Hildur Inga Sveinsdóttir, verkefnastjóri hjá Matís er viðmælandi í þessum þætti af Matvælinu, hlaðvarpi Matís um rannsóknir og nýsköpun í matvælaframleiðslu.
Hún fjallar um verðmætin sem leynast í hráefnum sem við getum fengið út úr matvælavinnslu en eru þó ekki aðal efnið sem við erum að vinna með; svokölluð hliðarhráefni. Allt þetta tengir hún við evrópska samstarfsverkefnið Accelwater sem hún vinnur að um þessar mundir.
Ísland hefur lengi verið framarlega í nýtingu hliðarhráefna og eitt af þeim hráefnum sem áhugavert er að meta bæði með tækifæri til verðmætasköpunar og umhverfismál fyrir augum er vatn frá t.d. fiskvinnslum og landeldisstöðvum. Verkefnið Accelwater snýr að því að finna lausnir til þess að nýta verðmæti úr vinnsluvatni og besta vatnsnotkun í sjávarútvegi og eldi.
Ástríða Hildar fyrir því að koma inntaki Accelwater verkefnisins skýrt og örugglega til skila skín í gegn í þessu viðtali og mega hlustendur því eiga von á fróðlegri og hressandi hlustun.
Þátturinn er aðgengilegur á öllum helstu hlaðvarpsveitum og einnig í spilaranum hér að neðan.
Nú er Matvælasjóðsverkefnið Þróun mynd- og litrófsgreiningarspálíkans til að meta gæði fiskimjöls sem innihaldsefni í laxeldisfóður hálfnað, en fyrra verkefnisárinu lauk á haustdögum 2023. Um er að ræða samstarfsverkefni Félags íslenskra Fiskimjölsframleiðenda, Síldarvinnslunnar, Eskju, Ísfélagsins, Háskóli Íslands og Matís. Markmið verkefnisins er að þróa NIR (near-infrared spectroscopy) spálíkan sem gerir fiskimjölsframleiðendum kleift að fá hraðvirka og nákvæma greiningu á gæðum fiskimjöls sem innihaldsefnis í laxeldisfóður.
Flestir íslenskir fiskimjölsframleiðendur nota nú þegar NIR til að mæla efnainnihald fiskimjölsins, og fá þannig góðar vísbendingar um gæði þess. Þær NIR mælingar sem í dag eru gerðar nýtast þó takmarkað þegar kemur að því að meta gæði fiskimjölsins til aðalnotkunar þess, þ.e. sem innihaldsefni í fiskeldisfóður. Ef gera á slíkar mælingar þarf að framkvæma vaxtar- og meltanleikatilraunir í fiskeldi sem eru bæðir tímafrekar og kostnaðarsamar. Með því að þróa NIR spálíkan er hins vegar hægt að stytta tímann á greiningunum úr mörgum mánuðum í nokkrar sekúndur, og kostnaðinn úr mörgum milljónum í nánast ekki neitt.
Þetta er ekki ný nálgun, þar sem norskir fóðurframleiðendur þróuðu slík NIR spálíkön fyrir nokkrum árum síðan og hafa notað þau til að meta gæði fiskimjölsins sem þau kaupa. Þessir framleiðendur hafa hins vegar litið svo á að spálíkönin þeirra séu viðskiptaleyndarmál, sem gefi þeim samkeppnisforskot. Með því að þróa og gera sambærileg spálíkön aðgengileg fyrir íslenska fiskimjölsframleiðendur munu þeir hafa sömu (eða betri) upplýsingar um eiginleika framleiðslu sinnar, eins og viðskiptavinir þeirra, og því gera þeim kleift að semja um verð við sína viðskiptavini á jafréttisgrundvelli. Spálíkanið mun einnig gera fiskimjölsframleiðendum kleiftað meta/bæta sína eigin framleiðslu, með upplýsingum fyrir innra gæðaeftirlit. Gagnagrunnurinn/spálíkanið verður afhentur þátttakendum(fiskimjölsframleiðendum) undir lok verkefnisins, ásamt því sem haldin verða námskeið í notkun þess.
Eins og áður sagði mun verkefnið taka tvö ár, og er það verk nú hálfnað. Stefnt er á að ljúka verkefninu undir lok árs 2024.
Unnt er að fræðast frekar um verkefnið á heimasíðu Matís, auk þess sem hægt er að hafa beint samband við verkefnastjóra verkefnisins jonas@matis.is.
Matís hefur, á undanförnum árum, markvisst byggt upp erfðagreiningar á dýrum og það er starfsfólk í faghópnum erfðir sem á heiðurinn af því. Meðal annars eru stundaðar rannsóknir á búfénaði, einkum nautgripum, hestum og sauðfé. Verkefnin sem unnin eru felast helst í erfðagreiningum á þessum nytjastofnum og úrvinnslu gagna ásamt raðgreiningum á erfðaefni lífvera, leit að nýjum erfðamörkum og þróun á erfðagreiningarsettum.
