Cereal based foods, including breakfast cereals and Asian noodles are potentially good sources of selenium. Although these are major foods consumed globally, their contribution to dietary intakes of selenium is unclear. In addition, there has been very limited research into the effect of processing steps on the analysis and apparent retention of selenium. The low levels typically present in foods and the presence of multiple chemical forms of the element provide significant analytical challenges to research in this area. Therefore, the aims of this study were firstly to evaluate and validate procedures for extraction and measurement of selenium in wheat flour. Secondly, the procedure has been applied to analysis of selenium in cereal foods. The methods employed were firstly validated using wheat-based reference materials and then samples of various breakfast cereals as well as different styles of Asian noodles were analysed. Selenium was extracted using closed- v essels by microwave digestion with a mixture of nitric acid and hydrogen peroxide, followed by determination through Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (ICP-MS). The optimum conditions for selenium determination in cereal based foods involved the digestion of 0.1 g samples using 1 mL of nitric acid and 1 mL of hydrogen peroxide. The addition of 1% (v/v) methanol was found to enhance the sensitivity of the ICP-MS system. Two particular isotopes of selenium (77 and 82) could be effectively employed in the analysis and there was no significant decrease in total selenium in the digested extracts during storage for up to twelve days under refrigeration and room temperature conditions. Good precision levels were obtained and the total selenium levels in the breakfast cereal samples ranged from 0.059 to 0.378 µg/g. For white salted noodles the values varied between 0.057 and 0.712 µg/g, for yellow alkaline noodles, 0.109 to 0.265 µg/g and 0.077 to 0.284 µg/g for fried instant noodles. There was no appar ent change observed in total selenium during the processing of fried instant noodles, indicating the effectiveness of the extraction method developed here. It is concluded that microwave digestion is an effective approach to sample extraction, the procedures validated in this study are suitable for cereal grain foods and that there is considerable variation in the selenium contents of breakfast cereal and Asian noodle products.

La prise de conscience que les qualités nutritionnelles des protéines allaient au-delà de leur capacité à fournir des acides aminés, est apparue avec l'émergence de la notion de peptides bioactifs, c'est-à-dire d'oligopeptides principalement produits par protéolyse, pouvant être des modulateurs de divers processus biologiques. Si de nombreux peptides bioactifs ont été découverts dans des hydrolysats de protéines de lait, leur recherche dans les produits carnés reste à ce jour très peu développée. Dans ce contexte, nos objectifs ont été de caractériser et d'identifier les peptides (< 5 kDa) présents dans la chair de poisson ou viande bovine après conservation/maturation et cuisson, puis au cours de l'hydrolyse digestive in vivo chez le porc dans les contenus intestinaux et dans le sang portal. La fraction peptidique des aliments, constituée des peptides non protéiniques (carnosine, ansérine, glutathion) et de ceux formés au cours des traitements technologiques (conservation et cuisson), était dépendante de l'espèce et des traitements appliqués. Dans la viande bovine cuite, où de nombreux peptides ont été détectés, des fragments de protéines de structure ont été identifiés. Parmi la grande diversité des peptides d'origine alimentaire trouvés dans les contenus duodénaux et jéjunaux, certains d'entre eux, présents de façon systématique, étaient de possibles peptides bioactifs ou leurs précurseurs. Outre la carnosine dont la biodisponibilité dépendait d'abord de sa teneur dans la viande, de nombreux composés, probablement des oligopeptides, étaient libérés dans le sang de la veine porte selon des profils spécifiques après un repas de faux-filet ou de paleron.

