også å omdanne alginatet til bioetanol og på den måten øke utbyttet av prosessen. Bioenergi fra marine alger er med dagens teknologi ikke konkurransedyktig på grunn av høye kostnader og lavt utbytte.Målet med oppgaven var å finne og karakterisere alginatdegraderende bakteriestammer med fermentativ metabolisme, og helst etanolproduksjon. Dette ble gjort ved å velge ut bakteriestammer med stort potensial for vekst på alginat fra isolerte og innkjøpte stammer. Det ble videre utført en rekke vekstforsøk med de utvalgte stammene på alginat, mannitol og glukose, med ulik begrensning av oksygentilførsel. Fermenteringsprodukter og substratkonsentrasjon ble bestemt ved hjelp av høypresisjonsvæskekromatografi (HPLC) og enzymatisk alginatanalyse. Det var også et ønske om å identifisere enzymer og eventuelt gener for alginatdegradering og fermenteringsspor. Alginatdegradering og ekstracellulære enzymer ble karakterisert ved hjelp av høypresisjon anionbytter-kromatografi med pulsamperiometrisk deteksjon (HPAEC-PAD). Intracellulære enzymer antatt involvert i alginatomsetting ble forsøkt påvist med DNA ekstraksjon og amplifisering med polymerasekjedereaksjon (PCR).De innledende forsøkene viste at mange av de isolerte stammene kunne utnytte alginat som vekstmedium. Både kråkebolletarm og råtnende tare viste seg å være gode kilder for alginatdegraderende bakteriestammer. Alle bestilte bakteriestammene kunne utnytte alginat. Av de utvalgte stammene som ble analysert videre hadde kun en stamme etanolproduksjon. Denne produserte etanol fra glukose og mannitol, men ikke fra alginat. Fra mannitol økte etanolutbytte når oksygentilførselen ble begrenset, og høyest oppnådde utbytte uten optimalisering var 0,23 g/g. Årsaken til at stammen ikke produserte etanol fra alginat var mest sannsynlig at redoksreaksjonen fra alginat til etanol ikke er balansert. Ekstracellulære alginat lyaser i de utvalgte stammene ble identifisert, og HPAEC-PAD analysen viste en nedbryting til hovedsakelig di- og tirmerer med den umettede uronsyren 4-deoxy-5-ketouronsyre som endegruppe. Videre intracellulært nedbrytingsspor lyktes ikke å identifisere, men nedbryting av umettede uronsyrer og dårlig vekst på andre uronsyrer styrket hypotesen om en direkte omdanning til 2-keto-3-deoxy-D-glukoat.Resultatene viste at en av hovedutfordringene med produksjon av bioetanol fra tare og alginat er å balansere nedbrytingssporet fra alginat til etanol. Mer detaljerte fermentorforsøk med alginatdegraderende og etanolfermenterende stammer kan gi svar på om det er praktisk og økonomisk mulig med en produksjon av bioetanol fra tare der alginat inkluderes. Det vurderes nå muligheter for utvikling av et bioraffineri, hvor etanolproduksjon fra karbohydratene mannitol og laminaran kan kombineres med at resten av materialet utnyttes, eksempelvis til biogass. Dette kan vise seg å være en bedre mulighet enn fermentering av alginat til etanol.

Alginat har en lang tradisjon som en allsidig marin ressurs. Det har i en årrekke blitt forsket på mulige anvendelser av alginat. Alginatets gelingsevne er den egenskapen som for det meste er blitt utnyttet. I de senere årene er det blitt forsket på oligomere av G-sekvenser i alginat, G-blokker, som har vist seg å ha en interessant effekt på nettopp gelnettverk. Dette har ført til uttesting av G-blokker til bruk i behandling av pasienter med cystisk fibrose. Alginat har vist seg å ha en effekt på enzymaktivitet til fysiologisk viktige enzymer som pepsin og lipase. Det er derfor av interesse å undersøke om G-blokker kan gi en lignende effekt på enzymer. Dette spesielt siden G-blokk er under klinisk testing, som naturligvis vil føre til at G-blokker vil komme i kontakt med mange av enzymene i kroppen.I denne oppgaven ble G-blokker med en gjennomsnittlig polymeriseringsgrad, DPn, ~10 og ~20 opparbeidet. G-blokkenes effekt ble undersøkt ved å sette de til enzymatiske nedbrytninger. Undersøkelsene ble utført ved å måle endring i viskositet over tid for nedbrytningen av kitosan med lysozym. G-blokk DPn ~10 ble tilsatt til nedbrytningen, og det ble observert en reduksjon i hastigheten til nedbrytningen, noe som tyder på at G-blokken inhiberer enzymets aktivitet. Det ble også utført viskositetsmålinger for nedbrytningen av høymolekylært poly-M med M-lyase ved tilsats av G-blokk DPn ~10 og ~20. Her ble det observert en nedgang i nedbrytingshastigheten, og det var en sterkere effekt ved tilsats av DPn ~10 enn ved ~20. For å undersøke effekten tilsats av G-blokk hadde på nedbrytningen av høymolekylært G-rik alginat med GG-lyase ble endringen i absorbans ved 230 nm målt over tid. En økning i absorbans ved denne bølgelengden tyder på en nedbrytning av alginat med alginat lyase. Her ble det observert en kompleks påvirkning på nedbrytningen ved tilsats av G-blokk. Ved DPn ~10 ble det observert en inhibering, mens det ved tilsats av DPn ~20 var en mer kompleks effekt, der lave konsentrasjoner førte til en inhibering mens høyere konsentrasjoner førte til en økning i nedbrytningshastighet.

