PROMAC (Energieffektiv prosessering av makroalger i blå-grønne verdikjeder) er et prosjekt finansiert av HAVBRUK2-programmet i Norges forskningsråd for perioden 2015-2018. Prosjektkonsortiet ledes av Møreforsking og består av både norske (SINTEF, NIBIO, NTNU og NMBU) og europeiske (CEVA, MATIS og SLU) forskningsinstitutt, så vel som industripartnere (Tafjord Kraftvarme, Felleskjøpet Fôrutvikling, Firmenich, Blue Legasea, The Northern Company, Orkla Foods, Hortimare og Marinox). PROMAC undersøker ulike tilnærminger til hvordan det gjennom dyrking av makroalger kan framstilles proteiner og energi til dyrefôr og helsefremmende ingredienser til menneskemat. I prosjektet fokuseres det på de tre makroalgeartene butare (Alaria esculenta), sukkertare (Saccharina latissima) og søl (Palmaria palmata). I forskningsarbeidet inngår å (i) undersøke variasjoner i råvaresammensetning og kvalitet fra både høstede og dyrkede makroalger, (ii) utvikle primærprosesser som forbedrer råvareegenskapene, (iii) etablere fraksjonerings- og ekstraksjonsmetoder for å anrike fordelaktige proteiner eller fjerne uønskede antinæringsstoffer og (iv) evaluere nærings- og helseverdi av prosesserte makroalgeingredienser til ulike dyregrupper. Vilt og dyrkede makroalger fra Nord-Norge, Midt-Norge, Frankrike og Island er høstet og analysert for sammensetning og kvalitet, og benyttet som råstoff til dyreforsøk. Det er videre gjort undersøkelser av hvordan høsting, prosessering og lagring påvirker innhold (e.g. jod) og sensoriske egenskaper til de ulike artene. Screening av prosessbetingelser for framstilling av proteinrike fraksjoner ble gjennomført i laboratorieskala. Fraksjoner for evaluering av fordøyelighet i mink og in vitro fermenteringer med vombakterier fra drøvtyggere ble produsert fra 200 kg hver av sukkertare og søl. 25 kg butare ble også opparbeidet for in vitro fermenteringer. Basert på resultatene fra fordøyelses- og fermenteringsforsøk, ble 750 kg sukkertare opparbeidet i en storskalaproduksjon og 25 kg tørket produkt med høyt proteininnhold og redusert salt og jod er testet i fôringsforsøk med sau. Fôringseksperimenter med mink er også utført for evaluering av smakelighet og fordøyelighet av hel og konsentrert sukkertare og søl, samt effekter på tarmhelse og mikrobiota. Eksperimenter er utført med sebrafisk for detaljert evaluering av effekter på tarmens immun- og barrierefunksjoner. For å redusere energien som kreves til primærprosessering av makroalger, har PROMAC inkludert en casestudie hvor det benyttes overskuddsvarme fra et forbrenningsanlegg til tørking og prosessering. Det er videre blitt gjennomført en kartlegging og vurdering av ulike varmekilder ved Tafjord Kraftvarme med tanke på tørking av makroalger. Det er også arbeidet med en generisk energimodell hvor tørkekinetikk for sukkertare er vurdert. Data er samlet inn til livssyklusanalysen, Material and Energy Flow Analysis, og de bioøkonomiske modellene. Beskrivelse av verdikjedene og prinsippene for modeller har blitt skissert. PROMAC sikter mot en tverrfaglig forskningsinnovasjon, og makroalgeproduktene og deres mulige anvendelse vil bli presentert på tvers av fagområdene som er representert i prosjektets arbeidspakker. Mer informasjon om prosjektet i størrelsesorden 35 mill. NOK finnes på nettsiden www.promac.no.