Les réponses nutritionnelles et zootechniques des ruminants aux variations de régime sont largement conditionnées par leurs effets au niveau du rumen. L'objectif de ce travail était d'apporter de nouvelles perspectives pour progresser dans la démarche de modélisation de cet organe, qui a débuté dans les années 1970. Pour l'aborder, nous avons privilégié une approche par modélisation systémique à différents niveaux organisationnels: de l'organe, aux flux de nutriments et jusqu'aux mécanismes de régulation cellulaire. La première partie du travail était consacrée à une étude comparative des modèles actuels. Peu de validations comparées des modèles avaient été entreprises jusqu'à présent. Les résultats rendent compte des principes communs appliqués mais aussi des spécificités de chacun des modèles. Leur plus grande faiblesse réside dans leur incapacité à prédire de façon satisfaisante les équilibres des produits terminaux des fermentations (acides gras volatils, gaz et matières microbiennes). Pour progresser dans ce domaine, nous avons exploré deux voies. La première concerne la représentation de la digestion de l'amidon, substrat glucidique expliquant la majeure partie des variations de la vitesse de digestibilité ruminale des rations. Nous avons développé un modèle de prédiction des flux d'amidon pour mieux quantifier et expliquer les variations observées. Cette étude a été réalisée à partir de bases de données quantitatives portant sur ces flux mesurés in sacco et in vivo. Les résultats obtenus expliquent assez précisément les variations observées intra-essai. Par contre, les variations inter-essais demeurent importantes et difficiles à apprécier. La seconde voie est basée sur l'application des lois de la thermodynamique au métabolisme microbien. L'objectif est d'améliorer la prédiction des produits terminaux des fermentations. Cette approche originale des aspects fermentaires a comporté un volet modélisation et un volet expérimental. Les résultats permettent de dégager certaines propriétés comme résultant des principes de la thermodynamique et nous confortent dans l'intérêt de cette approche. Ce travail de thèse contribue aux avancées en matière de modélisation du rumen, notamment pour la modélisation des flux d'amidon. Il propose aussi de nouveaux champs de recherche encore peu explorés.

Cette thèse avait pour objectif d'évaluer la défaunation comme technique permettant une meilleure nutrition des ruminants. La défaunation entraîne une augmentation du flux d'azote (non ammoniacal) au niveau du duodénum. Cependant, des études de la littérature indiquent que l'effet de la défaunation sur les productions animales (viande, lait et laine) est variable. Notre hypothèse de travail est que le rapport azote / énergie (PDIN / UF) de la ration est le principal facteur de variation des effets observés. Nous avions pour objectifs: 1) Etablir les lois de la réponse animale à la défaunation en général, ainsi que dans le contexte spécifique de la zone tropicale humide. 2) Déterminer l'impact de la défaunation sur les paramètres de la digestion permettant d'expliquer la réponse animale à la défaunation, notamment sur la protéosynthèse et la cellulolyse microbienne. En premier lieu, les lois générales des effets de la défaunation ont été établies à partir de l'analyse statistique d'une base de données de la littérature (méta-analyse). Dans un second temps, l'étude de quatre rations à base de fourrage (Digitaria decumbens) contenant 50, 60, 70 et 90 g PDIN /UF a été réalisée. Dans une seconde étude, quatre autres rations composées de fourrage avec complément (maïs et tourteau de soja) et contenant 80, 100, 120 et 140 g PDIN /UF, furent testées. La production de viande a été déterminée par mesures de gain de croît moyen quotidien (GMQ) d' agneaux faunés et défaunés, en fonction des huit profils alimentaires (8 rapports PDIN /UF). Des mesures de flux duodénaux d'azote sur des béliers adultes fistulés, faunés et défaunés, nous ont permis d'estimer la protéosynthèse. La cellulolyse microbienne a été estimé par les mesures de dégradabilité in sacco des fibres (NDF), de digestibilité ruminale des fibres (NDF) ainsi que par la mesure des activités enzymatiques glycolytiques du rumen, sur ces mêmes béliers. Les résultats de la synthèse bibliographique indiquent que la défaunation entraîne une augmentation de la croissance des animaux en moyenne de 10% (P < 0.01, 132.6 vs 118.7 ± 5.2 g/j). Lors des essais expérimentaux, la défaunation a permis d'augmenter le GMQ en moyenne avec les rations mixtes ( PDIN / UF > 80) (P < 0.03, 184.1 vs 165.9 ± 9.3 g/j). Aucun effet n'a été observé pour les rations de fourrage (GMQ = 76 ± 3 g/j), sauf pour la ration contenant 50 PDIN/UF (25 vs 49 ± 11 g/j). Dans la synthèse bibliographique, l'augmentation de 20 % du flux d'azote (microbien et alimentaire) intestinal après défaunation, contribue à l'augmentation des quantités de nutriments azotés absorbés. Pour les études expérimentales, après défaunation ce flux augmente significativement de 20% pour les rations mixtes, et de (+ 11%) pour la ration de fourrage. La synthèse indique une amélioration du profil des acides gras volatils (AGV) du rumen (augmentation du pourcentage de propionate) après defaunation, tandis que la cellulolyse microbienne diminue (- 4.7 % DrNDF). L'augmentation du flux d'azote intestinal et l'amélioration du profil des AGV contribuent à l'amélioration de l'utilisation métabolique des nutriments énergétiques. Ainsi, la défaunation améliore l'indice de consommation des animaux défaunés ( -1.4 g MS / g de croît). L'ensemble de ces résultats est confirmé par l'étude de nos rations expérimentales. En conclusion, le rapport azote / énergie de la ration module les effets de la défaunation, quand l'énergie n'est pas limitante. En zone tropicale humide, la défaunation ne présenterait un intérêt que pour les rations mixtes et les vieux fourrages. L'intérêt de la défaunation en ZTH reste à confirmer, notamment pour les jeunes fourrages et la canne à sucre (pauvre en azote, riche en sucre).

