Gaschromatographische Analyse der im Speicherfett des Österreichischen Alpenlachses enthaltenen Fettsäuren

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Fische der Gattung Salvelinus Alpinus von 6 Vertragspartnern der Firma Alpenlachs auf das Fettsäuremuster des Speicherfettes als Mittel des Qualitätsmanagments untersucht. Pro Standort standen je 3 Fische zur Verfügung, bei denen - um etwaige körperteil-spezifische Unterschiede auszugleichen - sowohl Proben von Bauch als auch Rücken analysiert wurden. Zur Vollständigkeit wurde von 3 Standorten auch die stark im Lipidstoffwechsel tätige Leber untersucht. Besonderes Augenmerk lag auf der Bestimmung der ω-3 Fettsäuren. Nach vorhergehender Abtrennung der Phospholipide von den Triglyceriden mittels Festphasen-Extraktion, erfolgte die Analyse des Fettsäuremusters der Triglyceride unter Verwendung von Gaschromatographie, bzw. gekoppelter GC-MS. Hinsichtlich der Lipidausbeute zeigt sich, dass die größte Lipidfraktion aus der Leber, gefolgt von Bauch und Rücken zu gewinnen ist. Trotz großer Variation der Lipidausbeute bleibt das Fettsäuremuster jedoch relativ konstant, weshalb andere Parameter für Unterschiede darin verantwortlich sein müssen. Insgesamt konnten 22 Komponenten nachgewiesen werden, wovon 8 jedoch nicht eindeutig zu identifizieren waren. Bei Betrachtung des Fettsäuremusters wird ersichtlich, dass zwischen Bauch- und Rückenproben kaum Unterschiede auftreten, während das Fettsäuremuster der Leber ein deutlich anderes Ergebnis zeigt. Als Hauptkomponenten für Bauch- und Rücken-Proben sind Öl-, Palmitin- und Linolsäure zu nennen. Die ω-3 Fettsäure-Fraktion macht zusammen etwa 12 % aus, wobei DHA in allen Proben am häufigsten, sowie α-Linolensäure am geringsten, nachweisbar ist. Standortspezifische Unterschiede lassen sich auffinden, wobei der interessanteste die Tatsache ist, dass Standorte mit niedrigeren Palmitinsäure-Konzentrationen einen höheren Gehalt an ω-3 Fettsäuren zeigen. Auffallend für die Ergebnisse der Leberproben ist eine massive Erhöhung der einfach ungesättigten Fettsäuren Öl- und Palmitoleinsäure. Diese Erhöhung beruht auf einer Minimierung von Palmitinsäure, sowie aller mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbesondere von Linolsäure und DHA. Dadurch erreichen die ω-3 Fettsäuren nur mehr einen Wert von unter 8 %. Auch in der Leber zeigt sich in weiterer Folge die Tendenz, dass Palmitinsäure-reiche Standorte erniedrigte ω-3 Fettsäure- Werte aufweisen

