Foods of Norway Biomasse fra hav og skog blir til fôr

Transkript

1 Foods of Norway Biomasse fra hav og skog blir til fôr Margareth Øverland, NMBU NMBU, Ås, Margareth Øverland Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1

2 Bioøkonomien Økonomisk verdiskaping basert på fornybare biologiske ressurser 2

3 ( ~NOK 219 Mill). Norwegian University of Life Sciences

4

5 Internasjonalt samarbeid Aktivt samarbeid med Universiteter og forskningsinstitutt USDA-ARS U. Minnesota U. Saskatchewan U. Wageningen U. Copenhagen U. Århus Swedish Agricultural U. Scottich Assoc. Marine Sci. U. of Chile U. Western Australia

6 Matsikkerhet Nasjonal matsikkerhet er sårbar Vi har lav selvforsyningsgrad Norske husdyr bidrar med ~ 70% av norskproduserte kalorier i norsk kosthold

7 Akvakulturnæringa er i sterk vekst Utfordringer Begrensa tilgang på marine fôrressurser Produksjon av fisk i Norge: 2013: 1,3 million tonn 2050, potensiale: 5 millioner tonn Stor avhengighet av importerte råvarer Bærekraft 7 Kilde:

8 Utvikling i råvaresammensetning Kilde: Ytrestøyl m fl., 2015 Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 8

9 Behov for norske fôrråvarer 3% av Norges landareal er dyrkbart Vi har tilgang på store mengder biomasse fra hav og innland - Tang og tare - Skog og gras NMBU i stikkord Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9

10 Kriterier for utvikling av nye fôrressurser Nok biomasse Gode metoder Kunnskap Lønnsomhet Grundig evaluering

11 Mikrobielle fôrråvarer potensiale Soyabønner 500 kg soyabønner produserer ca kg protein pr dag. Gjær 500 kg gjærceller produserer ca. 50 tonn med protein pr dag.

12 Hva er bakteriemel? Methylococcus capsulatus Bakteriemel Høgt protein innhold Protein 70% Fett 10% Karbohydrater 12% Aske 7% Kilde: Øverland et al., 2011, Review in Archives of Anim. Nutr

13 Bakteriemel nøkkelresultater Fra mer enn 20 års forskning ved NMBU Velegnet proteinkilde 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., 2011, Review in Archives of Anim. Nutr; Romarheim 2011 J of Nutrition, Romarheim 2013, Br J Nutrition

14 Bakteriemel kan produseres der det finnes naturgass Offisiell åpning av pilotanlegg 19. September 2016 Centre for Process Innovation, cpi, Teesside, UK USA; UK, Midt-Østen, Asia Prisene på naturgass i dag er mye lavere Bakteriemel er nå konkuransedyktig

15 Norsk skog er vår største bioressurs: ~ 43% av norsk landareal Skogen binder CO 2, lagrer grønne karboner, og erstatter svarte karboner Store muligheter til verdiskapning NMBU i stikkord Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 15

16 Trær som råstoff Trebiomasse består av (%) Cellulose Hemicellulose Lignin Norsk gran Furu Bjørk Cellulose Hemicellulose

17 Verdikjede fra tre til filét Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 17

18 Kretsløpet Kilde: Øverland og Skrede, 2016; J. of the Sci for Food & Agriculture

19 Nye enzymer gjør de grønne bioressursene tilgjengelige Tre er et vanskelig tilgjengelig materiale Kilde: Vaaje-Kolstad, Westereng, Horn, Liu, Zhai, Sørlie, Eijsink. Science, 2010 Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 19

20 Oversiktsartikkel på trykk Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 20

21 Gjær fra trær som fôrressurs Inneholder ~ 55% protein Proteinnkilde Gunstig aminosyreprofil Lavt fettinnhold, 2-8%, men mye metta fett God B-vitamin kilde Inneholder 6-12% nukleinsyrer God smakelighet Kilde: Øverland & Skrede 2016, J. Sci. of Foods and Agriculture

22 Gjær har gunstig effekt på helse Inneholder bioaktive stoffer som β-glukaner, mannoproteiner, kitin og nukleinsyrer Virker positivt på immunsystemet Helseeffekt Gir gunstig mikroflora i tarmen Øker fordøyelighet Bedre tarmhelse og økt opptak av næringstoffer Kilde: Øverland & Skrede 2016, J. Sci. of Foods and Agriculture,

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

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

25 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

26 Planter kan øke risikoen for tarmbetennelse hos laks Baktarm Tarmtottter Magesekk Betennelse i baktarm hos laks som har fått for mye planter i fôret Betent tarm Normal tarm Kilde: Grammes et al., 2013; PlosOne, 8-12, 1-13.