Á Íslandi eru sumir búfjárstofnar séríslenskir á meðan aðrir eru innfluttir. Kjúklingar og svín eru til dæmis innflutt en nautgripir, hestar, sauðfé og geitur eru alfarið af íslenskum stofnum. Það felur í sér að íslenskir aðilar eru þeir einu í heiminum sem sinna kynbótum á þessum fjórum búfjárstofnum. Ráðgjafamiðstöð landbúnaðarins (RML) sér um ræktunarstarf þessara stofna. Hjá Matís hefur aðallega verið unnið með þrjár tegundir, þ.e. nautgripi, hesta og sauðfé.
Nautgriparækt
Matís framkvæmir erfðagreiningar sem nýtast í kynbætur á íslenska kúastofninum. Íslenski stofninn er einstakur stofn í heiminum, fjarskyldur öðrum kynjum og margt bendir til að prótein samsetning mjólkur úr íslenskum kúm sé ólík annarri mjólk. Afar mikilvægt er að varðveita þennan einstaka stofn og ein besta leiðin til að varðveita búfjárstofna sem þennan er að nýta þá í framleiðslu á landbúnaðarafurðum.
Bændasamtökin og Ráðgjafarmiðstöð landbúnaðarins (RML) unnu í nokkur ár að innleiðingu svokallaðs erfðamengisúrvals í nautgriparækt og Matís sinnir erfðagreiningum sem nýttar eru í það. Í stuttu máli byggja kynbætur í nautgriparækt á því að finna og nýta bestu nautin í ræktunarstarfi. Til einföldunar eru bestu nautin þau sem gefa af sér bestu dæturnar, þ.e. kvígur sem mjólka mikið, eru heilbrigðar og frjósamar. Í erfðamengisúrvali er kynbótagildi nautkálfa reiknað út frá erfðamörkum sem greind eru fljótlega eftir burð. Þessi aðferðafræði hraðar því kynbótum til muna og eykur öryggi í vali á bestu nautunum sem síðan eru nýtt til sæðinga. Erfðafaghópur Matís greinir á bilinu 6.000 – 8.000 gripi á ári.
Hestar
Matís býður upp á foreldragreiningar í hrossum en þær greiningar eru mikilvægur hluti af kynbótastarfi íslenska hestsins sem hefur hlotið aukið vægi undanfarin ár. Með foreldragreiningu er ætterni hesta staðfest með vísindalegum hætti og það eykur öryggi allra kynbótaútreikninga til muna. Þessar greiningar eru einnig unnar í nánu samstarfi við RML. Starfsfólk RML og aðrir sýnatökuaðilar sjá um sýnatöku úr hrossum sem fer fram með svipuðum hætti og fólk nýtti sér þegar það tók Covid próf. Matís einangrar svo erfðaefnið og framkvæmir erfðagreiningarnar. Starfsfólk erfðafaghópsins greinir á bilinu 1.200 – 2.000 hross á hverju ári.
Hjá Matís er um þessar mundir unnið að því að bjóða einnig upp á erfðagreiningar í öðrum erfðasætum í hrossum. Helst eru það litagen og þekktir erfðagallar sem við erum að skoða. Íslenski hesturinn er afar litríkt hestakyn og það er hluti af ræktunarmarkmiðum að viðhalda litafjölbreytileika innan stofnsins. Litur í hrossum er ákvarðaður af 8-12 erfðasætum (genum) og það væri verðmætt fyrir íslenska hrossaræktendur að hafa aðgang að greiningum á þessum litagenum. Ráðunautar RML hafa sérstaklega orðið varir við áhuga á þessu meðal erlendra kaupenda á íslenskum hestum.
Sauðfé
Erfðagallar
Fáir erfðagallar valda miklu tjóni í íslenskri sauðfjárrækt og einungis tveir eru til verulegra vandræða en það eru Gul fita og bógkreppa. Hvort tveggja eru þetta víkjandi erfðagallar, sem þýðir að einstaklingar þurfa tvö eintök af gallaða geninu til að þau hafi áhrif. Gul fita orsakast af stökkbreytingu í geni sem brýtur niður tiltekin gul efnasambönd og veldur því að fitan fær gulleitan lit sem svipar til litar fitu á hrossakjöti. Gula fitan hefur engin áhrif á bragðgæði en sumar afurðastöðvar taka ekki við gripum sem sýna þennan erfðagalla og því getur þetta valdið fjárhagslegu tjóni hjá einstaka bændum. Matís bíður upp á erfðagreiningar á gulri fitu.
Bógkreppa er mun alvarlegri erfðagalli. Genið er óþekkt og því er enn ekkert erfðapróf til sem greinir arfbera. Erfðagallinn er ekki þekktur í öðrum sauðfjárkynjum en svipgerðin lýsir sér þannig að framfætur eru verulega vanskapaðir og lömb geta oft ekki staðið upp. Flestir einstaklingar eru því aflífaðir stuttu eftir burð. Vegna þess að erfðagallinn er víkjandi, þá getur hið gallaða gen leynst í hjörðum og ómögulegt er að uppræta gallann nema með erfðagreiningum.