Culture dependent and -independent identification of microorganisms on monuments

In 3.8 Milliarden Jahren Evolution haben Mikroorganismen gelernt sich an alle möglichen Substrate auf der Erde anzupassen (Bunyard et al., 1996). Neben den chemischen und physikalischen Faktoren spielen Mikroorganismen eine entscheidende Rolle bei der biologischen Zerstörung unserer Kulturgüter. Historische Gebäude, Skulpturen und andere Kunstartefakte aus Stein, sowohl historische und moderne werden von Mikroorganismen (Bakterien, Archaea, Pilze, Algen, Flechten, Mose, Pflanzen und höheren Tieren) besiedelt (Ettenauer et al., 2010; Piñar et al., 2001a and 2001b; Heyrman et al., 1999; Schabereiter-Gurtner, 2000; Schabereiter-Gurtner et al., 2001a, 2001b and 2001c). Um unsere Kulturgüter zu schützen und für unsere Nachkommen zu erhalten, ist es wichtig diese Mikroorganismen zu identifizieren und zu verstehen. Es ist notwendig deren Ursprung, ihre metabolischen Aktivitäten, ihr Einfluss und den Mechanismus der biologischen Zerstörung, die Strukturen der mikrobiellen Gemeinschaften und nicht zu Letzt auch deren Fähigkeiten, die genützt werden können um diese Kunstobjekte zu schützen, näher zu untersuchen. In vielen Studien wurden die unterschiedlichsten Materialien mit verschiedensten Methoden, die man in Kultivierungs-abhängige und –unabhängige Methoden einteilen kann, untersucht. Mit den unterschiedlichen Techniken erhält man nicht immer kohärente Daten. Generell kann man durch Kultivierung nur etwa 1% der Bakterien einer Umweltprobe identifizieren (Amann et al., 1995; Ward et al., 1990). Trotzdem kann man nur mit Hilfe von Kultivierungsversuchen die metabolischen und physiologischen Eigenschaften von Reinkulturen untersuchen. Die Verwendung von molekularen Methoden erlaubt eine Identifizierung von Mikroorganismen und die kontinuierliche Überwachung von mikrobiellen Gemeinschaften auf Kunstobjekten (Schabereiter-Gurtner et al., 2001b). Die Methodik die bei dieser Diplomarbeit zur Anwendung kam, besteht aus der Extraktion von DNA aus dem Probenmaterial, gefolgt von der Amplifizierung von Fragmenten der ribosomalen RNA Gene von Bakterien und Archaea durch PCR (Polymerase Ketten Reaktion) und der weiteren Analyse durch DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophosesis). Zusätzlich wurden Techniken, wie die konventionelle Kultivierung von Mikroorganismen, RAPD (Rapid Amplified Polymorphic DNA), die Konstruktion und die Analyse von Klon-Bibliotheken und die phylogenetische Identifizierung der Mikroorganismen durch 16S rDNA Sequenzierung angewendet. Die Proben der drei durchgeführten Projekte dieser Diplomarbeit, stammten von der Virgilkapelle in Wien und von zwei historischen Gebäuden aus Granada (Spanien) – dem Kloster von San Jéronimo und dem Königlichen Hospiz. Bei der Charakterisierung den Mikroorganismen, mit Fokus auf salzliebende/-tolerante Vertreter, von Proben der Wiener Kapelle, wurden klassische Kultivierungsversuche als auch molekulare Methoden verwendet. Durch die vergleichende Sequenzanalyse der isolierten Reinkulturen konnten die meisten Bakterien zu den Gattungen Halobacillus und Bacillus eingeordnet werden. Die Vertreter der Archaea waren am nähersten verwandt zu den Gattungen Halococcus, Halalkalicoccus und Halobacterium. Die Verwendung von Nährmedien mit und ohne Kalziumkarbonat-produzierenden Bakterien als Festigungsmethode für verwitternde Gesteine wurde in vielen Untersuchungen bereits positiv getestet (Rodriguez-Navarro et al., 2003; Jimenez-Lopez et al., 2007, 2008; Gonzalez-Muñoz et al., 2008). Unter Laborbedingungen wurden die Veränderungen der Bakteriengemeinschaft auf verwittertem und ursprünglichem Steinen in einem Zeitraum von 30 Tagen untersucht, die eine Behandlung mit bzw. ohne Myxococcus xanthus erhielten. Auf beiden Gesteinen konnte man die gleichen Kalziumkarbonat-produzierenden Bakterien nachweisen, nämlich Pseudomonas sp., Bacillus sp. und Brevibacillus sp. Für den Nachweis des als Biomineralisierungsagens verwendete Bakteriums, M. xanthus, über den Zeitraum der Untersuchung wurden DGGE, konventionelle PCR und Real time PCR (qPCR) mit Spezies-spezifischen Primern verwendet. Die Spezies-spezifischen Primer wurden in dieser Studie von Dr. Guadalupe Piñar designt. Abschließend wurde in dieser Diplomarbeit eine in situ Kurz- und Langzeit-Untersuchung an zwei historischen Gebäuden in Granada (Spanien) durchgeführt. Beide Gebäude erhielten drei unterschiedliche Behandlungen, für die Festigung des Gesteins. Mit Hilfe von molekularbiologischen Methoden konnte gezeigt werden, dass auf beiden Gebäuden ähnliche Veränderungen in den bakteriellen Gemeinschaften durch die Behandlungen ausgelöst wurden. In der ersten Woche der Behandlung wurden vor allem Vertreter der Stämme Firmicutes und Proteobakterien aktiviert, wohingegen nach einem Jahr die Ordnung der Bacillales (Firmicutes) dominierte.In 3.8 billion years of evolution microorganisms have learned to adapt to all substrates on earth (Bunyard, 1996). Besides chemical