Økt utnyttelse av næringsstoffer og redusert effekt av antinæringsstoffer fôrprosessering for en bedre fiskehelse MARGARETH ØVERLAND 1,2, ANDERS SKREDE 1,2, LIV TORUNN MYDLAND 1,2, METTE SØRENSEN 1,2, OLAV F. KRAUGERUD 1,2, MICHAEL PENN 1,3, VEGARD DENSTADLI 1,2, JON Ø. HANSEN 1,2, EDISON SERRANO 1,2, THEA MORKEN 1,2, ODD HELGE ROMARHEIM 1,2, KARL D. SHEARER 1,2, ÅSHILD KROGDAHL 1,3, ANNE MARIE BAKKE 1,3, TROND KORTNER 1,3, TROND STOREBAKKEN 1,2 1Aquaculture Protein Centre, CoE. 2 Institutt for husdyr- og akvakulturvitenskap, Universitetet for miljø- og biovitenskap, Ås. 3Institutt for basalfag og akvamedisin, Norges veterinærhøgskole, Oslo.
Produksjon av fiskefôr Behov for fiskefôr og prognoser mot 2030 Global fôrproduksjon: Totalt i 2011: 873 Mill Tonn Fiskefôr: 28,7 Mill Tonn Kilde Fra ulike kilder
Muligheter og utfordringer ved bruk av planteingredienser Fordeler Tilgjengelighet Miljøprofil Lav pris Ulemper Lavt næringsinnhold Ubalansert aminosyreprofile Smakelighet Antinæringssstoffer Ingen EPA or DHA 3
De viktigste antinæringstoffene 1. Enzyminhibitorer 2. Glukosinolater 3.. Saponiner 4. Tanniner 5. Lektiner 6. Steroler 7. Alkaloider 8. Fytinsyre 9. Gossipol 10. Østrogener 11. Oligosakkarider 12. Fiber 13. Fytosteroler 14. Ukjente
Målrettet fôrprosessering for å redusere antinæringsstoffer
Kondisjonør: ~90ºC Ekstruder: ~110-140ºC Tørking: ~90-110ºC Reduksjon av varmelabile ANF ved ekstrudering
Denaturering av trypsininhibitorer (TIA) 30 TIA, mg per g DM 20 10 25 35 Moisture, % 45 100 85 70 Temperature, oc Zimonja. 2005 Romarheim et al.. 2005, Arch. Anim. Nutr. 59, 365-375 Trypsininhibitorene ble redusert til et akseptabelt nivå i både soyamel og rå soya ved ekstrudering
Online enzymbehandling av planteråvarer Fytinsyre (IP 6 ) 0º 10º 20º 30º 40º 50º 60º temp Fôr enzymer Problemstilling: Fôrenzymer har liten effekt hos kaldtvannsfisk Løsning: Inkubering med fôrenzymer før ekstrudering
APC har utviklet nye og innovative metoder for å fjerne uheldige komponenter i plantefôrmidler coater Mikser/ inkubator Prekondisjonør ekstruder tørker cooler
Noen nøkkelresultater Inkubasjonsforsøk Vanninnhold Temperatur Tid 12 10 8 6 b b b c b b b b b a IP6, g kg -1 Fytinsyre (IP6) ble redusert med opp til 86% i en soy/hvete blanding 4 2 0 25 30 35 Moisture, % 40 45 d 50 c 60 70 80 90 Temperature, o C Denstadli et al. 2006, J. Agr. Food Chem. 54: 5887-5893
Melkesyrefermentering av cerealier hvete og bygg Melkesyrebakterier ph Vann Melkesyre 16 timer @ 30 C Fôrproduksjon
Effekt av melkesyrefermentering (AD2 og AM4) på innhold av antinæringsstoffer i bygg 12 Kilde: Skrede et al. 2007
Effekt av melkesyrefermentering på fordøyelighet av næringsstoffer hos laks Hvete Bygg Ubehandlet Fermentert Ubehandlet Fermentert Stivelse, % 51,7 65,4 47,6 67,0 Råprotein, % 88,8 87,9 86,0 86,5 Råfett, % 88,9 88,2 86,1 88,7 Energi, % 81,2 83,0 77,8 81,4 Kilde: Skrede et al., 2003
