Fra trær til fôr Råvarer i fôrproduksjon utfordringer og muligheter

Transkript

1 Fra trær til fôr Råvarer i fôrproduksjon utfordringer og muligheter Oslo Margareth Øverland Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1

2 Behov for nye norske fôrråvarer Matsikkerhet - norsk matproduksjon skal økes i takt med befolkningsveksten (Landbruksmeldinga (Meld. St. 9, 2011) Forventet økning på 20% fram mot 2030 Husdyrprodukter bidrar med 80% av norsk matforbruk på kaloribasis Økt import av fôrråvarer: I 2012 importerte vi: 93% av proteinrike råvarer > 50% av kornråvarer (SLF, 2013). Økt behov for norske fôrråvarer; spesielt proteinrike fôrmidler Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 2

3 Kjempevekst i sjømat (Verdiskapning basert på produktive hav i 2050) Lakseproduksjonen i Norge I 2012 ble det produsert 1,1 millioner tonn laks

4 Hva spiser laksen? Protein Fett Karbohydrater Industrifis k Fiskeme l Mikro nærings toff

5 Fiskemel og -olje er en begrenset ressurs Fiskemel

6 Inclusion of plant protein (%) E Planteproteiner i Norsk laksefôr * Planteolje nivå ~ 40% ~40% ~15% Source: Modified from Torrissen et al. (2011)

7 Planter som fiskefôr Fordeler Tilgjengelighet Lav pris Miljøprofil Ulemper Lavt næringsinnhold Smakelighet Antinæringsstoffer Ingen gunstige omega-3 fettsyrer

8 Hvor bærekraftig er det å bruke planter til fiskefôr? Bør vi bruke menneskemat til fiskefôr?

9 Mikrobielle ingredienser i fôr til fisk Bakterier Methylococcus capsulatus Gjær Candida utilis Mikroalger Phaeodactylum, Chlorella,

10 Produksjon av protein fra naturgass Methylococcus capsulatus Naturgass Oksygen Ammoniakk Mineraler Kun 1% av norsk naturgass-eksport kan dekke hele proteinbehovet til norske oppdrettsnæring i dag Bakteriemel

11 Hva er bakteriemel? Methylococcus capsulatus Bakteriemel Høgt protein innhold Protein 70% Fett 10% Karbohydrater 12% Aske 7% Produksjon av protein fra naturgass: Legger ikke beslag på dyrkbar mark Bruker lite ferskvann Produseres uavhengig av klimatiske endringer Reduserer CO 2 utslipp med 50% vs. forbrenning Kilde: Øverland et al., 2010, Review, Archives of Animal Nutrition, 64,

12 BioProtein nøkkelresultater Velegnet proteinkilde Gunstig aminosyresammensetning Ingen helserisiko Gris God vekst og fôrutnyttelse Positiv effekt på produktkvalitet Slaktekylling God vekst og fôrutnyttelse Positive effekt på produktkvalitet Oppdrettsfisk God vekst og fôrutnyttelse hos laks og ørret Positiv effekt på tarmhelse Kilde: Øverland et al., 2010, Review, Archives of Animal Nutrition, 64,

13 Fôr fra trebiomasse Grantre BioKjemikalier Bioraffineri Fiskefôr Halm BioDrivstoff Bagasse Bagasse Makroalger fra sukkerroer

14 Skogen som råstoff Cellulose Kjemiske bestanddeler i tremasse (%) Cellulose Hemicellulose Lignin Norsk gran 42,0 27,3 27,4 Furu 40,7 26,9 27,0 Bjørk 43,7 28,9 20,2 Hemicellulose

15 Prosess for framstilling av bioetanol og gjær fra tremasse Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 15

16 Biomasse Prosess Bruksområde Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 16

17 Gjær produsert fra trær en høykvalitets næringskilde Gjærsopp: ~ 55% protein, 6-10% nukleinsyrer, 2-8% fett Høg proteinkvalitet Vi har tested ut gjær i forsøk med laks: 1. Torula/ Candida utilis 2. Kluveromyces marxianus 3. Bakegjær/ Saccharomyces cereviciae Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture , 1 7

18 Innhold av protein og aminosyrer i fiskemel og gjær Fiskemel Candida Kluveromyces Saccharomyces Råprotein, % Nukleinsyrer, % Essensielle aminosyrer, g/ 100 g protein Lysin 6,8 7,0 6,5 6,2 Treonin 4,0 4,8 4,5 4,2 Metionin 2,5 1,4 1,5 1,2 Tryptofan 0,8 1,1 1,0 1,1 Arginin 5,2 4,7 4,2 4,1 Histidin 2,0 2,0 1,7 1,8 Isoleucin 3,4 4,2 3,9 3,4 Leucin 6,3 6,9 6,1 5,4 Fenylalanin 3,3 4,2 3,7 3,3 Valin 3,9 4,5 4,0 4,0 Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture , 1 7

