Stoffskiftemodellering for havbruk

Farmed Atlantic salmon is Norway’s second lagest export, and by 2030 aquaculture will provide most of the world’s food fish. Salmon is a highly resource-efficient production animal, but scarce feed resources require action to adapt new, sustain able diets. Over the last few decades, feed formulations have shifted from being mostly based on fish to using plant sources, which has brought new challenges, and recipes have become increasingly complicated. However, in the volatile market for raw materials, the most cost-effective feed composition is a moving target. This applies both from an economic and sustainability perspective. Meat production is basically a kind of chemical processing, where the sophisticated chemical machinery in the animals’ metabolism break down raw materials and build up new products. These chemical processes are carried out by molecular machines called which are coded for in the genome. With knowledge of which enzymes an organism’s genes code for, the metabolism’s chemical repertoire can also be mapped. Methods for systematising such a network of chemical reactions have been developed and used both in medicine and bioprocess technology, but until now little has been used in animal production and other production biology. This thesis applies systems biology methods to study the salmon’s metabolism. In the first paper, we develop SALARECON, a constraint-based metabolic model for salmon, and the first genome-scale metabolic reconstruction for a production animal. We use this to study the relationship between growth rate and oxygen saturation in the water, as well as to predict growth-limiting amino acids for growth on different protein sources. The second paper focuses on functional interpretations of gene expression data and using gene expression data to remove low-expression reactions to generate sample-specific models with bounded solution spaces. Starting from SALARECON, six methods were used to create mathematically and stoichiometrically consistent submodels for each of 208 samples from a feed-switch experiment. To compare the models functionally, we used a test framework for chemical processes, where SALARECON was able to perform 121. The relevance of genes for certain processes was determined through simulations with SALARECON, and this was combined with the gene expression data to form a reference basis for each of the samples. Each sub-model was characterized functionally, and compared with the reference of the corresponding sample. Of the six methods, GIMME, iMAT and INIT were best able to produce models according to the criteria. The study shows that sample-specific sub-models can provide more precise functional insight than a general model, and that these methods developed for humans are transferable to other non-mammals. In the third paper, we extended SALARECON with flexible fat composition to the model SimSaLipiM and used this for simulated feeding experiments. The model was extended with synthesis and breakdown of fatty acids, as well as flexible fatty acid composition in the biomass to reflect the observed variation. In order to adapt the model to feed composition data, the model can be regenerated based on a list of fatty acids. We formulated feed intake in the model, based on chemical compositions of feed ingredients, and used CO2 footprint of ingredients as weights to identify sustainable feed recipes. Optimal feed compositions were highly context-dependent and location, availability of ingredients and how the criterion for optimality has a major impact on the result. In summary, this thesis points the way to applications of metabolic modeling in research on salmon. Mathematical models serve as lenses through which we interpret data and explore the consequences of underlying assumptions. They allow us to analyze complex systems, evaluate alternative strategies, and identify causal effects, bridging theory and empirical observations, as shown in the development of feed recipes and gene expression data, integrating modeling in future experiments on salmon will both contribute to enriching the results and to developing the model framework further.Laksenæringen er Norges nest største eksportnæring, og innen 2030 vil over halvparten av verdens matfiskforbruk komme fra oppdrett. Atlanterhavslaks er et svært ressurseffektivt produksjonsdyr, men begrensede fôrressurser krever handling for å tilpasse nye, bærekraftige dietter. Oppskriftene har blitt mer og mer kompliserte, og med et råvaremarked i stadig omveltning, varierer det hva som er den mest lønnsomme fôrsammensetningen, både økonomisk og i bærekraftperspektiv. Kjøttproduksjon er i bunn og grunn en slags kjemisk prosessering, hvor det sofistikerte maskineriet i dyrenes stoffskifte bryter ned råstoff og bygger opp nye produkter. Enzymer, de molekylære maskinene som utfører arbeidet, er kodet for i genene. Med kunnskap om hvilke enzymer en organismes gener koder for, kan også stoffskiftets kjemiske repertoar kartlegges. Metoder for å systematisere et slikt nettverk av kjemiske reaksjoner er utviklet og anvendt både i medisin og bioprosessteknologi, men inntil nå har det vært så godt som fraværende i dyreproduksjon og annen produksjonsbiologi.publishedVersio

