Nye fôrressurser fra blå-grønne naturressurser kan bidra til bærekraftig vekst i havbruksnæringen. Foods of Norway skal utvikle nye, miljøvennlige og framtidsrettede proteinkilder fra fek. trær, tare og restråstoffer fra fiskeri- og kjøttindustri. Effektiv omdanning av denne biomassen til proteinrike fôrmidler er krevende og innebærer bruk av ny teknologi gjennom en bioraffineriprosess. Prosessen fra trær til fôr starter med oppstrømsprosessering, inkludert mekanisk, kjemisk, termisk og enzymatisk forbehandling for å omdanne cellulosen og hemicellulosen i trestokken til fermenterbart sukker. I denne prosessen er ny enzymteknologi1 nødvendig for å sikre et høgt utbytte av sukker. Neste steg i prosessen innebærer fermentering av sukker med spesielle gjærtyper. På bioraffinerilaboratoriet ved NMBU produseres i dag gjær i småskala fermentorer. Dette gir tilstrekkelige mengder gjærmel til forsøk med laks for å kartlegge næringsverdi og effekter på vekst, fysiologi og helse. Tare er en annen viktig ressurs og dyrking av tare gir muligheter for bærekraftig produksjon av fornybar biomasse. I utgangspunktet er næringsverdien lav på grunn av et høgt askeinnhold og høgt innhold av karbohydrater som ikke kan utnyttes hos fisk. Bruk av tare i fiskefôr krever derfor foredling gjennom en bioraffineriprosess eller gjennom ekstraksjon av protein og  bioaktive komponenter. Taren er lettere å bryte ned til sukker og andre næringsstoffer enn trær da den ikke inneholder lignin, og ny enzymteknologi bidrar til mer effektiv hydrolyse av biomassen. Sukker fra grantrær og sukker og næringsstoffer fra tare kan så kombineres i en integrert bioraffineriprosess til produksjon av proteinrik gjær. Rask vekst og høg produksjon av gjær krever tilgang på nitrogen og andre næringsstoffer som kan hentes fra restråstoffer fra kylling, fisk og gris. Disse restråstoffene kan omdannes til hydrolysat ved hjelp av målretta enzymer, og deretter bli tilsatt i fermentoren sammen med sukker og gjær. I dag er disse restråstoffene en stor og underutnytta ressurs som kan utnyttes i produksjon av høgverdige fôrressurser. Bioraffineringsteknologiene som vi utvikler har også stor generisk verdi som også vil kunne brukes til produksjon av andre grønne produkter. Gjærmel har et råproteininnhold på ca. 50-55%, og svært gunstig aminosyresammensetning. Gjær inneholder også en rekke bioaktive komponenter som β-glukaner, mannoproteiner og nukleinsyrer som kan ha positive helseeffekter hos fisk2. Fordøyeligheten og helseeffekter gjærmelet kan variere med art, fermenteringsbetingelser og nedstrøms-prosessering. Optimal tørking og prosessering for å bryte cellevegger i gjær gir muligheter for økt næringsverdi. Vi har gjennomført flere forsøk som har vist gode resultater for fôropptak, vekst og helse hos laks både i ferskvann og sjøvann. For å lykkes med en kommersiell produksjon av gjær fra fornybare blå-grønne naturressurser trenger vi å utvikle kostnadseffektive metoder i nært samarbeid med næringsaktører. Dette vil bidra til framtidig produksjon av høg-kvalitets fôrkilder til en konkurransedyktig pris.

1,2Referanse: Bissaro et al., 2017. Oxidative cleavage of polysaccharides by mono copper enzymes depend son H2O2. Nature Chemical biology; Øverland & Skrede, 2016. Review. Yeast derived from lignocellulosic biomass as a sustainable feed resource for use in aquaculture. J Sci Food Agric.

Etterspørselen etter marine oljer med de helsefremmende omega-3 fettsyrene EPA og DHA øker på det internasjonale markedet. Produksjonen av disse marine oljene har imidlertid vært relativt stabil helt siden 1970-tallet. Tilgjengeligheten av omega-3 fettsyrer er i dag en av de største begrensningene for videre vekst i akvakulturnæringen. Nye kilder til de flerumettede omega-3 fettsyrene, som for eksempel olje fra genmodifiserte plantevekster, er viktige for å møte akvakultur-industriens behov for EPA og DHA i fremtiden. Prosjektet har som hovedmål å skaffe kunnskap om potensiale for å utnytte en ny lovende DHA-oljekilde fra genmodifisert raps i fôr til laks.