En fortsatt vekst i norsk lakseproduksjon forutsetter tilstrekkelig tilgang på omega3-fettsyrene EPA og DHA. Både heterotrofe og fototrofe mikroorganismer er gode, bærekraftige kilder for disse fettsyrene, men veien til kommersialisering er kortest for heterotrof produksjon. Produksjon for humant konsum ved bruk av en gruppe marine mikroorganismer kalt "thraustochytrider", har pågått siden 1990-tallet, og det er nå produkter på markedet rettet mot laksefôr. For produksjon av hetero­trofe mikro­organismer ved fermentering er det i prinsippet ingen teknologiske begrensinger, og det er prisen som vil avgjøre hvor raskt produktene vil utgjøre en signifikant markedsandel. Det er dessuten en begrensning at de mest høyproduktive stammene bare produserer DHA, ikke EPA.

I flere tidligere og pågående prosjekter ved NTNU og SINTEF studeres stamme- og prosess­forbedringer med mål å øke produktivitet og DHA-andel. Grunnleggende studier av metabolisme og fett­syre­syntese i thraustochytrider har vært tema i prosjektet 'ThraustoEng' (Bionær), og fort­setter i Digitalt Liv-prosjektet 'AurOmega' (Biotek 2021). I prosjektet MicroFeed (ERA COFASP/ Havbruk) sammenlignes to stammer av thraustochytrider i fôringsforsøk med regnbueørret og seabass. I 'MIRA' (Havbruk/ Biotek2021) sammenlignes én av disse stammene og en oljeakkumulerende bakterie i fôringsforsøk med laks.

Vi har vist at i batchfermenteringer med nitrogenbegrensing akkumu­lerer de beste thraustochytride-stammene våre 60-65 % fett, hvorav ca. 90 % triglyserider. DHA utgjør ca. 30 % av totale fettsyrer (TFA). DHA-andelen kan økes til mer enn 40 % av TFA ved å begrense oksygen­tilførselen under fermenteringen, men med redusert produksjonshastighet. Ved fed-batch (langsom tilførsel av nitrogen), kan volumetrisk produktivitet økes, men med noe redusert DHA-andel og en mer kompleks fettsyreprofil som resultat. Hvilke faktorer som påvirker DHA-andel og fettsyreprofil, og eventuelle begrensende trinn i syntesen, vil bli kartlagt vha 'omics-analyser og metabolske modeller i det nye AurOmega-prosjektet.  

Cellemasse fra to stammer med forskjellig celleveggoppbygging og forskjellig fettsyre­profil er benyttet i fôringsforsøk med regnbueørret og seabass, utført av 'MEDFRI', en tyrkisk sam­arbeids­partner.  Det var ingen signifikante forskjeller i vekst hos fisken mellom fiskeolje-baserte kontroll-dietten og det eksperimentelle fôret. For fôr basert på én av stammene var fôrinntaket høyere enn for kontrolldietten, noe som indikerer god smak.

En enkel teknisk-økonomisk analyse som viser sammenhengen mellom produktivitet og salgspris, er utført.

Norsk oppdrettsnæring er i vekst, noe som blant annet fører til økt etterspørsel etter råvarer til fiskefôrproduksjon. Tradisjonelt sett har marine råvarer som fiskemel vært den viktigste proteinkilden i laksefôr, men tilgangen på fiskemel kan ikke imøtekomme oppdrettsnæringens utvikling. Økende andel av proteinbehovet dekkes nå av vegetabilske råvarer som ofte er importert. Foods of Norway jobber med å utvikle nye fôrkomponenter fra nasjonale ressurser som trær og makroalger. På denne måten kan Foods of Norway bidra til en uavhengig og bærekraftig utvikling av den norske oppdrettsnæringen. 

Gjær er potensielt en god proteinkilde som dessuten inneholder bioaktive komponenter (f.eks. b-glukaner) som kan ha en immunstimulerende effekt. Candida utilis har vist seg å være en proteinkilde hvor også positive helseeffekter har blitt dokumentert. Det er viktig å sørge for at introduksjon av nye proteinkilder i laksefôret ikke forstyrre homeostasen i tarmen hos laks. 