Efeitos benéficos do açaí

The açaí fruit of amazon region has a pulp with nutritive value due to it's high levels of Omegas 6 and 9 fatty acids, beyond carbohydrates, fibers, vitamin E, proteins, minerals (Mn, Fe, Zn, Cu, Cr) and large amount of antioxidants. Anthocyanins, proanthocyanins and others flavanoids are phytochemicals, but the anthocyanins are considered to contribute to increased antioxidant capacity of açai pulp. The açaí compounds probably have beneficial effects as anti-inflammtory, on immunologic profile, dyslipidemia, diabetes type 2, metabolic syndrome, cancer and antiaging effects. It is necessary to follow standardizing methods for long term storage of the product, to maintain a stable antioxidant capacity and activity of the ingredients. There is a need for more randomized controlled researchers in vivo to assess the benefits and mechanism of action of the açaí nutrients

Gjenbruk av gråvann i internasjonale operasjoner. En kvalitativ litteraturstudie

Studien er, etter ønske fra Hærens Våpenskole Ingeniør, en undersøkelse av hvordan et anlegg for rensing og gjenbruk av gråvann i internasjonale operasjoner kan se ut, og hvilke økonomiske effekter dette vil kunne ha. I studien blir ulik teknologi og løsninger vurdert opp mot faktorer som er viktige i internasjonale operasjoner. resultatet av dette fører til anlegget som videre blir vurdert opp mot økonomi og innsparinger. Det konkluderes med at teknologien har kommet tilstrekkelig langt til at rensing og gjenbruk av gråvann har potensiale for å redusere uttak av grunnvann, og at dette er en kapasitet Forsvaret bør tilstrebe å implementere i sine basesett.Forsvaret opererer i dag i flere områder i verden hvor det er mangel på tilgang til rent vann, i tillegg har FOH oppfordret alt militært personell til å redusere sitt forbruk av naturressurser. For å bidra mot dette målet er et av tiltakene som kan gjøres rensing og gjenbruk av gråvann, på denne måten kan forbruket av naturressursen vann reduseres, uten at dette påvirker forbruket. Dagens teknologi har kommet langt, og det finnes eksiterende løsninger som gjør det mulig å rense gråvann til drikkevannskvalitet. Dette er viktig, da det tilstrebes at alt vann som benyttes i INTOPS tilfredsstiller drikkevannskvalitet, dette for å unngå sykdom eller lignende. Selv om vannet tilfredsstiller drikkevannskvalitet er det ikke sikkert det er ønskelig fra brukerens side å benytte dette som drikkevann, og vannet bør derfor først og fremst benyttes i dusj eller klesvask, som er to av de største forbrukspostene for vann i INTOPS. En løsning som tar vann fra dusj og klesvask, og renser dette til bruk i dusj og klesvask har potensiale til å mer enn halvere uttaket fra en vannkilde. Dette fører til større robusthet for leiren, da den ikke er like avhengig av vannkilden, og kan også bidra positivt i fredsbevarende eller opprørsbekjempende operasjoner, hvor det er viktig å ha lokalbefolkningen på sin side. Ved gjenbruk av gråvann reduseres også produksjonen av avløpsvann tilsvarende, og denne reduksjonen kan gi en positiv økonomisk effekt ved at mengden vann som må kjøres bort og deponeres reduseres. Dette gir mulighet for at anskaffelsen av et anlegg i sin helhet kan spares inn etter 3 års drift. Gråvann er en relativt konstant mengde vann, og forurensningen som kan forventes i gråvann skiller seg ikke mye fra dag til dag. Dette gjør gråvann til en god vannkilde, og gjør det mulig å lage et generisk system for rensing og gjenbruk av gråvann. Systemet som presenteres i oppgaven anbefales anskaffet for Forsvaret, da det tilfredsstiller kravene til enkelhet og størrelse, som er viktige i INTOPS. Dette i tillegg til muligheten for at anskaffelsen kan spares inn gjennom drift og at systemet allerede eksisterer og slik sett er «hyllevare» er viktige faktorer.Summary: Today the Norwegian Armed Forces are operating in several areas of the world where access to potable water is limited. In addition, there is a strong directive issued from the Norwegian Joint Headquarters that encourages all military personnel to limit their usage of natural resources. One of the measures that can to contribute to this goal, is grey water treatment and recycling. By doing this, it should be possible to reduce the usage of natural resources, without influencing overall water consumption. In the last decades, technology has allowed great advances in the field of grey water treatment, meaning that there are efficient solutions to turning grey water into potable water. This is important since the military strives to maximise the use of potable water in international contingency operations, in order to reduce the likelihood of sickness among its personnel. Even though treated water currently meets the criteria for its potability, it is not recognized as such, generally among the soldiers, with the result that treated water is mainly used for showers or laundry. These are also the two biggest contributors of water usage in military contingency operations. By treating grey water from showers and laundry, and reusing it in showers and laundry, it is possible to reduce the usage of raw water to more than half of today’s use. This again will lead to a higher level of military resilience, by being less dependent on water resources. In counter insurgency or peacekeeping operations, less use of raw water could prove positive in trying to gain the goodwill of local populations. Reusing grey water also reduces the amount of wastewater produced, which again reduces the cost of depositing sewage. This reduction in cost makes it possible for the treatment system to pay for itself in less than 3 years. Grey water is a relatively consistent stream of water which contains similar pollutions from day to day. This makes grey water an ideal source for a generic solution to its treatment and reuse. The greywater treatment system presented in this thesis meets the requirements for simplicity and size, which are important factors in contingency operations. It is therefore recommended that the Norwegian Armed Forces acquire this system. In addition, the fact that the system has the potential to recover its initial cost within a three-year period, and that it is an already existing and tried system, makes it a good addition to the Norwegian force provider system