Resultater så langt viser at den modifiserte rapsoljen har en gunstig fettsyreprofil sammenlignet med konvensjonelle planteoljer, med høye nivåer av omega-3 fettsyrene 18:3n-3 og DHA. Nivåer av fytosteroler, vitamin E og mineraler i den omega-3 modifiserte rapsoljen faller innenfor den naturlige variasjonen for kommersielle rapsoljer. Det ble ikke funnet nivåer over LOQ av fremmedstoffer som plantevern-midler, mykotoksiner og PAH. Det ble heller ikke påvist plante-DNA. 

Det er gjennomført et startfôringsforsøk med laks i ferskvann hvor formålet har vært å evaluere eventuell risiko ved bruk av omega-3 rik modifisert rapsolje på fiskens ytelse, sammensetning og helse.  Forsøket viste høy overlevelse på tvers av alle diettgrupper og tilsvarende tilvekst i laks fôret med en fiskeoljediett som i laks fôret med omega-3 modifisert rapsolje. Laksen fôret med omega-3 modifisert rapsolje hadde samme EPA + DHA nivå i muskel som laks som ble fôret med fiskeolje. Analyser av genuttrykk viste at det kun var effekt av hvor mye olje som var tilsatt, ikke av type olje. Forsøket viste i tillegg at det ikke var noen forskjell i ulike helsemarkører.

Det er også gjennomført et forsøk med laks fra 500 g-1,2 kg i kar på land i sjøvann hvor målet var å studere hvordan omega-3 modifisert rapsolje i fôret påvirket vekst, sammensetning og muskelkvalitet. Laksen fikk fôr med økende innblanding av omega-3 modifisert rapsolje. Tilnærmet lik vekst og fôrinntak mellom de ulike diettgruppene ble observert. Økende innblanding av omega-3 modifisert rapsolje i dietten førte til økte filetnivåer av 18:3n-3, EPA, DHA, økt ratio av n3 / n6 fettsyrer og bedret skinn- og filetfarge.

Dyrkede fototrofiske mikroalger representerer en bærekraftig fôrressurs som kan tilfredsstille akvakulturnæringens behov for fôrråvarer med høyt innhold av fettsyrene EPA og DHA. I disse prosjektene har produktiviteten av lipid og de essensielle fettsyrene i mikroalger blitt karakterisert og dyrkningsbetingelsene optimalisert for å øke innholdet. Flere forsøk er utført med ulike arter (Phaeodactylum tricornutum, Isochrysis aff. galbana clone T-Iso, Rhodomonas baltica og Nannochloropsis oceanica) og dyrkingssystemer. Resultatene viser at lipid-, EPA og DHA innhold i fototrofe mikroalger kan optimaliseres ved å velge riktig stamme, og så optimalisere næringsbegrensning og lysforhold i dyrkingsfasen. 

Resultatene viser at nitrogen-begrensning i dyrkingsfasen vil øke lipidinnholdet, samt at graden av næringsbegrensning vil påvirke innholdet av DHA og EPA i ulike fettklasser.  Videre vil ulik lyskvalitet også påvirke dannelsen av lipid og flerumettede omega 3 fettsyrer.

Resultatene viste høyeste produktivitet av DHA i T-Iso (Isochrysis aff. galbana) dyrket ved nitrogen-begrensning, og høyeste produktivitet av EPA var registrert i Nannochloropsis oceanica.

Mikroalge-biomasse ble brukt som råstoff i fôr i fôringsforsøk med Regnbueørret (ferskvann) og Seabream (sjøvann), og resultatene viser at mikroalger representerer en kilde for DHA og EPA som sikrer tilfredsstillende vekst i fisken.

Prosjektet er finansiert av ERA-net COFASP og har partnere fra Norge (NTNU og SINTEF), Tyrkia (MEDFRI og Ege Universitet), Tyskland (ILU) og Island (MATIS).