and physical factors, microorganisms inhabiting different stone materials play a key role in the biodeterioration of our Cultural Heritage. Historic buildings, artistic sculptures and other stone works in indoor and outdoor environment as well on modern as on historic objects are colonized by a great variety of organism, including bacteria, archaea, fungi, algae, lichens, mosses, plants and higher organisms (Ettenauer et al., 2010; Piñar et al., 2001a and 2001b; Heyrman et al., 1999; Schabereiter-Gurtner, 2000; Schabereiter-Gurtner et al., 2001a, 2001b and 2001c). In order to prevent and restore our Cultural Heritage it is important to recognize and understand these microorganisms. It is necessary to gain more insight into their origin, their metabolic activities, their meanings and mechanisms in biodeterioration, the microbial community structures and last but not least the abilities of microorganisms that can be used to protect our objects of art. In many studies all kind of materials have been investigated using a variety of different methods, grouped into cultivation-dependent and –independent methods, which not always yield coherent data. It is generally accepted that conventional cultivation methods recover less than 1% of all inhabiting bacteria from environmental samples (Amann et al., 1995; Ward et al., 1990). In spite of the disadvantages of standard cultivations assays, physiological and metabolic studies can only be done with pure cultures obtained with the classical approach. On the other hand culture-independent methods have been shown to supply a reliable method to identify and monitor the micro-biota on objects of art (Schabereiter-Gurtner et al., 2001b). The general methodology used in this study includes as a first step the extraction of DNA from small sample amounts followed by Polymerase Chain Reaction (PCR) directed to amplify fragments of ribosomal RNA genes (16S rRNA) from Bacteria and Archaea and the further fingerprinting of the microbial community using Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). Additionally techniques such as conventional cultivation assays, Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD), construction and screening of clone libraries and identification of the microorganisms using 16S rDNA sequencing were applied to perform a monitoring in the three projects presented in this thesis. Samples subjected to investigation were derived from the Chapel of St. Virgil, Vienna (Austria) and from two ancient buildings located at the city of Granada (Spain) – the Monastery of San Jéronimo and the Royal Hospital. The investigation performed at the Chapel of St. Virgil, in Vienna, focused on the identification of its inhabiting microorganisms, especially focusing on the halophilic members, by using cultivation assays as well as molecular techniques. Comparative sequence analysis revealed that the majority of the isolated bacterial strains belonged to the genera Halobacillus and Bacillus. Furthermore archaeal clone sequences were identified as members of the genera Halococcus, Halalkalicoccus and Halobacterium. The investigation performed at the two buildings located in Granada was a part of an international collaboration with the Department of Microbiology at the University of Granada. This working group has a vast experience in the application of carbonatogenic bacteria and/or a sterile-nutritive solution on stone materials to induce a consolidation of the decayed stone materials (Rodriguez-Navarro et al., 2003; Jimenez-Lopez et al., 2007, 2008; Gonzalez-Muñoz et al., 2008). Under laboratory conditions the dynamics in the microbial community structures on quarry and decayed ornamental carbonate stones, which received a consolidation treatment with Myxococcus xanthus, were investigated during a time scale of 30 days. Irrespectively of the origin of the stone the same carbonatogenic microorganisms were activated, namely Pseudomonas sp., Bacillus sp. and Brevibacillus sp. The monitoring of M. Xanthus during the time course of the experiment was done using DGGE, conventional PCR and qPCR using species-specific primers designed in this study (by Dr. Guadalupe Piñar). As follow-up of this investigation, the microbial community structure of two historic buildings in Granada (Spain), which received three different treatments in situ for the consolidation of the stone, was monitored. We performed a short-term (for a period of a week) and a long-term molecular monitoring (for a period of one year) of the changes in the microbial communities occurring during and after the application of the treatments in order to evaluate the impact of such consolidation treatments. Results revealed that similar dynamics of the inhabiting micro-biota were initiated on both buildings by the applications. In the first week members of the phyla Firmicutes and Proteobacteria became activated, whereas after one year on the treated areas the order Bacillales (Firmicutes) represented the dominant group of microorganisms