Bioaerosols containing pathogenic microorganisms can have health implications when respired. Of special concern are potential bioterrorism attacks conducted by deliberate aerosolization of hazardous toxins or pathogenic microorganisms. Investigation aiming at understanding the normal state of the bioaerosol environment is essential to facilitate detection of biological threat agents and deviations from the normal background. This MSc thesis presents a pilot study for investigation of the bioaerosol environment at a subway station in Norway. The aim of this study was to characterize airborne bacteria and Influenza virus at Nationaltheatret subway station in Oslo. A series of studies were conducted to examine the every-day concentrations and diversity of endospores and vegetative bacteria cells. Results showed that 20 times more cultivable bacteria were found during daytime compared to nighttime. An average of 400 CFUs/m3 was found in daytime samples, of which 3 % were cultivable endospore-forming bacteria. From the cultured bacteria, 92 different bacterial species were observed by tentative 16SrRNA gene identification, and 37 different bacterial genera were identified. The diversity was found to be similar during daytime and nighttime, except for decreased representation of the family taxa Bacillaceae during nighttime (6 % compared to 32 % during daytime). 402 cultured bacteria were further characterized based on observed colony morphology, hemolysis activity and antibiotic resistance. Characteristic traits of the ten most represented family taxa were found based on colony morphology. In order to include non-cultivable bacteria for characterization, performance of culture-independent analysis of total bacteria was needed. In order to facilitate such analysis, a bead mill homogenization method for efficient DNA extraction from samples containing both endospores and vegetative bacteria cells was optimized. The concentrations of total bacterial DNA in 15 different air samples were compared, and the observed pattern for daytime and nighttime concentrations resembled the concentrations found for the cultivable bacteria.Furthermore, a specific PCR assay was developed for detection and quantification of airborne Influenza A virus, and successfully verified by detection of commercial Influenza A virus particles. However, no viral RNA was found in the air samples from Nationaltheatret subway station. Inhibition of the PCR reaction was observed, and hence further investigation regarding inhibition is needed in order to rule out false negative results.

Pseudomonas fluorescens har evne til å produsere store store mengder alginat. Tidligere er det laget en stamme, P. fluorescens SBW25 MS1 ΔalgC::TnKb61, hvor algD-operonet og algC er satt under kontroll av Pm-promotor. Dette gjør at den produserer alginat ved tilsats av m-toluensyre. Denne stammmen har blitt mutert med transposon og effekten på alginatproduksjonen har blitt undersøkt. Ved transposonmutagenese ble det funnet 180 mutanter med endret alginatproduksjon, og insersjonspunktet for transposonet ble identifisert.I to av disse mutantene var henholdsvis genene clpA og PFLU3927 inaktivert. clpA er en Clp-protease, mens PFLU3927 er en protease som tilhører lon-proteasefamilien. I denne oppgaven skulle disse genenes rolle i biosyntesen av alginat verifiseres. For å gjøre dette ble mutantene komplementert ved å sette inn villtypevarianten av genet inn i mutanten. Innføringen av genet ble gjort ved bruk av transposon. Siden algD-operonet var satt under kontroll av Pm-promotoren i stammen som ble benyttet, skal denne stammen være uavhengig av sigmafaktoren AlgU, som normalt er nødvendig for ekspresjon av algD-operonet. For å teste om stammen virkelig var uavhengig av AlgU, ble det laget en mutant hvor AlgU ble inaktivert. Dette ble gjort ved å fjerne en del i algU ved bruk av PCR. Videre ble villtypegenet erstattet med delesjonsgenet i P. fluorescens. Dette ble gjort ved bruk av homolog rekombinering.For å se hvilken effekt genene hadde på alginatproduksjonen, ble det målt alginatproduksjon i transposonmutantene og i de komplementerte stammene som ble laget i dette arbeidet. Alginatmålingene gikk ikke som ventet, da det ikke kunne registreres alginat i de positive kontrollene. Det var kun to stammer hvor det ble registrert alginatproduksjon, 30O1 clpA og 30O1 clpA::TnES4. Dette forsøket ble utført gjentatte ganger, men med samme resultat. Det er foreslått at forskjellen i alginatproduksjon mellom mediene PIM og DEF3 i tidligere forsøk på clpA kan komme av forskjeller i fosfatmengde og/eller peptonmengde i mediene. Det er også foreslått at PFLU3927 kan være et varmesjokkprotein og at proteinaktiviteten kan økes av ulike former for stress, og videre at dette kan føre til at alginatproduksjonen endres som følge av det.