Matís hefur stundað rannsóknir á bógkreppu undanfarin ár, í samvinnu við RML og Keldur, til að finna erfðagallann í erfðamengi sauðfjár og þróa erfðapróf. Búist er við fyrstu niðurstöðum þessara rannsókna í febrúar 2024.
Frjósemisgen og foreldragreiningar
Tveir erfðabreytileikar eru þekktir í íslensku sauðfé sem valda aukinni frjósemi hjá ám: Þoku- og Lóugen. Þetta eru stökkbreytingar í sama geni. Þegar genið er í arfblendnu ástandi, eykst frjósemi áa til muna og algengt er að þær eignist þá fjór- og fimmlembinga í stað ein- og tvílembinga. Þetta getur því verið afar mikilvægt tól í kynbótum og Matís hefur um árabil boðið upp á greiningar á þessum eiginleika.
Matís býður upp á foreldragreiningar í sauðfé, sambærilegar við foreldragreiningar í hestum og hundum. Mikið hefur verið greint af riðugeni á undanförnum árum og þá hefur stundið komið upp sú staða að arfgerð lamba stemmir ekki við arfgerð foreldra. Hægt er að nýta foreldragreiningar til að finna föður afkvæma. Þessar greiningar eru afar nytsamlegt tól í rannsóknum, sérstaklega þegar verið er að leita að erfðagöllum.
Arfgerðargreiningar á príongeni
Matís hefur boðið upp á arfgerðagreiningar á svokölluðu príongeni í sauðfé allt frá stofnun fyrirtækisins. Alls hafa um 10.000 kindur verið greindar hjá okkur. Riða er príonsjúkdómur sem hefur leikið Íslendinga grátt, þá sérstaklega á síðustu öld en einnig nú síðustu ár. Príonsjúkdómar eru öðruvísi en bakteríu- og veirusjúkdómar, þar sem riðusmitefni er prótein. Það inniheldur því ekkert erfðaefni. Riðu smitefnið breytir byggingu náttúrlegs príonpróteins sem er mikilvægt í taugakerfi spendýra. Á tilteknu svæði á príongeninu eru 6 sæti sem hafa áhrif á næmni sauðfjár gagnvart riðu. Þrjú þessara sæta eru mjög vel þekkt og verið er að rannsaka þrjú önnur sæti í geninu. Arfgerð gripa mun í náinni framtíð skipta mjög miklu máli í kynbótum og viðbrögðum Matvælastofnunar Íslands þegar riðusmit uppgötvast í hjörð.
Varðandi kynbótahliðina, þá er stefnir RML að því að innleiða verndandi arfgerðir mjög hratt í hjarðir í landshlutum þar sem riðusmit kemur regluglega upp og jafnt og þétt annarsstaðar á landinu. Með þessum aðferðum og aðgerðum verður mögulegt að hlífa ákveðnum arfgeðum við niðurskurði þegar riðusmit uppgötvast í hjörðum í framtíðinni. Matís hefur mannauð og tækjabúnað til að greina arfgerðir í sauðfé. Gert er ráð fyrir talsverðum fjármunum í fjárlögum 2024 til að arfgerðargreina sauðfé og starfsfólk Matís er tilbúið að sjá um þessar greiningar.
Hlaðvarpsþáttur um erfðir
Á dögunum kom út nýr þáttur af Matvælinu, hlaðvarpi Matís um rannsóknir og nýsköpun í matvælaframleiðslu. Þar var Sæmundur Sveinsson, fagstjóri erfða hjá Matís, viðmælandi og fjallaði hann um erfðarannsóknir og verkefni þeim tengd á auðskiljanlegan og skemmtilegan hátt. Mögulegt er að hlusta á þáttinn í heild sinni á öllum helstu hlaðvarpsveitum en einnig hér: Íslenskar búfjártegundir – erfðagreiningar og kynbótastarf
Sæmundur Sveinsson, fagstjóri erfða hjá Matís er viðmælandi í þessum þætti af Matvælinu og hann fjallar um erfðarannsóknir og kynbætur á íslenskum búfjártegundum á þann hátt að öll geta skilið og haldið athyglinni vel!
Á Íslandi eru sumir búfjárstofnar séríslenskir á meðan aðrir eru innfluttir. Nautgripir, hestar, sauðfé og geitur eru alfarið af íslenskum stofnum og það felur í sér að íslenskir aðilar eru þeir einu í heiminum sem sinna kynbótum á þessum fjórum búfjártegundum.
Hjá Matís hefur aðallega verið unnið með þrjár tegundir, þ.e. nautgripi, hesta og sauðfé og rannsóknir á þessum stofnum eru til umræðu hér.
Þátturinn er aðgengilegur í heild sinni á öllum helstu hlaðvarpsveitum og í spilaranum hér að neðan:
Hefð fyrir hákarlsáti á Íslandi er rík og hægt er að rekja hana langt aftur í aldir. Þrátt fyrir það hafa sárafáar vísindalegar rannsóknir verið gerðar til þess að skoða eða bæta verkunarferil þessara matvæla. Með styrk frá Matvælasjóði, hefur starfsfólk Matís í samvinnu við Bjarnarhöfn ferðaþjónustu, stærsta framleiðanda á kæstum hákarli á Íslandi, unnið að úrbótum þar á með verkefninu Hákarlsverkun.