Målet er å undersøke innvirkningen gjær har på tarmhelse hos laks ved å gjennomføre småskala fôringsforsøk hvor laks ble fôret med enten fiskemel, gjær, soyamel eller soyamel kombinert med ulik innblanding av gjær. Morfologien av den bakre delen av tarmen er vurdert ved histologi. Lengde og areal av simple folder er undersøkt ved morfometriske målinger. T-celle populasjonen (CD3- og CD8-positive celler) er visualisert ved hjelp av immunhistokjemi. 

Histologisk vurdering av baktarmen viste at laks fôret med gjær hadde normal morfologi tilsvarende laks fôret med fiskemel. Det var heller ingen statistisk signifikant forskjell i T-cellepopulasjon eller morfometriske målinger mellom gjær- og fiskemelgruppene. Laks fôret med soyamel, enten alene eller i kombinasjon med gjær, viste morfologiske forandringer relatert til enteritt samt at morfometriske målinger viste redusert areal og lengde av enkle folder. Generelt var det en økt T-celle populasjonen hos laks fôret med soyamel både intraepitelialt og i lamina propria. Derimot var antall CD8-positive celler lavere hos laks fôret med soyamel i kombinasjon med gjær sammenlignet med laks kun fôret med soyamel. 

Gjær er en alternativ proteinkilde til fiskemel som viser seg å ha immunmodulerende effekt hos laks med betennelse i tarm.

Some marine organisms foraging low in the food web have a large production potential and can comprise a vast biomass. The exploitation of such organisms through production and harvesting has gained interest in recent years, in part to meet the increasing demand for a new, healthy and sustainable feed sources for finfish aquaculture. The suspension feeding tunicate Ciona intestinalis and the mussel Mytilus edulis are proposed as candidates for large biomass production. In order to model production and ecological carrying capacity for farming these species, we have completed a number of physiological experiments in C. intestinalis including the determination of metabolic costs and the ability of the organism to acquire and assimilate energy for growth from the natural seston throughout the year. The acquisition of the data has involved the development of new methods suitable for the use of natural seston in specific environments, such as the large scale controlled upwelling in the Lysefjord providing us with a natural gradient in seston quality. The experimental data were used to parameterise Scope for Growth (SfG) and Dynamic Energy Budget (DEB) models for C. intestinalis. As previously done for M. edulis these models will be applied to assess production and carrying capacity at aquaculture sites.

C. intestinalis demonstrate highest growth rates when primary production is low. This may, in part, be possible due to a greater retention efficiency of smaller particles by C. intestinalis compered to M. edulis. Laboratory experiments also suggest that C. intestinalis can energetically compensate (i.e. maintain SfG) via increased clearance rate and absorbance efficiency when exposed to low natural seston concentrations. Results from the seston gradient in Lysefjord also possibly suggest that individuals that are settled and naturally acclimatised to low seston concentrations are more adapt at this response than animals naturally acclimatised to higher seston concentrations closer to the upwelling, although seasonal responses in feeding plasticity are less clear.

Laboratory incubations used to parameterise the models suggest that this feeding plasticity in response to food limitation may also help, at least in part, to maintain SfG when C. intestinalis are exposed to combined environmental stressors also associated with climate change (e.g. warming, salinity and acidification). Interestingly, this maintenance of SfG does not necessarily result in the maintenance of growth when under stress and C. intestinalis may divert energy to storage (increasing the carbon content of tissues) while decreasing in size, possibly to increase metabolic efficiency (i.e. the Lilliput effect). This work demonstrates energy available for production is more dependent on feeding plasticity, i.e. the ability to regulate clearance rate and absorption efficiency, in response to environmental stress than on more commonly studied changes in metabolic costs. Such understanding is necessary if we are to safeguard future low trophic production and select appropriate sites for aquiculture.