Experimental perspectives on the matter-antimatter asymmetry puzzle: developments in electron EDM and antihydrogen experiments

In the search for clues to the matter-antimatter puzzle, experiments with atoms or molecules play a particular role. These systems allow measurements with very high precision, as demonstrated by the unprecedented limits down to $10^{-30}$ e.cm on electron EDM using molecular ions, and relative measurements at the level of $10^{-12}$ in spectroscopy of antihydrogen atoms. Building on these impressive measurements, new experimental directions offer potentials for drastic improvements. We review here some of the new perspectives in those fields and their associated prospects for new physics searches

Highly charged ions in Penning traps, a new tool for resolving low lying isomeric states

The use of highly charged ions increases the precision and resolving power, in particular for short-lived species produced at on-line radio-isotope beam facilities, achievable with Penning trap mass spectrometers. This increase in resolving power provides a new and unique access to resolving low-lying long-lived ($T_{1/2} > 50$ ms) nuclear isomers. Recently, the $111.19(22)$ keV (determined from $\gamma$-ray spectroscopy) isomeric state in $^{78}$Rb has been resolved from the ground state, in a charge state of $q=8+$ with the TITAN Penning trap at the TRIUMF-ISAC facility. The excitation energy of the isomer was measured to be $108.7(6.4)$ keV above the ground state. The extracted masses for both the ground and isomeric states, and their difference, agree with the AME2003 and Nuclear Data Sheet values. This proof of principle measurement demonstrates the feasibility of using Penning trap mass spectrometers coupled to charge breeders to study nuclear isomers and opens a new route for isomer searches.Comment: 8 pages, 6 figure

First direct mass-measurement of the two-neutron halo nucleus 6He and improved mass for the four-neutron halo 8He

The first direct mass-measurement of $^{6}$He has been performed with the TITAN Penning trap mass spectrometer at the ISAC facility. In addition, the mass of $^{8}$He was determined with improved precision over our previous measurement. The obtained masses are $m$($^{6}$He) = 6.018 885 883(57) u and $m$($^{8}$He) = 8.033 934 44(11) u. The $^{6}$He value shows a deviation from the literature of 4$\sigma$. With these new mass values and the previously measured atomic isotope shifts we obtain charge radii of 2.060(8) fm and 1.959(16) fm for $^{6}$He and $^{8}$He respectively. We present a detailed comparison to nuclear theory for $^6$He, including new hyperspherical harmonics results. A correlation plot of the point-proton radius with the two-neutron separation energy demonstrates clearly the importance of three-nucleon forces.Comment: 4 pages, 2 figure

First Penning-trap mass measurement in the millisecond half-life range: the exotic halo nucleus 11Li