<p>As a part of a large project at Norrmejerier, a biogas production plant has been constructed at Umeå Dairy. In this plant wastewater, residual milk and whey are decomposed and biogas is produced. The biogas is burned in a steam boiler. The biogas plant is designed as an anaerobic contact process, with sludge separation and recirculation by a clarifier. The fat in the substrate is treated in a separate reactor.</p><p>The purpose of this study is to evaluate the design and start-up of this biogas production plant. Further, the interaction with the contractor responsible for construction and start-up is evaluated.</p><p>The plant is generally well designed, the process conditions are suitable and the objectives are realistic. However, the seed sludge is unsuitable and the time plan is too optimistic.</p><p>At the end of the period of this study, the plant was running and all central components are performing as intended. Still, the objectives have not been reached. This is mainly attributed to the poor quality of the seed sludge.</p><p>The management of the plant and the interaction with the contractor has generally been good. Most problems that arose were of typical start-up nature. Others were due to insufficient planning or lack of communication. Further, several design flaws were identified during start-up.</p><p>Washout of sludge has been one of the most significant drawbacks during start-up. This inconvenience seems to be the result of improper seed sludge and a too hasty increase of the organic loading rate.</p> / <p>Norrmejerier har som en del av ett större projekt låtit uppföra en anläggning för biogasproduktion vid Umeå mejeri. I anläggningen, som är utformad som en anaerob kontaktprocess, behandlas avloppsvattnen och andra organiska restprodukter från mejeriet tillsammans med vassle från både Umeå och Burträsk mejeri. Fettet i substratet avskiljs och behandlas separat. Den biogas som produceras vid nedbrytningen av det organiska materialet bränns i en brännare och ånga produceras.</p><p>Syftet med den här studien är att utvärdera anläggningens design, valda processförhållanden och förfarandet under uppstarten av biogasanläggningen. Dessutom utvärderas interaktionen med den tyska entreprenör som är ansvarig för konstruktion och uppstart.</p><p>Anläggningens utformning och valda processbetingelser är passande och de uppsatta målen är rimliga. Däremot är valet av ymp olämpligt och tidsplanen för uppstarten är för optimistisk.</p><p>När denna studie avslutades var anläggningen i bruk och biogas producerades. Alla de mål för som formulerats hade dock inte uppnåtts. Ympens dåliga kvalitet är den mest bidragande orsaken till att uppstartsperioden har blivit förlängd.</p><p>Arbetet under uppstarten och samarbetet med entreprenören har generellt sett varit lyckat. Man har dock stött på många komplikationer, varav de flesta har varit av typisk uppstartsnatur. Andra har varit resultatet av bristande planering och kommunikation. En rad konstruktions- och designfel har också identifierats under uppstarten.</p><p>Slamflykt från reaktorerna har varit det mest betydande problemet hos den biologiska processen. Denna förlust av slam förmodas bero på olämpligt val av ymp och en alltför hastig ökning av den organiska belastningen i reaktorerna under uppstarten.</p>