19 Gjennomføring av lakseforsøket Laksene får 30% gjær i form av tørt mel i fôret: Fiskefôr Fiskelaboratoriet på UMB Vekst og fôropptak blir målt Fôrrester blir samlet opp

20 Vekst og fôrfaktor hos laks fôret med 30% gjærsopp Vekst, %/dag Fôrfaktor, kg fôr/kg fisk * * Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture, , 1-7

21 Proteinavleiring hos laks fôret med gjærsopp Andel protein fra fôret som ender opp i fisken (%) De to beste gjærsoppene ga samme proteinutnyttelse som fiskemel Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture, , 1-7

22 Funksjonelle egenskaper av gjær -Bioaktive komponenter

23 Bruk av planteprotein øker risikoen for tarmbetennelse hos laks Soyamel brukes som modell for å studere tarmhelse. Fôring med mye soya gir: Normal tarm Alvorlig betennelse i baktarm Redusert vekst Betent tarm

24 Enkelte typer gjærsopp gir god tarmhelse hos laks Fôring med gjær: Motvirker betennelse i baktarm hos fisk fôret med soya Gir normal celledeling i tarmen Reduserer uttrykk av gener som gir betennelsesreaksjoner i tarm Gir en gunstig tarmflora som kan bidra til god tarmhelse Kilde: Grammes et al., 2013; PlosOne, 8-12, 1-13.

25 Gjær gir normal celledeling i baktarm Celledeling i tarmen, PCNA Betent tarm Normal tarm Fiskemel Gjær Bakegjær Soyamel Source: Grammes et al., 2013, PLosOne, 8-12,

26 Gjær gir redusert uttrykk av gener som gir betennelsesreaksjoner i baktarm Heat map - Gene ekspresjonsruter - KEGG Fiskemel Gjær Bakegjær Soyamel Source: Grammes et al., 2013, PlosOne, 8-12,

27 Gjær gir en gunstig mikroflora som kan bidra til god tarmhelse hos laks Relativ mengde av bakterier i baktarm Fiskemel Gjær Bakegjær Soyamel Kilde: Grammes et al., 2013; PlosOne, 8-12, DGGE profiles 16 S rrna; V6-8

28 Norsk skog Skog utgjør 39% av norsk landareal Stående biomasse: ~ 850 mill. m 3. Årlig tilvekst: > 25 mill. m 3. Årlig hogst: <10 mill. m 3 ~40% av tilvekst Avviket mellom tilvekst og hogst øker Skogen representerer en stor nasjonal ressurs som ikke er optimalt utnyttet Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 28

29 Behov for trebiomasse til fôrproduksjon i Norge i dag og prognoser frem til 2030, forutsatt 10% innblanding Behov for gjær og trebiomasse til fôr Tonn gjær Mill Fm 3 / år Fiskefôr, 10% gjær 2014, 1,6 Mill ton ,3 2030, 4,8 Mill ton ,8 Husdyrfôr, 10% gjær 2014, 1,9 Mill tonn ,5 2030, 2,1 Mill ton ,7 Totalbehov for gjær i Norge, ,5 Totalt behov for gjær vil være tonn i 2014 og tonn in 2030 Til dette trengts det ca. 2,8 Mill Fm 3 i 2014 og 5,5 Mill Fm 3 i 2030 Bærekraftig hogst er estimert til Mill Fm 3 trebiomasse (Skog og Landskap) Bruk av skog til gjær vil utgjøre < 20% av bærekraftig hogst i 2014

30 Skogen - en viktig fremtidig fôrressurs Skog utgjør 39% av totalt areal Verdikjede fra tre til filét

31 Forskningsbehov Viktige forskningsområder Råvarer (f.eks. gran og furu, osp, bjørk, halm, skogsavfall) o Råvareegenskaper o Oppstrømsprosessering Produksjon best mulig utnyttelse av biomassen og sidestrømmene o Valg av gjærstammer, eventuelt optimalisering ved genmodifisering o Optimalisering av fermenteringsbetingelser o Valg av nitrogenkilder (inkludert utnyttelse av nitrogenfikserende mikroorganismer) o Nedstrømsprosessering Produktevaluering o Biokjemisk kartlegging og vurdering av næringsverdi o Ernæringsmessig evaluering (fordøyelighet, vekst, produktkvalitet) hos fisk og husdyr) o Kartlegging av funksjonelle egenskaper og effekter på helse hos fisk og husdyr Forskningsinfrastruktur Små-skala og medium-skala prosesseringsutstyr Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 31

32 Foods of Norway