Kæsing á hákarli (Somniosus microcephalus) er aldagömul varðveisluaðferð. Kæstur hákarl var lengi vel mikilvægur orku- og próteingjafi og jafnframt stór hluti af fæðu Íslendinga en er í dag aðallega borðaður sem góðgæti á þorranum. Kæstur hákarl er líka vinsæll hjá ferðamönnum sem gjarnan telja hann þjóðarrétt Íslendinga. Það er mikilvægt út frá menningarlegu sjónarmiði og íslenskri matarhefð að jafn einstakur framleiðsluferill og verkun hákarls er, verði áfram stundaður og að við höfum meiri vísinda- og tæknilega þekkingu á verkun hákarls til að tryggja að varan sé örugg og af réttum gæðum.
Hákarlsverkun skiptist í tvo hluta, annars vegar kæsingu og hins vegar þurrkun. Markmið verkefnisins Hákarlsverkun var að bera kennsl á og skilja hlutverk örveranna sem kæsa hákarlinn svo hann verði hæfur til manneldis. Einnig að meta hvort að það sé möguleiki að stytta verkunartímann og skilja hvaða áhrif mismunandi meðhöndlun á hráefninu í upphafi verkunar getur haft á lokaafurðina.
Snorri Páll Ólason vann verkefnið í meistaranámi sínu ásamt fleira starfsfólki Matís.
Kæsingarferilinn er í raun bæði varðveislu- og afeitrunarferill þar sem efnasamböndum sem innihalda ammoníak og eru talin stuðla að eitrunaráhrifum óverkaðs hákarls er umbreytt með ensímum örvera. Þessi efnasambönd sem finnast í miklum mæli í ferskum hákarli eru annars vegar þvagefni sem er sundrað í ammóníak og hins vegar Trimethylamine N- oxide (TMAO) sem er afoxað í Trimethylamine (TMA) og Dimethylamine (DMA). Eftir kæsingu er hákarlinn látinn hanga í opnum þurrkunarkofum sem kallast hjallar í nokkrar vikur eða mánuði. Í verkefninu voru gerðar samanburðarmælingar á verkun annars vegar á ferskum hákarli og hins vegar á hákarli sem búið var að frysta og þíða áður en hann fór í kæsingu. Hákarlinn í rannsókninni var verkaður í 13 vikur en þá var hann talinn tilbúinn til neyslu.
Hákarl í hjöllum
Sýni af hákarlinum voru tekin vikulega yfir kæsingarferilinn og aðra hverja viku yfir þurrkunarferilinn. Efna- og örverufræðilegar mælingar voru gerðar á öllum sýnum en jafnframt fór fram skynmat á hákarlssýnunum þegar þau voru talin hæf til neyslu þ.e. við þurrkunina. Efnafræðilegu mælingarnar mældu TMAO, TMA, DMA, sýru- og vatnsinnihald hákarlsins. Í örverumælingunum voru bæði framkvæmdar ræktanir á agarskálum en einnig mælingar með sameindalíffræðilegum aðferðum (16S rRNA raðgreining) sem gefa frekari möguleika á að meta magn og greina fjölbreytileika þeirra baktería sem taka þátt í kæsingu hákarlsins.
Verkefnið sýndi fram á það í fyrsta skipti hvaða bakteríur eru til staðar og í hversu miklum mæli yfir allan verkunarferilinn. Það er þessum bakteríum að þakka að hákarlsverkun hefur átt þátt í því að halda lífi í Íslendingum í gegnum aldirnar. Niðurstöður verkefnisins benda til þess að hægt væri að stytta kæsingarferilinn þar sem efnið TMAO eyðist á 5 vikum en hákarlinn er oft kæstur talsvert lengur. Einnig væri mögulegt að bæta ferilinn eða stýra honum með tilbúnum örveruræktum.
Efnamælingarnar sýndu fram á það að TMAO lækkaði niður fyrir greiningarmörk eftir fimm vikna kæsingu en um leið hækkaði sýrustigið í hákarlinum. Á sama tíma jókst styrkur myndefnanna TMA og DMA. Jafnframt leiddi verkefnið í ljós að fjölbreytt örveruflóra tekur þátt í kæsingu hákarls. Örverutalningar á ræktunarskálum sýndu að vöxtur heildarfjölda örvera og þekktra skemmdarbaktería var mikill fyrstu vikurnar í kæsingunni en lækkaði síðan hratt og hélst þannig í gegnum lokaskrefið í þurrkuninni.
Sameindalíffræðileg greining á hákarlabitunum leiddi í ljós hægfara breytingar á samsetningu bakteríuflórunnar á meðan að kæsingin stóð yfir, sem skipti kæsingarferlinu í þrjá aðgreinda fasa en miklar breytingar á samsetningu bakteríuflórunnar stöðnuðu við þurrkunina. Sameindalíffræðilegar aðferðir hafa ekki verið nýttar áður til þess að meta heildar verkunarferil hákarls svo vitað sé en þær gefa góða mynd af fjölbreytileika örveruflórunnar í hákarlabitunum.