<p>Two species of emergent macrophytes, Typha latifolia (common cattail) and Phalaris arundinacea (reed canary grass) were evaluated as substrates for biogas production. The specific methane yield for each plant was obtained by batch wise anaerobic digestion in 300-mL bottles. Three different pretreatments were evaluated for increased biogas production; mechanical milling, alkaline treatment with lime and fungal degradation with Pleurotus ostreatus (oyseter mushroom).The methane yield for Typha latifolia and Phalaris arundinacea was determined to 300 and 323mL methane per g VS, respectively. There was no statistical difference in methane yield between the two species. Milling pretreatment increased the biogas yield with 16 % by average compared to untreated plant. Alkaline pretreatment with lime increased the biogas yield with 27 % at roomtemp. and 22 % at 55 °C. The fungal pretreatment decreased the biogas production by 20 % and is probably not suitable for this kind of substrate.The results showed that emergent macrophytes have a biogas yield similar to other plants already tested (grasses) and commonly used (pasture crops) in large scale reactors. However, emergent macrophytes and grasses cause mechanical problems in a reactor due to their structure. Probably some kind of milling must be done to decrease the fiber length of the emergent macrophytes. The costs for harvest, transport, handling and possible pretreatment of the emergent macrophytes have to be estimated and included in the overall cost calculations. This can tell if emergent macrophytes should be used as a substrate for biogas production.</p>

<p>Algae is regarded as a good potential substrate for biogas production, due to high cells productivity, low cellulose and zero lignin content. Two parts were included in this study: first, cultivations of micro-algae (<em>Chlorella sorokiniana</em> and <em>Tetraselmis suecica</em>) at two different nitrate concentrations, also the effect of addition of CO₂ on algae grow was investigated in this first part. Second, batch fermentations of the cultivated micro-algae as well as a powder <em>Chlorella</em> (obtained from Raw Food Shop) and a dry mix filamentous algae (collected in the pounds in the park at the back of the Tema-building and then dried) were performed. In this part also effects of thermo-lime pretreatment (room temperature, 80^oC, 105^oC and 120^oC) on the algae biogas potentials was investigated.</p><p> </p><p>Both strains of micro-algae cultured at low nitrate gave more CH₄ yield: 319 (±26) mL and 258 (±12) mL CH₄per added gVS was obtained during the degradation of <em>Chlorella sorokiniana </em>grown at 0.4mM-N and 2mM-N level, respectively. For<em> Tetraselmis suecica</em> 337 (±37) mL and 236 (±20) mL CH₄ per added gVS was obtained at 2.4mM-N and 12mM-N level, respectively. Powder <em>Chlorella</em> gave the highest biogas production (719 ±53 mL/added gVS) and CH₄ yields (392 ±14 mL/added gVS), followed by the dry filamentou<em>s</em> algae (661 ±20 mL biogas and 295 ±9 mL CH₄ per added gVS) and <em>Tetraselmis suecica</em> (12 mM-N; 584 ±7 mL biogas and 295 ±9 mL CH₄ per added gVS).</p><p> </p><p>A negative effect of lime treatment at room temperature on CH₄ yield of algal biomass was obtained. Lime treatment at 120^oC showed the fastest degradation rate for <em>Tetraselmis</em> <em>suecica </em>and powder <em>Chlorella</em> during the initial 5 days of incubation.  </p><p> </p><p><em>Chlorella sorokiniana</em> and <em>Tetraselmis suecica</em> cultures flushed with biogas containing 70% and also CO₂ enriched air (5% CO₂) did not increase cells growth (measured as OD₆₀₀) if compared to references grown under air. On the contrary, a clearly inhibition effect on the algal cells growth was observed in some cultures.</p>