27 Gjær gir god tarmhelse histologi i baktarm Frisk tarm Syk tarm Histologiskala Fiskemel Soyamel Soya og gjær Soyamel Kilde: Grammes et al., 2013, PlosOne, 8-12, 1-13

28 Immunohistokjemi effekt på celledeling (PCNA) i baktarm Fiskemel Soya og gjær Soyamel Kilde: Grammes et al., 2013, PLosOne, 8-12,

29 Mikrober gir god laksehelse Fiskemel Soya og gjær: Soya FM Yeast 2 Yeast 1 Yeast 3 SBM Heatmap. Genuttrykk fra laksetarm Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 29

30 Sammensetning av bakterier i baktarm Bakteriegrupper i baktarm Fiskemel Soya og gjær Soyamel Kilde: Grammes et al., 2013, PlosOne, 8-12, 1-13 PCR-DGGE profiles 16 S rrna; V6-8 region

31

32 Gjær i fôr til laks Gode produksjonsresultater Høg tilvekst, høgt fôropptak, og god fôreffektivitet God tarmhelse Motvirker tarmbetennelse hos laks Reparerer skadet tarm Gir gunstig tarmflora Intestinal folds Kilde: Øverland et al., 2013; Aquaculture; Grammes et al., 2013; PlosOne.

33 Tang og tare Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 33

34 Kultivering - ny teknologi må til Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 34

35 Makroalger - bruksområder Fôr Mat Kjemikalier Binde- og fortyknings midler Makroalgebiomasse Kosttilskudd Bioenergi Gjødsel

36 Verdi- og volumpotensial ved ulik anvendelse av makroalger Målrettet bruk i fôr kan gi muligheter for lønnsom biomasse-utnyttelse Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 36

37 Makroalger også mulig råvare som mat Rødalgen søl (Palmaria Palmata) SINTEF Brunalgen sukkertare (Saccharina latissima) Grønnalgen havsalat (Ulva lactuca) SINTEF 37

38 Historisk perspektiv Melkekuforsøk med tang og tare ved NMBU (NLH) i

39 Tang og tare som fôr Aktuelle arter Brunalger: Sukkertare, Butare, Fingertare Dyrking kan gi: Jevn tilgang på biomasse Økt biomasseproduksjon Økt næringsverdi gjennom prosessering Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 39

40 Makroalger karbohydrater Mannitol Sukkeralkohol Laminaran Polymerisk glukan Alginat Mannuronsyre og guluronsyre Fucoidan Sulfert polysakkarid i brunalger Diverse kilder: e.g. Mentz Indergaard, 2011

41 Bioraffinering av tare Bioraffinering gir best mulig utnyttelse av biomassen. Da utnyttes både sukker, nitrogen og andre næringsstoffer. Bioreaktor Brunalger Fiskefôr

42 Prosess: fra makroalger til gjærmel Mobilitets-prosjekt : Foods of Norway og University of Santiago, Chile. 1. Makroalger Tema: Optimalisere enzym-hydrolyse av norske og chilianske makroalger 2. Oppmaling 4. Enzymtilsetning 5. Sukker og næringsstoffer frigjøres Enzymatisk hydrolyse 6. Fermentering med gjær Resultat: gjærmel Fermentering Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 42

43 Evaluere gjærstammer for optimal utnyttelse av biomasse fra trær og tare Karbonkilder: Sukker fra gran og bjørk Sukker fra tare Gjær: #1, #2, #3, #4 Nitrogen- og næringskilder: Salter (Ammonium sulfat) Hydrolysater fra tare Hydrolysater fra kylling, gris og fisk Bioprocess Technology and Biorefining Norwegian University of Life Sciences 43

44 Pågående aktiviteter og planer framover Fermentere med gjær fra tre-sukkerstrømmer i småskala fermentorer på Ås Fermentere med gjær i mellomskala og storskala anlegg Optimalisere nedstrømsprosesser Sentrifugering Tørking Fraksjonering Etc

45 Bioraffenerifabrikk, Borregaard,Sarpsborg Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 45

46 Vi planlegger nå forsøk med gjær i fôr til smågris 0% 4% Startvekt 8 ± 1,5 Kg 48 Smågriser Gjær 8% Fôropptak, tilvekst, fôrutnyttelse Gjødselkonsistens Fordøyelighet av næringsstoffer Tarmhelse 46 12%

47 Nytt bioraffineri-laboratorium ved NMBU 30-l fermentor Hydrolysatorer Nano-filtrering NMBU bioraffenerilab Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 47

48 Å hente ut biomolekyler fra tare Bioaktive komponenter fra tare Stortare (laminarin, fucoidan) Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 48

49 Nytt fiskelaboratorium ved NMBU Foto: NMBU; Janne Brodin

50 Ås gård - ny forsøksgård ved NMBU

51 Oppsummering Vi produserer nye fôringredienser fra biomasse fra både hav og innland. Vi har lovende resultater i fôr til laks Vi kan dermed allerede omdanne «ikke-mat» til verdifull mat av høy kvalitet. Foto: Norsk sjømatsråd Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 51

52 Mer informasjon finner dere på våre websider: NMBU, Ås, Margareth Øverland Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 52