Greinilegur munur var á samsetningu upphafs örveruflórunnar eftir því hvort hráefnið var ferskt eða þítt. Þegar leið á kæsinguna varð samsetningin hins vegar sambærileg hjá ferskum og þíddum hákarli. Samband fannst á milli mikils styrks af TMAO og bakteríuættkvíslanna Photobacterium og Pseudoalteromonas í upphafsfasa kæsingar og auk þess fannst samband á milli mikils styrks af TMA/DMA og bakteríuættkvíslanna Atopostipes, Pseudomonas og Tissierella í lokafasa kæsingar.
Hákarlinn skorinn fyrir rannsóknina.
Framtíð rannsókna á hákarli.
Þessu verkefni, Hákarlsverkun, er nú lokið en vinnan við það vakti upp alls kyns spurningar sem gaman væri að leita svara við með frekari rannsóknum. Sem dæmi segja verkendur að u.þ.b. einn af hverjum fjórum hákörlum verkist ekki rétt heldur skemmist afurðin þrátt fyrir að allir ferlar séu nákvæmlega eins fyrir allt hráefnið. Þetta gæti haft eitthvað með örveruflóruna að gera en vonandi munu framtíðar rannsóknir Matís í samstarfi við hákarlsframleiðendur leiða það í ljós.
Hlaðvarpsþáttur
Snorri Páll Ólason vann þetta verkefni í masternámi sínu ásamt fleira starfsfólki Matís en hann var viðmælandi í Matvælinu, hlaðvarpsþætti Matís um rannsóknir og nýsköpun í matvælaframleiðslu. Í þættinum segir hann frá verkefninu og því sem í því fólst á lifandi og skemmtilegan hátt. Hlustið á hlaðvarpsþáttinn hér: Verkaður hákarl, þjóðarréttur Íslendinga?
Snorri Páll Ólason er viðmælandi í Matvælinu að þessu sinni. Hann ræðir meistaraverkefnið sitt, Hákarlsverkun, sem unnið var í samstarfi við Bjarnarhöfn ferðaþjónustu, stærsta framleiðanda á kæstum hákarli á Íslandi með styrk frá Matvælasjóði.
Hefð fyrir hákarlsáti á Íslandi er rík og hægt er að rekja hana langt aftur í aldir. Þrátt fyrir það hafa sárafáar vísindalegar rannsóknir verið gerðar til þess að skoða eða bæta verkunarferil þessara matvæla. Snorri ásamt fleria starfsfólki Matís vann að úrbótum þar á.
Spjallið við Snorra er létt og skemmtilegt þar sem hann fer til dæmis yfir menninguna í kringum hákarlsát, vísindin sem liggja að baki því að verkun á hákarli er nauðsynleg þar sem kæsingin er bæði varðveisluaðferð og afeitrunarferill, lífseigar mýtur um kæsingu og margt fleira.
Hlustið á þáttinn í heild sinni á öllum helstu hlaðvarpsveitum eða í spilaranum hér að neðan:
Hákarl is a unique traditional Icelandic product and is obtained by fermenting and drying Greenland shark (Somniosus microcephalus). However, little is known about the chemical and microbial changes occurring during the process. In this small-scale industrial study, fresh and frozen shark meat was fermented for eight and seven weeks, respectively, and then dried for five weeks. During the fermentation, trimethylamineN-oxide levels decreased to below the limit of detection within five weeks and pH increased from about 6 to 9. Simultaneously, trimethylamine and dimethylamine levels increased significantly. Total viable plate counts, and specific spoilage organisms increased during the first weeks of the fermentation period but decreased during drying. Culture-independent analyses (16S rRNA) revealed gradual shifts in the bacterial community structure as fermentation progressed, dividing the fermentation process into three distinct phases but stayed rather similar throughout the drying process. During the first three weeks of fermentation, Photobacterium was dominant in the fresh group, compared to Pseudoalteromonas in the frozen group. However, as the fermentation progressed, the groups became more alike with Atopostipes, Pseudomonas and Tissierella being dominant. The PCA analysis done on the chemical variables and 16S rRNA analysis variables confirmed the correlation between high concentrations of TMAO and Pseudoalteromonas, and Photobacterium at the initial fermentation phase. During the final fermentation phase, correlation was detected between high concentrations of TMA/DMA and Atopostipes, Pseudomonas and Tissierella. The results indicate the possibility to shortening the fermentation period and it is suggested that the microbial community can potentially be standardized with starter cultures to gain an optimal fermentation procedure.
Miðvikudaginn 6. desember 2023 ver Aurélien Daussin doktorsritgerð sína í matvælafræði við Matvæla- og næringarfræðideild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið AirMicrome – Örlög loftborinna örvera sem fyrstu landnemar í jarðneskum samfélögum. AirMicrome – The fate of depositing airborna microorganisms into pioneer terrestrial communities.