SALARECON connects the Atlantic salmon genome to growth and feed efficiency

publishedVersio

Reconstruction and modelling of amino acid synthesis in Salmo salar

This thesis documents the process behind the reconstruction of the Salmo Salar Amino Acid Synthesis model (SalSAA). The model is a mathematical description of amino acid biosynthesis and protein polymerisation in Atlantic salmon. Flux balance analysis was performed to study the effect of the amino acid composition of fish meal versus soyben meal on protein polymerisation. As indicated by earlier reseach, fish meal has a composition of amino acids promoting higher growth rate for protein than soybean meal. The model also correctly predicts the most beneficial amino acid additions to soybean meal to promote growth.Dette dokumentet dokumenterer prosessen bak rekonstruksjonen av den støkiometriske modellen for aminosyresyntese og proteinpolymerisering i atlanterhavslaks (SalSAA). Modellen er en matematisk beskrivelse av aminosyresyntese og proteinpolymerisering i Atlanterhavslaks. Det ble gjort simuleringer for ̊a studere effekten av protein fra fiskemel og soyamel p ̊a proteinsyntese. Tidligere forskning tilsier at fiskemel har en komposisjon av aminosyrer som fremmer vekst bedre enn soyamel, hvilket ble bekreftet av modellen. Simuleringene foruts ̊a ogs ̊a korrekt hvilke aminosyretilsetninger som forbedrer vekst p ̊a soyamel best.submittedVersionM-K

Dataspill som læringsplattform

This master thesis addresses issues concerning learning from and with computer games. The thesis focus on principles that makes successful commercial computer games engaging and how and what people can learn from playing computer games. An analysis is done with three different computer games to discover how they each engage and are designed; SimCity4, Food Force and Global Conflicts: Palestine. SimCity4 is a commercial game and the two others are classified as pedagogical or educational games. The analysis which is done is made up from several different theories. To evaluate the player enjoyment from playing the games the evaluation is done by using Sweetser and Wyeths GameFlow model, which is build on the better known flow theory from Csikszentmihalyi. To identify the cognitive learning effect from playing the analyzed games Blooms taxonomy for cognitive learning is used. Further the analysis reveals how the different games motivate, provide feedback and integrate edutainment with content. The findings from the analysis discover how pedagogical games can borrow design principles from the more successful and popular commercial game SimCity4. Among these principles are the need for self determination, intrinsic feedback and integration of edutainment and content as a whole by putting content on the plotline . By using the GameFlow model thoroughly in the analysis the thesis also suggests later in the discussion and conclusion improvements to be made to the GameFlow model

Drivkrefter for endringer av Kystverket. Hva driver frem endringer av Kystverket og kan de sees igjen i dagens organisering?

