fiskefôr fra grantre og biogass
DESCRIPTION
Fiskefôr fra grantre og biogass. Margareth Øverland Naturviterforum, Trondheim den 13. November, 2013 25 September, 2013. Kjempevekst i sjømat (Verdiskapning basert på produktive hav i 2050). Lakseproduksjonen i Norge. I 2012 ble det produsert 1,1 millioner tonn laks . - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Fiskefôr fra grantre og biogassMargareth Øverland
Naturviterforum, Trondheim den 13. November, 2013
25 September, 2013
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Kjempevekst i sjømat(Verdiskapning basert på produktive hav i 2050)
I 2012 ble det produsert1,1 millioner tonn laks
Lakseproduksjonen i Norge
I 205
0 = 5
Mill
tonn
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Hva spiser laksen?
Fiskemel
Protein FettKarbo-hydrater
Mikronæringstoff
Industrifisk
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Fiskemel og -olje er en begrenset ressurs
Fiskemel
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
05
101520253035404550
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Incl
usio
n of
pla
nt p
rote
in (
%)
Planteproteiner i Norsk laksefôr*
E
Source: Modified from Torrissen et al. (2011)
~15%
~40%
Planteolje nivå ~ 40%
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES Fordeler
•Tilgjengelighet•Lav pris•Miljøprofil
Ulemper
• Lavt næringsinnhold• Smakelighet• Antinæringsstoffer• Ingen gunstige omega-3 fettsyrer
6
Planter som fiskefôr
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Hvor bærekraftige er det å bruke planter til fiskefôr?Bør vi bruke menneskemat til fiskefôr?
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
BakterierMethylococcus capsulatus
Mikrobielle ingredienser i fôr til fisk
GjærCandida utilis
MikroalgerPhaeodactylum, Chlorella,
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Bakteriemel, produksjon og næringsverdi
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
BioProtein – litt historikkProduksjon av BioProtein® på Tjeldbergodden
Verdens største metan basert fermenter, med
kapasitet på 10 000 tonn/år
1985: Etablering av Dansk BioProtein AS. 1995: BioProtein ble EU godkjent til gris , kalv, og laks. 1998: Åpning av det første kommersielle anlegget på Tjeldbergodden. 2007: Etablering av BioProtein AS. 2008: Etablering av Protein Engineering AS; BioProtein International i 2013. 2009: Utvided EU godkjenning 1998: Strategisk NFR program ved UiB, sekvensiering av genomet til M.capsulatus 2002: Strategisk NFR-program ved UMB, kartlegging av næringsverdi av BioProtein Flere prosjekter finansiert av Gassmaksprogrammet i NFR og Vestlandske fondsmidler
er pågående.
Norferm - Tjeldbergodden
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Produksjon av protein fra naturgass
Naturgass
Oksygen
Ammoniakk
Mineraler
Bakteriemel
Methylococcus capsulatus
Kun 1% av norsk naturgass-eksport kan dekke hele proteinbehovet til norske oppdrettsnæring i dag
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES Methylococcus capsulatus
Bakteriemel Høgt protein innhold
Protein 70%Fett 10%Karbohydrater 12%Aske 7%
Hva er bakteriemel?
«Verdikjede fra gass til gaffel»
Produksjon av protein fra naturgass:Legger ikke beslag på dyrkbar markBruker lite ferskvannProduseres uavhengig av klimatiske endringerReduserer CO2 utslipp med 50% vs. forbrenning
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
BioProtein – nøkkelresultaterVelegnet proteinkildeGunstig aminosyresammensetningIngen 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
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Bakteriemel og produktkvalitet
Metylococcus capsulatus inneholder flere antioksidanter:
1) Coenzyme Q82) Metanobaktin – har superoksid dismutase-lik
aktivitet
Fôring med bakteriemel gir god produktkvalitet hos gris og kylling
Kilde: Skrede et al., 2003; Skøyen et al., 2009; Øverland et al., 2005; 2011; 2012
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Proteinfordøyelighet hos laksefisk fôret med bakteriemel
Prot
einf
ordø
yelig
het (
%) a
v ko
ntro
ll
Bakteriemel nivå (%)
Fiskemel = 100%
Kilde: Øverland et al., 2010, Review in Archieves Anim Nutr.