Fermentering av rapsmel med Aspergillus niger Rapsmel: Godt egnet proteinkilde til fisk Moderat proteininnhold Inneholder glukosinolater og andre ANFs Ubehandlet rapsmel Solid state fermentering Aspergillus niger Varighet: 72 t Temperatur: 30 C Produkt Fermentert rapsmel
Reduksjon av antinæringsstoffer i rapsmel ved fermentering 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Totale glukosinolater, mg/kg TS Gode resultater av Fytinsyre fermentert (IP6), raps g/kg i fôr TS til 40 Nile tilapia Mer forskning trengst for å optimalisere prosessen 30 25 20 15 10 5 0 RSM FRSM1 FRSM2 RSM FRSM1 FRSM2 35 Kilde: Gao, 2011
Optimal fôrteknologi H O C O O H O
Optimal fôrteknologi Samspill mellom pelletskvalitet og næringsverdi Fôrpellets må kunne motstå mekanisk stress ved transport, håndtering og utfôring Pelletskvaliteten er påvirket av: Fôrråvarenes egenskaper Prosseringsbetingelser Riktig pelletskvalitet bidrar til høgt fôropptak, god vekst og høg fôrutnyttelse Source: Sørensen 2011, Aquaculture Nutrition, review article
Oppgradering av planteråvarer ved varmebehandling og syresalt %? C Positive effekter Protein denaturering/unfolding Inaktivering av varme-labile antinæringsstoffer Negative effekter Aminosyreinteraksjoner CHO-protein interaksjoner (Maillard)
% Oppgradering av planteråvarer ved Positive effekter Proteindenaturering/unfolding Inaktivering av varme-labile antinæringsstoffer varmebehandling og syresalt? C Negative effekter Aminosyreinteraksjoner CHO-aminosyreinteraksjoner (Maillard) 86,0 85,5 85,0 84,5 84,0 83,5 83,0 82,5 82,0 Proteinfordøyelighet hos laks Med syresalt 90 100 110 120 130 Without KDF With KDF Økende temperatur i expander, før ekstrudering KDF = kalium diformat Kilde: Storebakken et al. 2010, ISNFN 2010
Fordøyelighet [%] Effekt av temperatur og syresalt ved ekstrudering av plantebasert fiskefôr Proteinfordøyelighet hos regnbueørret 87 86 * 85 84 83 82 * Extruderingstemperatur 110 C 81 80 110 126 141 Extruderingstemperatur [ C] 126 C 141 C Kilde: Morken et al., 2011, Aquaculture
Konklusjon Den sterke veksten i oppdrettsnæringa fører til økt bruk av planteproteiner For å sikre høg næringsverdi og for å unngå ernæringsrelaterte sykdommer bør planteråvarerene forbehandles eller videreprosesseres ved fôrproduksjon Prosessering må tilpasses slik at produksjons-kostnadene holdes lave Ved fremstilling av fôr må en sikre optimal næringsverdi, høgt fôropptak, og god teknisk fôrkvalitet
Aquaculture Protein Centre Varihet: 2003-2012 Forskningsmål: Bærekraftige alternativer til fiskemel for oppdrettsfisk Forskningen fortsetter I 2014 blir UMB og NVH et nytt universitet Establert i 2003 APC accomplishments: * 19 PhD og 66 MS grader, 250 vitenskaplige artikler, 13 bøker/kapitler, 294 abstrakt til vitenskaplige kongresser, og 4 patenter * Fremskaffet kunnskap om bruk og begrensninger av nye ingredienser * Dokumentert helseeffekter av nye ingredienser * Bestemt aminosyrebehov hos laks i ulike stadier