Doktorsvörnin fer fram í Veröld húsi Vigdísar – VHV023og hefst kl. 13:30
Andmælendur: Dr. David Pearce, prófessor við Northumbria University, Bretlandi, og dr. Catherine Larose, vísindamaður við UGA-IGE í Grenoble, Frakklandi.
Umsjónarkennari og leiðbeinandi: Viggó Þór Marteinsson, prófessor. Að auki sátu Pauline Vannier, vísindamaður, Tina Santl-Temkiv, aðstoðarprófessor við Árósaháskóla, og Charles Cockell, prófessor við University of Edinburgh, í doktorsnefnd.
Ólöf Guðný Geirsdóttir, prófessor og deildarforseti Matvæla- og næringarfræðideildar, stjórnar athöfninni.
Streymið er aðgengilegt á Teams frá klukkan 13:30.
Meeting ID: 393 367 671 646
Passcode: adzWK5
Ágrip
Örverur á yfirborði jarðar geta borist út í andrúmsloftið með vindi og í tengslum við atburði eins og eldgos og rykstorma. Áður en þær nema nýtt yfirborð verða þær fyrir ýmsum streituvaldandi umhverfisþáttum sem kemur í veg fyrir landnám stórs hluta þeirra. Fjölbreytileiki og framvinda bakteríusamfélaga með lágan bakteríufjölda í mismunandi umhverfi hefur verið nokkuð vel rannsakað. Enn er þó lítið vitað um örverusamfélög í andrúmsloftinu, landnám þeirra á yfirborði og hvaða áhrif slíkt landnám hefur á örverusamfélög sem eru þar fyrir. Þessi rannsókn er sú fyrsta sem fjallar um dreifingu örvera í íslensku andrúmslofti og sérstaklega landnám þeirra í eldfjallaumhverfi. Skoðuð voru og borin saman loftborin örverusamfélög frá tveimur einstökum en ólíkum eldfjallasvæðum, bæði við sjávarmál og í mikilli hæð. Rannsóknirnar voru gerðar á friðlýstu eldfjallaeyjunni Surtsey og við hraunflæðið á Fimmvörðuhálsi, með því að greina á staðnum örverusamfélög andrúmsloftsins og landnám þeirra í hraungrjóti að einu ári liðnu. Einnig var rannsakað andrúmsloftið sem mikilvæg uppspretta við dreifingu örverusamfélaga í jarðvegi og með hvaða aðferðum örverur ná að standast erfið umhverfisskilyrði andrúmsloftsins. Aðferðir til að greina ræktanlegar og óræktanlegar örverur voru notaðar til að lýsa og bera saman örverusamfélögin. Fjölbreytileiki óræktaðra örvera var greindur með því að einangra DNA úr 179 sýnum og raðgreina 16S rRNA gen örveranna („amplicon“ raðgreining). Alls voru 1162 stofnar einangraðir sem tilheyrðu 40 ættkvíslum og 72 tegundum. Þar af voru 26 stofnar líklega nýjar tegundir. Einni nýrri Flavobacterium-tegund var lýst að fullu og var þolni valinna stofna gegn streituþáttum sem finnast í andrúmslofti könnuð. Uppruni og ferill stofnanna var ákvarðaður með sérstöku spálíkani „source-tracking analysis“. Niðurstöður sýna að örverusamfélögin á báðum sýnatökustöðunum samanstóðu af Proteobacteria, Actinobacteria og Bacteroides, en hlutfall fjölda þeirra stjórnaðist af umhverfisþáttum hvers svæðis fyrir sig. Samfélögin úr lofti og á láði voru mjög mismunandi sem endurspeglast með mismunandi umhverfisþáttum hvers umhverfis fyrir sig. Athyglisvert er að bakteríusamfélögin í hraungrjótinu á Fimmvörðuhálsi voru nær eins eftir eins árs landnám, samanborið við níu ára tímabil, sem bendir til þess að stöðugleika fyrstu landnema samfélagsins sé náð eftir eitt ár en að framvinda samfélagsins hægist eftir það. Í Surtsey eru yfir 80% bakteríusamfélaga sem finnast í hraungrjóti eftir eins árs tímabil upprunnar úr nærumhverfinu. Samfélögin sýndu þolni gegn streituvaldandi umhverfisþáttum í andrúmslofti sem hjálpaði þeim líklega við að lifa af loftdreifingu og auðveldaði þeim landnám í hraungrjótinu. Í samræmi við fyrri rannsóknir kom einnig í ljós að áhrifamestu valþættirnir voru frysting, þíðing og lotubundið gegndræpi frumanna ásamt því að Proteobacteria og Ascomycota virtust best fallin til að lifa af slíka streituþætti í andrúmsloftinu. Niðurstöður benda til þess að streituþolnar örverur úr andrúmslofti séu uppspretta örvera sem fyrstu landnema í nálægu, nýmynduðu umhverfi með því að mynda einstök og fjölbreytt örverusamfélög á stuttum tíma eða á innan við einu ári. Þessar niðurstöður veita mikilvæga innsýn í fyrstu stig landnáms örvera og sýna mikilvægi rannsókna á loftbornum örverum til að efla skilning okkar á vistkerfum eldfjalla við Norðurheimskaut.