In this letter, we report a new mass for $^{11}$Li using the trapping experiment TITAN at TRIUMF's ISAC facility. This is by far the shortest-lived nuclide, $t_{1/2} = 8.8 \rm{ms}$, for which a mass measurement has ever been performed with a Penning trap. Combined with our mass measurements of $^{8,9}$Li we derive a new two-neutron separation energy of 369.15(65) keV: a factor of seven more precise than the best previous value. This new value is a critical ingredient for the determination of the halo charge radius from isotope-shift measurements. We also report results from state-of-the-art atomic-physics calculations using the new mass and extract a new charge radius for $^{11}$Li. This result is a remarkable confluence of nuclear and atomic physics.Comment: Formatted for submission to PR

In-beam gamma-ray spectroscopy of 35Mg and 33Na

Excited states in the very neutron-rich nuclei 35Mg and 33Na were populated in the fragmentation of a 38Si projectile beam on a Be target at 83 MeV/u beam energy. We report on the first observation of gamma-ray transitions in 35Mg, the odd-N neighbor of 34Mg and 36Mg, which are known to be part of the "Island of Inversion" around N = 20. The results are discussed in the framework of large- scale shell-model calculations. For the A = 3Z nucleus 33Na, a new gamma-ray transition was observed that is suggested to complete the gamma-ray cascade 7/2+ --> 5/2+ --> 3/2+ gs connecting three neutron 2p-2h intruder states that are predicted to form a close-to-ideal K = 3/2 rotational band in the strong-coupling limit.Comment: Accepted for publication Phys. Rev. C. March 16, 2011: Replaced figures 3 and 5. We thank Alfredo Poves for pointing out a problem with the two figure

TITAN's Digital RFQ Ion Beam Cooler and Buncher, Operation and Performance

We present a description of the Radio Frequency Quadrupole (RFQ) ion trap built as part of the TITAN facility. It consists of a gas-filled, segmented, linear Paul trap and is the first stage of the TITAN setup with the purpose of cooling and bunching radioactive ion beams delivered from ISAC-TRIUMF. This is the first such device to be driven digitally, i.e., using a high voltage ($V_{pp} = \rm{400 \, V}$), wide bandwidth ($0.2 < f < 1.2 \, \rm{MHz}$) square-wave as compared to the typical sinusoidal wave form. Results from the commissioning of the device as well as systematic studies with stable and radioactive ions are presented including efficiency measurements with stable $^{133}$Cs and radioactive $^{124, 126}$Cs. A novel and unique mode of operation of this device is also demonstrated where the cooled ion bunches are extracted in reverse mode, i.e., in the same direction as previously injected.Comment: 34 pages, 17 figure

One-Particle Measurement of the Antiproton Magnetic Moment

\DeclareRobustCommand{\pbar}{\HepAntiParticle{p}{}{}\xspace} \DeclareRobustCommand{\p}{\HepParticle{p}{}{}\xspace} \DeclareRobustCommand{\mup}{$\mu_{p}${}{}\xspace} \DeclareRobustCommand{\mupbar}{\mu_{\pbar}{}{}\xspace} \DeclareRobustCommand{\muN}{$\mu_N${}{}\xspace For the first time a single trapped \pbar is used to measure the \pbar magnetic moment {\bm\mu}_{\pbar}. The moment {\bm\mu}_{\pbar} = \mu_{\pbar} {\bm S}/(\hbar/2) is given in terms of its spin ${\bm S}$ and the nuclear magneton (\muN) by \mu_{\pbar}/\mu_N = -2.792\,845 \pm 0.000\,012. The 4.4 parts per million (ppm) uncertainty is 680 times smaller than previously realized. Comparing to the proton moment measured using the same method and trap electrodes gives \mu_{\pbar}/\mu_p = -1.000\,000 \pm 0.000\,005 to 5 ppm, for a proton moment ${\bm{\mu}}_{p} = \mu_{p} {\bm S}/(\hbar/2)$, consistent with the prediction of the CPT theorem.Comment: 4 pages, 4 figures. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1201.303