Schizochytrium sp. er en heterotrofisk fremstilt mikroalge (HM) allerede kommersialisert i siste årene og som kan brukes som alternative til marint omega-3 fra fiskeolje (FO) i fôr. Den er rik på DHA og den mettede fettsyren 16:0, og inneholder bare spor av EPA. I prosjektene «A til omega-3» og «Nye omega 3 kilder i fôr til laks» har vi studert langtidseffekter knyttet til fravær av EPA og en høy andel mettet fett ved total erstatning av fiskeolje med Schizochytrium sp. på fiskevelferd og helse, vekst, fôrutnyttelse og filet kvalitet. Metabolske effekter ved bruk av HM i stedet for fiskeolje (FO) lipider ble studert både i laksecellekulturer og i en livstid fôringsforsøk med laks. Tre sammenhengende fôringsforsøk med pit-merket laksepar, laksesmolt og postsmolt og ekstruderte dietter (FO, FO/HM, HM) med graderte nivåer HM (0-2,75-5,5%) og fiskeolje (FO) (3,7-1,85-0%) ble gjennomført i kar (forsøk 1 og 2) og i småmerd (forsøk 3). Det ble valgt en felles fôrformulering-design med lavt, men likt nivå av fiskemel og total omega 3, samt likt nivå mettede fettsyrer og fordøyelig energi.

Ved 1kg viste HM positivt effekt på slakteutbytte, fôrproteineffektivitet og fordøyelighet og retensjonseffektiviteten for EPA+DHA. Vi så ingen signifikante effekter på vekst, fôrfaktor eller levervekt. Hematologi viste ingen effekt på ALAT, ASAT og CK. Global transkriptom analyse (15.000 gener) av tarmen viste tydelige responser på immun-, reparasjons-, veksts-, protein-, langkjedet-fettsyrer og sfingosin-metabolisme mellom HM og HM/FO sammenlignet med FO gruppene. Det var ingen effekt på stress, celledød, proliferasjon eller toksisitet. Tarm histologi og immunhistokjemi (PCNA, iNOS, MHC II, CD8) viste ingen signifikant forskjell mellom HM og FO gruppene.

Ved slakt, visste HM ingen effekt på overlevelse eller fôrutnytelse, men signifikant høyere vekst og høyere nivå av marine omega 3 i fillet, men lavere i lever enn FO gruppene.

Smaksdommerne bedømte lukt, farge, smak og konsistens på laksefilet ved 1kg og 3kg kroppsvekt. Resultatet viser forskjeller i fargetone, fargestyrke, hvithet, saftighet og hardhet. HM fisk var noe rødere og hadde høyere pigment innhold i kjøttet sammenlignet med de andre.

Celleforsøk med adipocytter isolert fra laks ble gjennomført for å undersøke hvordan en FS-sammensetning som finnes i algeolje, dvs høyt innhold DHA og 16:0 og lite EPA, påvirker gener involvert i immunrespons og fettsyresyntese sammenliknet med en FS-sammensetning med EPA istedenfor DHA. Resultatene viser at immunstimulerte celler dyrket i vekstmedium med 16:0+DHA og 16:0+EPA gir liknende inflammasjonsrespons. Fettsyre sammensetningen i vekstmedium til cellene påvirket også uttrykk av gener involvert i omega-3 biosyntesen

I AquaFly-prosjektet skal vi undersøke om insekter kan være en trygg og sunn ingrediens for fremtidens fôr og om det er mulig å dyrke insekter på marine råvarer. I dag produseres insektmel fra blant annet larvene til svart soldatflue (Hermetia illucens) som har en godt egnet proteinsammensetning for laks. I AquaFly-prosjektet fant vi ut at tang og tare kan delvis brukes som fôr til insektene. Tang inneholder en del viktige næringsstoffer, bla. jod og omega-3 som akkumuleres i insektene. Men også kadmium og arsen overføres fra fôr til insektene.

I dette stadiet av prosjektet har vi undersøkt om prosesserte larver av svart soldatflue fôret med 40% grisetang (Ascophyllum nodosum) kan brukes som næringsrik ingredienser til fiskefôr. Mulig risiko ved bruk av insektprodukter i fiskefôr vil også bli nøye studert ved å dokumentere innhold og overføring fra uønskede stoffer fra insektenes mat til insekter og videre til laks.

I et saltvannsforsøk ble fiskemel erstattet med insektmel opptil 100%. Fiskene vokste fra 1.2 kg til nesten 4 kg i sommer og høst 2017. Vekstparametere, fillet kvalitet og overføring av tungmetaller og arsen vil bli diskutert.