Flere studier har vist at saltinntaket til mennesker er for høyt, noe som kan føre til økt risiko for blant annet høyt blodtrykk og hjerte- og karsykdommer. Den største delen av saltinntaket kommer fra mat som er bearbeidet. En reduksjon i saltinnholdet i bearbeidede næringsmidler vil ikke bare påvirke smak, men også funksjonelle egenskaper som vannbindingsevne, koketap, geldanning, proteinløselighet og tekstur. Disse egenskapene påvirker også de sensoriske egenskapene. Det er derfor nødvendig med kunnskap om tilsetninger som kan brukes ved lavere saltkonsentrasjoner for å opprettholde både funksjonelle og sensoriske egenskaper i produktet.Hensikten med denne oppgaven var å studere de fysiokjemiske egenskapene til et modellprodukt av fiskepudding tilsatt en lav saltkonsentrasjon (NaCl), natriumalginat (NA) (1,1%) og disse i kombinasjon. Det ble også målt reologi for fiskefarse tilsatt NA og for et gelet system tilsatt NA, CaCO3 og glukono-δ-lakton (GDL).Tilsats av NA (1,1 %), CaCO3 (0,2 %) og GDL (0,6 %) til fiskefarse ga signifikant økt vannbinding og redusert koketap i fiskepudding sammenliknet med fiskepudding av farse som kun var tilsatt NaCl (0,4 %). Det var også tendenser til at fiskepudding tilsatt NA dannet en sterkere gel for varmebehandlet fiskepudding sammenliknet med fiskepudding tilsatt NaCl. Dette var tilfellet både for fiskepudding laget av ferskt og av fryst råstoff av hyse. Proteinløseligheten til fiskefarsen tydet på at tilsats av NA bidro i større grad til dannelse av gel enn geling av myofibrillproteiner.Ved å tilsette NA (1 %), CaCO3 og GDL til fiskemasse (fisk og vann) ble det dannet en gel uten varmebehandling av fiskefarsen, reologiske målinger viste at gelen økte i styrke i løpet av 20 timer.Dette tyder på at tilsats av NA, CaCO3 og GDL til fiskefarse bedrer de fysiokjemiske egenskapene til varmebehandlet fiskefarse både av fryst og ferskt råstoff, samt danner en gel i fiskefarse ved lave temperaturer.

The skin is the largest organ of the human body and it constitutes a great protective barrier against entry of harmful microbial species and foreign materials into the body. The barrier function is a result of the highly hydrophobic nature and compact structure of the outermost skin layer, which makes transdermal delivery of drugs difficult. The aim of this study was to investigate diffusion of hydrophilic fish gelatin peptides and alginate oligomers (G-blocks) into human skin, and to evaluate the effect of skin pretreatments, vehicles and the different characteristics of the test samples on transdermal diffusion.Fish gelatin was degraded by acid hydrolysis to produce peptides of varying molecular size, and the molecular weight distribution and molecular weight averages of the peptides were determined. Further, peptides were conjugated to fluorescent dyes, and together with fluorescently labeled G-block oligomers, they were utilized as traceable model drugs in the transdermal diffusion experiments. Full-scale skins, from healthy human adults after abdominal plastic surgery, were used and the transdermal diffusion experiments were performed in Franz-type diffusion cells. The surface of the skin tissues mounted in the diffusion cells was either untreated or treated with micro-needles or lasers, to disrupt the skin barrier. The model drugs were applied on the epidermal side of the skins in both a 60% dimethyl sulfoxide (DMSO) and a 10% polyethylene glycol 200 (PEG200) vehicle, and the vehicles were also separately applied on skins as control samples. After the transdermal diffusion experiments, imaging of the skin tissues were performed by confocal laser scanning microscopy.An incubation time of 22 hours was determined for the transdermal diffusion experiments and pretreatments were necessary for the model drugs to successfully diffuse into the skin. Pretreatments with micro-needles and laser resulted in enhanced diffusion of the test molecules into the skin tissues compared to diffusion into untreated skin. Laser treatment was found to have the most profound enhancing effect on transdermal diffusion, and enabled efficient diffusion both into and through the skin. Of the four model drugs chosen for use in the experiments, the smallest fish gelatin peptide sample, with an estimated average molecular weight of 3000 g/mol, applied on skin tissues in a 10% PEG200 vehicle, showed the most efficient diffusion into and through human skin.