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Vekst og fôrutnyttelse hos laks fôret med bakteriemelVekst, %/dag Fôrutnyttelse, vekst:fôr, kg/kg
Kilde: Aas et al. 2006, Aquaculture
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Proteinavleiring hos laks fôret med økende mengde bakteriemel
Proteinavleiring, % av opptak
Nivå av bakteriemel, %
* **
Kilde: Ås et al., 2006, Aquaculture
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Funksjonelle egenskaper av bakteriemel Effekt på tarmhelse
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Normal tarm
Økt bruk av planter øker risikoen for tarmbetennelse hos laks
Betent tarm
Soya brukes som modell for å studere tarmhelse.Fôring med mye soya gir: Alvorlig betennelse i baktarm Redusert vekst
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Bakteriemel inneholder en rekke bioaktive stoffer som gir god tarmhelse
Normal tarm
Magesekk
Blindsekker Midtarm Baktarm
Betent tarm
Planter kan gi betennelse i baktarm
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Bakteriemel reduserte cytotoksiske CD8α+ T-celler i tarmen
Soya
Fiskemel
Kilde: Romarheim et al., 2013, Br. J. Nutr.
Positiv kontroll: SOYA
• Negativ kontroll: Fiskemel
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES MI
Magesekk
Blindsekker Midtarm Baktarm
Genuttrykk i tarmBakteriemel reduserer utrykk av flere gener som er involvert i betennelsesreaksjoner i baktarm
RNA extraction
Down >32 5.7-32 2.6-5.6 1.7-2,5 1.3-1.6 1.3-1.6 1.7-2,5 2.6-5.6 5.7-32 >32 Up
BPMSBM_II1
BPMSBM_II3
BPMSBM_V1
BPMSBM_V2 BPMSBM_V3 BPMSBM_XII2 BPM_I1 BPM_I2 BPM_VI1 BPM_VI2 BPM_XXII1 BPM_XXII3 FM_III1 FM_III2 FM_VIII1 FM_VIII2 FM_XXI2 FM_XXI3 SBM_IV1 SBM_IV2 SBM_VII2 SBM_VII4 SBM_XI1
E3 ubiquitin-protein ligase LINCR -0,79 -0,81 -1,05 -1,15 -0,49 -1,77 -0,78 -1,39 -0,80 -1,15 -1,18 -1,80 -0,88 -1,19 -1,72 -1,64 -1,02 -2,03 3,68 4,24 4,43 4,34 4,95
TNF decoy receptor -0,38 0,75 -0,19 -0,77 0,52 -0,10 -0,55 0,17 0,22 -0,72 0,78 0,32 -0,90 -1,05 -0,29 -0,88 -0,97 -0,59 0,29 1,42 0,90 1,10 0,92
Arginase-2, mitochondrial precursor -0,16 -0,78 -0,91 -0,90 -0,78 -1,16 -0,82 -0,19 -0,54 -0,54 -0,64 -0,86 -0,50 -0,81 -0,37 -1,22 -0,82 -0,81 2,13 3,13 2,68 2,96 1,91
Annexin A1 -0,38 -2,91 -0,46 -0,16 -0,07 -1,72 -0,52 0,52 0,38 0,25 -1,77 -0,24 -0,86 -1,84 0,66 -3,19 -0,61 -0,11 2,50 2,59 3,24 2,34 2,39
non-specific cytotoxic cell receptor protein-1 -0,05 0,02 -0,19 -0,40 0,10 -0,07 -0,24 -0,07 -0,29 -0,46 -0,25 -0,31 -0,56 -0,36 -0,41 -0,48 -0,61 -0,26 0,76 1,04 0,95 1,02 1,12
Transcription factor AP-1 0,09 -0,01 0,57 -0,32 -0,32 0,18 -0,41 -0,16 -0,54 -0,50 -0,34 -0,53 -0,16 -0,24 -0,31 -0,63 -0,29 -0,11 1,09 -0,02 1,19 0,75 1,01
Cysteine dioxygenase type 1 1,27 0,12 0,81 1,72 -1,93 2,41 0,28 0,96 -0,12 1,33 1,10 1,38 2,56 2,03 1,58 1,47 2,28 1,81 -3,53 -4,90 -3,96 -4,30 -4,36
Fatty acid-binding protein, intestinal 1,05 0,69 0,65 0,99 0,64 2,18 0,44 0,88 0,27 0,63 -0,06 0,23 1,67 1,04 0,53 0,42 1,52 1,25 -1,79 -2,81 -4,24 -1,64 -4,53
Apolipoprotein A-IV precursor 0,72 0,02 0,28 1,31 0,76 2,20 0,51 1,03 0,75 1,45 -0,12 0,53 1,70 1,15 0,83 1,21 1,48 1,72 -2,25 -3,15 -4,40 -4,60 -3,11
epidermal retinal dehydrogenase 2 0,21 0,08 0,22 0,09 1,22 0,10 0,56 0,56 0,45 1,20 1,27 1,19 -0,95 1,01 0,58 1,49 0,67 -0,23 -2,93 -0,58 -2,12 -1,77 -2,30
H-2 class I histocompatibility antigen, LDa chain