Abstract
Surface microorganisms can be aerosolized into the atmosphere by wind and events such as volcano eruptions and dust storms. Before depositing, they experience stressful atmospheric conditions which preclude the successful dispersal of a large fraction of cells. While bacterial diversity and succession on different low-bacterial environments are reasonably well characterized, research on airborne atmospheric communities and the significance of their deposition for community assembly remains poorly understood. This study is the first to address microbial distribution in the Icelandic atmosphere and particularly in their colonisation in volcanic environments. We assessed and compared the bioaerosols communities from two dissimilar unique volcanic sites located at sea level and at high altitude, the protected volcanic island Surtsey and Fimmvörðuháls lava field, by analyzing in situ atmospheric microbial communities and communities in lava rocks after one year of exposure time. Additionally, we investigated the air as a significant source for the dissemination of the microbial communities into soil and their potential strategies to withstand atmospheric stresses. Culture-dependent and culture-independent methods was employed to describe and compare these microbiomes. The uncultivated diversity was analysed by DNA extraction from 179 samples and 16S rRNA amplicon sequencing. A total of 1162 strains were isolated and affiliated to 40 genera and 72 species, with potentially 26 new species. A new Flavobacterium species was fully described and the survival of selected strains against simulated air stress factors was investigated. The origin and dispersion of the isolates was predicted using a detailed source-tracking analysis program.
Our findings reveal that the microbial communities in both sampling sites are dominated by Proteobacteria, Actinobacteria, and Bacteroides, but their proportions were influenced by the unique characteristics of each site. The atmospheric and lithospheric communities showed significant differences, reflecting different environmental pressures from each site. Interestingly, the bacterial communities in the lava rocks of Fimmvörðuháls were similar after one year compared to nine years of exposure, suggesting rapid microbial colonisation and slow succession of the community. On Surtsey, over 80% of the bacterial communities that colonized the lava rocks after one year exposure, originated from local surroundings. These communities displayed stress-resistant properties that likely helped their survival during air dissemination from close environments and facilitated their colonization into the lava. Furthermore, in line with previous studies, we observed that the most stringent selection factors were the freeze–thaw and osmotic shock cycles and that the strains affiliated with Proteobacteria and Ascomycota were the best to survive simulated atmospheric stresses. Our results suggests that atmospheric stress-resistant microbes that deposit from local sources in newly formed environments, form unique and diverse communities in a rather short time or less than one year. These findings provide important insights into the early stages of land colonization of microbes and puts emphasize of the important role of bioaerosol research in enhancing our understanding of subarctic volcanic ecosystems.
The aquaculture sector relies heavily on soybean meal (SBM) and soy-derived proteins, largely due to their availability, low price and favorable amino acid profile. However, for Atlantic salmon, the inclusion of soybean meal, and soy protein concentrate (SPC) in certain combinations has been associated with impacts on gut health and welfare. This study evaluated two SBM treatments that target improved gut health and were formulated for inclusion in freshwater phase salmon diets: enzyme pre-treatment (ETS), and addition of fructose oligosaccharide (USP). These were compared with untreated soybean meal (US) and fish meal (FM). The effects on growth performance, gut microbiome, and behaviors relevant to welfare were investigated. Both diets containing the treated SBM supported growth performance comparable with FM and altered the gut microbiome. Fish fed SBM displayed a tendency toward more reactive behavior compared with those fed the FM-based control. All fish tested had a low response to elicited stress, although ETS-fed fish responded more actively than those fed the US diet. SBM-fed fish had the lowest repeatability of behavior, which may have implications for welfare. Both treatments of SBM are a promising option to optimize the application of this widely used protein source for aquaculture feeds.
Abstract
Atlantic salmon (Salmo salar) is one of the worlds most domesticated fish. As production volumes increase, access to high quality and sustainable protein sources for formulated feeds of this carnivorous fish is required. Soybean meal (SBM) and soy-derived proteins are the dominant protein sources in commercial aquafeeds due to their low-cost, availability and favorable amino acid profile. However, for Atlantic salmon, the inclusion of soybean meal (SBM), and soy protein concentrate (SPC) in certain combinations can impact gut health, which has consequences for immunity and welfare, limiting the use of soy products in salmonid feeds. This study sought to address this challenge by evaluating two gut health-targeted enhancements of SBM for inclusion in freshwater phase salmon diets: enzyme pre-treatment (ETS), and addition of fructose oligosaccharide (USP). These were compared with untreated soybean meal (US) and fish meal (FM). This study took a multi-disciplinary approach, investigating the effect on growth performance, gut microbiome, and behaviors relevant to welfare in aquaculture. This study suggests that both enhancements of SBM provide benefits for growth performance compared with conventional SBM. Both SBM treatments altered fish gut microbiomes and in the case of ETS, increased the presence of the lactic acid bacteria Enterococcus. For the first time, the effects of marine protein sources and plant protein sources on the coping style of salmon were demonstrated. Fish fed SBM showed a tendency for more reactive behavior compared with those fed the FM-based control. All fish had a similar low response to elicited stress, although ETS-fed fish responded more actively than US-fed fish for a single swimming measure. Furthermore, SBM-fed fish displayed lower repeatability of behavior, which may indicate diminished welfare for intensively farmed fish. The implications of these findings for commercial salmonid aquaculture are discussed.