The field of proteomics encompasses the study of identities, interactions, and dynamics of all proteins expressed by a living system. Research in this dissertation blends biochemical and quantitative proteomics techniques to increase the latitude of biological applications for the bottom-up mass spectrometry proteomics approach. Together, isolation of selected protein “targets,” such as multiprotein complexes, and quantitative characterization yields information essential for more detailed understanding of microbial cell function. Often, a challenging aspect of characterizing a variety of biochemically enriched samples is limited protein yield. This dissertation describes an enzymatic proteolysis protocol employing an organic/aqueous solvent that alleviates excessive handling steps to reduce losses during sample preparation for small quantities of protein samples. Presence of artifactual, non-specific proteins in enriched protein complex isolates complicates biological interpretation of specific protein interactions. Heterologous expression of affinity-tagged bait proteins may also cause unintended collateral effects. A series of local and global protein isotope ratio measurements were performed to differentiate authentic interactions from artifactual interactions among affinity-isolated complexes and assess collateral effects, respectively. Protein localization provides clues regarding protein function. To infer protein localization, quantitative proteomics techniques were used to estimate protein enrichment of cold osmotic shock periplasmic isolates. Protein isotope ratios indicating enrichment, combined with identification of amino-terminal signal peptide cleavages, increase confidence of periplasmic localization. Collectively, this dissertation provides a framework for tailoring biochemical and quantitative techniques for targeted characterization of microbial protein isolates.

Production of biogas through anaerobic digestion (AD) from the organic fraction of minucipal solid waste (OFMSW) was compared to incineration of the waste. At the moment, almost all of the OFMSW in Singapore is incinerated. Three different scales of biogas plants were compared to incineration: one large-scale biogas plant that can treat half of all OFMSW in Singapore; one medium- scale biogas plant about 15 times smaller than the large one; and one small-scale biogas plant that can treat waste from e.g. a shopping centre or food centre. Two alternatives for utilization of the biogas were also compared, generation of electricity and the use of the biogas in heavy vehicles. The combination of the different scales and the different utilization gives the six different scenarios. By using life cycle assessment (LCA) the different scenarios were compared in terms of global warming potential (GWP), acidification, eutrophication, energy use and land use. The results show that biogas production creates less environmental impact than incineration. The use of the gas as a vehicle fuel creates a bigger decrease of GWP, acidification and eutrophication than when using the gas for electricity generation. The prevention of leakage of biogas during production and upgrading is crucial for the environmental impact on GWP. A leakage of only a few percent of the produced gas will lead to a loss of all the gain in saved GHG-emissions.

Anaerobic digestion (AD) of corn thin stillage (CTS) offers the potential to reduce corn grain ethanol production energy consumption. This thesis focuses on results collected from AD of CTS at mesophilic temperatures in batch and by down-flow fixed film reactor. Experiments conducted include a series of biochemical methane potential (BMP) assays that investigated the digestion of CTS as the sole carbon source at a variety of food-to- microorganism ratios with and without acclimated biomass, under co-digestion conditions and also with the addition of supplemental nutrients. Additional BMP assays were conducted which investigated the potential to reduce fresh water consumption by using of digested effluent for substrate dilution. Continuous studies employed two 28L down-flow stationary fixed film reactors to examine. Chemical oxygen demand and volatile solids removal efficiencies greater than 85% were achieved up to an organic loading rate of 7.4 g TCOD/L/d and hydraulic retention time of 5 days.