0,96 1,31 -0,27 1,46 0,79 1,92 1,55 1,81 1,33 2,11 1,68 2,44 1,57 1,31 0,52 1,83 0,46 0,92 -5,17 -2,13 -5,37 -4,88 -6,16
Microarray chipHybridisation
Fiskemel Bakteriemel Bakteriemel & Soy Soy
Kilde: Skugor et al., 2012, ISFNF2012
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Isoprene- Rubber- Plastics- Jet fuels
Lactic Acid- PLA
2,3 Butanediol- Butadiene
4C Products- Crotonic acid- n-butanol
Fatty Alcohols- Detergents
Diesel Fuels
Ethylene
Succinic acid
Eksisterende ferm
enterings ru
ter
“importe
rt” inn i M
ethanotrophs
Calysta metabolically reengineered methanotrophs
Fermenteringsprodukter
Metan
23
Finkjemikalier fra Methylococcus capsulatus
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Bakteriemel kan produseres der det finnes natur gass
Malaysia, Quatar, og Norge Prisene på naturgass er mye lavere
- NOK 11 vs. 4 MBTU
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Fiskefôr fra lav-verdi biomasse
BioKjemikalier
BioDrivstoff
Bioraffineri
Fiskefôr
Bagasse fra sukkerroer
Halm
Grantre
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Produksjon av gjær fra tre-biomasse
Mekanisk behandling
Termo-kjemisk behandling
Enzymatisk hydrolyse
Fermentering
Cellulose
Hemicellulose
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Gjær produsert fra trebiomasse – en høykvalitets næringskilde
Gjærsopp: ~ 50% protein, 2-8% fett Høg proteinkvalitet
Lysin
Metionin
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Gjennomføring av lakseforsøket Laksene får 30% gjær i form av tørt mel i fôret:
Fiskefôr
Fôrrester blir samlet opp
Vekst og fôropptak blir målt
Fiskelaboratoriet på UMB
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Vekst og fôrfaktor hos laks fôret med 30% gjærsopp
Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture
Vekst, %/dag Fôrfaktor, kg fôr/kg fisk
*
*
Tre gjærkandidater ble vurdert: 1. Candida utilis 2. Kluveromyces marxianus 3. Saccharomyces cereviciae
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Proteinavleiring hos laks fôret med gjærsopp
Kilde: Øverland et al., 2013, Aquaculture
Andel protein fra fôret som ender opp i fisken (%)
De to beste gjærsoppene ga samme protein-utnyttelse som fiskemel
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Enkelte typer gjærsopp gir også god tarmhelse hos laks
Fôring med gjærsopp: Motvirket betennese i baktarm Normal celledeling i tarmen (PCNA) Redusert utrykk av gener som gir
betennelsesreaksjoner i tarm
Betent tarm
Normal tarm
Kilde: Grammes et al., 2013; PlosOne, in press
Celledeling i tarmen, PCNA
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Effekt av mikrobielle råvarer på tarmmikrober hos laks
Kilde: Grammes et al., 2013; PlosOne, in pressDGGE profiles 16S rRNA; V6-8
Relativ mengde av bakterier i baktarm
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Et halvt tonn gjærsopp kan produsere 50 tonn protein pr døgn
Nå må du se å lære ålukke døra! Vi kom her
med bare 4 barn – og nåser det ut til å være
omtrent 20 milliarder der ute….
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Skog utgjør 39% av totalt areal
Skogen - en viktig fremtidig fôrressurs for oppdrettsfisk
Verdikjede fra tre til filét
www.umb.no
NO
RWEGIAN
UNIVERSITY O
F LIFE SCIENCES
Takk for oppmerksomheten!
Encellegruppa:• Øverland, M.• Mydland, L.T.• Reveco, F• Skrede, A.• Landsverk, T.• Skugor, S.• Tanha, P