Birgir Örn Smárason fagstjóri faghópsins Sjálfbærni og eldi flutti erindi á Matvælaþingi 2023 sem haldið var á dögunum. Erindið hefur vakið talsverða athygli enda velti hann upp spurningu sem mörg vilja eflaust vita svarið við, Hvað er í matinn árið 2050?
Erindið var, í takt við yfirskriftina, nokkuð framúrstefnulegt en hann notaði til dæmis gervigreind við gerð alls myndefnis sem birtist á glærum.
Hvað er í matinn á hefðbundnu þriðjudagskvöldi árið 2050? spurði Birgir og það stóð ekki á svörum hjá gervigreindinni. Samkvæmt henni verður á boðstólnum frumuræktað kjöt, skordýr, þörungar, bæði öþörungar og stórþörungar, þrívíddarprentuð matvæli og drykkur úr endurunnu vatni.
Þörfin fyrir breytingar er töluvert mikil þar sem núverandi matvælakerfi eiga stóran þátt í loftslagsbreytingum, skógareyðingu og tapi á líffræðilegum fjölbreytileika. Við þurfum því að skipta um gír til þess að draga úr þessum neikvæðu áhrifum en einnig er mikilvægt að aðlaga matvælaframleiðslu að þeim breytingum sem þegar hafa orðið. Jarðarbúum fjölgar auk þess hratt um þessar mundir og eftirspurn eftir mat mun aukast verulega á næstu árum.
Aðlögun og umbreyting eru lykilatriði þegar kemur að því að tryggja stöðuga matvælaframleiðslu til framtíðar og tækniþróun mun leika stórt hlutverk í því að gera okkur kleift að gera breytingar.
Hjá Matís hefur mikið verið spáð í framtíðina og þær lausnir sem við þurfum að tileinka okkur til að tryggja framtíð matvælaframleiðslu. Við höfum til dæmis tekið þátt í mörgum verkefnum, stórum sem smáum, sem tengjast nýpróteinum. Þar má meðal annars nefna prótein unnið úr skordýrum, stórþörungum, örþörungum, einfrumungum og grasprótein. Unnið hefur verið með aðilum hér á Íslandi og um allan heim sem eru að þróa þessi nýprótein og tæknina á bakvið þau.
Hann tók svo sérstaklega dæmi um verkefnin NextGenProteins og Giant Leaps. Fyrra verkefnið er stórt evrópskt samstarfsverkefni sem kláraðist nú í haust og Matís leiddi. Í því var áhersla lögð á rannsóknir á þremur gerðum sjálfbærra nýpróteina; örþörungum, skordýrapróteinum og einfrumupróteinum. Hið síðarnefnda er nýtt verkefni á þessari línu en þar er leiða leitað til þess að flýta fyrir breytingum á mataræði fólks með því að hafa áhrif á okkur, neytendur. Einnig er leitast við að hafa áhrif á stefnur og stefnumörkun og reyna að sigrast á þeim reglugerðum sem eru í gildi og koma í veg fyrir nýtingu nýpróteina og tækninnar sem er þar að baki.
Tæknibyltingin sem er rétt að hefjast og þau tæki og tól sem munu hafa áhrif á matvælaframleiðslu á næstu árum og áratugum voru Birgi einnig hugleikin í erindinu og gervigreindin átti ekki í vandræðum með að sjá þetta fyrir sér.
Þrívíddarprentaður matur, stýrð gerjun, frumuræktað kjöt, lóðrétt ræktun og bæjarræktun (urban farming) eru meðal annars hluti af tæknibyltingunni.
Í lokin bjó gervigreinidin svo til mynd af fólki sem er djúpt hugsi um það hvernig matvælakerfin okkar virka í dag og hvernig þau muni þróast næstu áratugina en það er einmitt það sem við þurfum að fara að gera telur Birgir.
Upptaka frá Matvælaþingi 2023 er aðgengileg hér og hefst erindi Birgis á 6:01:30
Birgir mun kynna NextGenProteins verkefnið og helstu niðurstöður þess á ráðstefnunni Green and Resilient Food Systems í Brussel 4.-5. desember. Helsta áhersluatriði ráðstefnunnar í ár er umskipti í átt að sjálfbæru matvælakerfi til hagsbóta fyrir umhverfið og hagkerfið og þótti NextGenProteins verkefnið tala sérstaklega vel inn í þetta þema.
Ráðstefnan er haldin af European Commission og Food 2030. Mögulegt verður að fylgjast með á netinu en dagskrá og hlekkur á streymið er aðgengilegt hér: Food 2030: green and resilient food systems