Tema for denne masteroppgaven er drivkrefter for endringer i Kystverket. Vi har i denne oppgaven et ønske om å se nærmere på hva som driver frem endringer av Kystverket, hvordan de begrunnes og om de kan finnes igjen i dagens organisering. Som grunnlag for å forstå organisasjonsendringene i Kystverket har vi valgt å gjøre dette med utgangspunkt i tre organisasjonsteoretiske prinsipper; Det rasjonelle-, det institusjonelle- og det nyinstitusjonelle perspektivet. De tre perspektivene bidrar med ulike forklaringer av hvordan endringene kan forstås. I og med at Kystverket er en del av en kompleks offentlig sektor, tror vi at perspektivene vil være med på å øke vår forståelse, samt hjelpe oss å begrunne de ulike drivkreftene og endringene i Kystverket. For å belyse problemstillingen har vi gjennomført dokumentundersøkelser og intervjuet informanter som har ledende stillinger i Kystverket. Våre funn indikerer at endringer kan begrunnes i flere av perspektivene og at de forstås forskjellig ut fra hvor i organisasjonen en sitter. Kystverket som en del av offentlig sektor er stadig i endringer. Kystverket som organisasjon ser ut til å ha gått fra en desentralisert styring til en sentralisert styring de siste 15 årene. Dette ser vi i stor grad kan begrunnes med forventninger og krav i omgivelsene til hvordan Kystverket er organisert og et tiltak fra Kystverkets ledelse for å være i forkant av det som vil komme av krav

Gjenbruk av gråvann i internasjonale operasjoner. En kvalitativ litteraturstudie

Forsvaret opererer i dag i flere områder i verden hvor det er mangel på tilgang til rent vann, i tillegg har FOH oppfordret alt militært personell til å redusere sitt forbruk av naturressurser. For å bidra mot dette målet er et av tiltakene som kan gjøres rensing og gjenbruk av gråvann, på denne måten kan forbruket av naturressursen vann reduseres, uten at dette påvirker forbruket. Dagens teknologi har kommet langt, og det finnes eksiterende løsninger som gjør det mulig å rense gråvann til drikkevannskvalitet. Dette er viktig, da det tilstrebes at alt vann som benyttes i INTOPS tilfredsstiller drikkevannskvalitet, dette for å unngå sykdom eller lignende. Selv om vannet tilfredsstiller drikkevannskvalitet er det ikke sikkert det er ønskelig fra brukerens side å benytte dette som drikkevann, og vannet bør derfor først og fremst benyttes i dusj eller klesvask, som er to av de største forbrukspostene for vann i INTOPS. En løsning som tar vann fra dusj og klesvask, og renser dette til bruk i dusj og klesvask har potensiale til å mer enn halvere uttaket fra en vannkilde. Dette fører til større robusthet for leiren, da den ikke er like avhengig av vannkilden, og kan også bidra positivt i fredsbevarende eller opprørsbekjempende operasjoner, hvor det er viktig å ha lokalbefolkningen på sin side. Ved gjenbruk av gråvann reduseres også produksjonen av avløpsvann tilsvarende, og denne reduksjonen kan gi en positiv økonomisk effekt ved at mengden vann som må kjøres bort og deponeres reduseres. Dette gir mulighet for at anskaffelsen av et anlegg i sin helhet kan spares inn etter 3 års drift. Gråvann er en relativt konstant mengde vann, og forurensningen som kan forventes i gråvann skiller seg ikke mye fra dag til dag. Dette gjør gråvann til en god vannkilde, og gjør det mulig å lage et generisk system for rensing og gjenbruk av gråvann. Systemet som presenteres i oppgaven anbefales anskaffet for Forsvaret, da det tilfredsstiller kravene til enkelhet og størrelse, som er viktige i INTOPS. Dette i tillegg til muligheten for at anskaffelsen kan spares inn gjennom drift og at systemet allerede eksisterer og slik sett er «hyllevare» er viktige faktorer