Extraction and Analysis of Marine Lipids with Emphasis on Phospholipids- Evaluation and Improvement of Methods

Prosessert mat utgjør en av de største kildene til natrium i vestlig kosthold. Et forhøyet inntak av natrium er forbundet med høyt blodtrykk, noe som øker risikoen for hjerte- og karsykdommer. Denne kunnskapen har økt interessen for kjøtt- og fiskeprodukter med lavere NaCl-innhold - såkalte lavsaltprodukter. Lavere natriuminnhold oppnås ved å redusere mengden NaCl og/eller tilsette salterstattere.Formålet med denne studien var å undersøke hvordan ulike konsentrasjoner av NaCl, KCl og MgCl2 påvirker proteinløselighet i fisk. Forskjeller mellom ferskt og fryst råstoff for filet og farse av sei, hyse, torsk og kvitlaks ble undersøkt for å finne ut om KCl og MgCl2 kan brukes som salterstattere i farseprodukter av disse fiskeslagene. Målinger av proteinløselighet ble satt i sammenheng med målinger av pH og vannbindingsevne (VBE) i de ulike råstoffene. Påvirkning av Na-alginat, Na-alginat+NaCl og NaCl på proteinløselighet i farser av fersk og av fryst hyse ble undersøkt, og koblet opp mot de funksjonelle egenskapene til et varmebehandlet modellprodukt. Varmepåvirkning på VBE i farser med og uten tilsatt NaCl ble undersøkt.Proteinløselighet var høyest i fersk filet og sank som en følge av frysing og kverning. For fersk filet ble det ikke funnet forskjeller mellom sei, hyse og torsk i mengde ekstrahert saltløselig protein (SLP). For fryst filet ble det generelt sett ekstrahert en større mengde SLP fra hyse enn fra sei og torsk. For fersk farse ble det ekstrahert mest SLP fra torsk, men for farse av fryst råstoff ble det ekstrahert mest SLP fra kvitlaks. Når mengde ekstrahert SLP og SDS-PAGE-profil ble tatt i betraktning, ble 0,6 M NaCl vurdert som den beste proteinekstraktanten. Tett etter 0,6 M NaCl fulgte 0,3 M MgCl2 og 0,3 M NaCl. 0,3 M KCl, 0,6 M MgCl2 og 0,6 M KCl ble vurdert som de dårligste proteinekstraktantene. Dette skyldtes i hovedsak at myosinets tunge kjede generelt ikke så ut til å bli ekstrahert med de to sistnevnte, noe som kan ha betydning for geldannings- og vannbindingsevnen til produktet. Ekstraksjon av myosinets tunge kjede med 0,3 M KCl så ut til å være råstoffavhengig. På grunnlag av dette ble 0,3 M MgCl2 vurdert som den beste salterstatteren. Tilsetningsstoffer til farser av hyse, slik som Na-alginat, Na-alginat+NaCl og NaCl hadde alle en positiv effekt på proteinløselighet, og så ut til å kunne kompensere for bruk av en dårlig proteinekstraktant eller en proteinekstraktant med lav konsentrasjon. Varmebehandling av farser/puddinger med og uten tilsetninger viste at VBE nådde et minimum ved rundt 50 grader celcius, og at den økte ved høyere temperaturer, trolig som en følge av gelning av myosin. VBE var lavest i råstoff uten tilsetning, og økte ved tilsetning av NaCl, Na-alginat + NaCl og Na-alginat. Av tilsetningsstoffene hadde Na-alginat (med eller uten NaCl) best effekt, både på VBE, drypptap og tekstur. pH varierte i sei, hyse, torsk og kvitlaks, og økte etter frysing. For ferskt råstoff viste VBE en svak positiv korrelasjon med pH (10% signifikansnivå), men for fryst råstoff var det ingen klar sammenheng. For torsk og hyse økte VBE litt som en følge av frysing (5% signifikansnivå), mens den sank for sei.