Óhefðbundnir próteingjafar í fiskeldisfóður

verkefnastjóri MATÍS

Þang og þari við Íslandsstrendur.

Aðgengi að hágæða, sjálfbært framleiddum próteinum verður sífellt takmarkaðra vegna fólksfjölgunar, aukins þrýstings á náttúruauðlindir og loftslagsbreytinga. Á sama tíma hefur eftirspurn eftir próteini á heimsvísu aldrei verið meiri. Til að mæta aukinni eftirspurn verður núverandi próteinframleiðsla að tvöfaldast fyrir árið 2050. Evrópa er ekki sjálfbær þegar kemur að próteinframleiðslu, en 70-80% af fóðurpróteinum álfunnar er innflutt, að mestu frá Suður-Ameríku. Þessi staðreynd hefur beint sjónum að fæðuöryggi og almennri samkeppnishæfni Evrópu. Neikvæð áhrif próteinframleiðslu nútímans eru að mestu leyti tengd verksmiðjubúskap sem orsakar víðtæka losun gróðurhúsalofttegunda, óhóflegri notkun lands og vatns og tapi á líffræðilegum fjölbreytileika. Til þess að mæta áætlaðri framtíðareftirspurn eftir próteini munu núverandi framleiðsluaðferðir setja aukinn þrýsting á auðlindir heimsins og leiða til frekari losunar gróðurhúsalofttegunda. Það er því afar mikilvægt að finna og þróa sjálfbæra próteingjafa sem hægt er að framleiða í magni sem mætir vaxandi eftirspurn matvæla- og fóðuriðnaðarins. En hvernig skilgreinum við nýja eða óhefðbundna próteingjafa (e. alternative proteins)? Hvað er það sem gæti talist til þessara próteina? Mikilvægt er að auka það val sem við höfum þegar kemur að sjálfbærum matvælum og fóðurhráefnum. Eins og fram hefur komið er eitt af stærstu verkefnum vísindasamfélagsins að þróa prótein sem framleitt er á sjálfbæran hátt, þar sem við göngum ekki á auðlindirnar og þar sem við nýtum að megninu til efni sem nú er vannýtt. Sem dæmi má nefna framleiðslu á skordýrum, en það er iðnaður í örum vexti. Skordýrin eru alin á lífrænum úrgangi sem í flestum tilfellum kemst ekki aftur inn í næringaefnahringrásina. Þannig er mögulegt að framleiða hágæða prótein úr þeim úrgangi sem nýtist lítið eða ekkert, með litlum umhverfislegum tilkostnaði. Matís hefur á undanförnum árum komið að og leitt töluverðan fjölda af rannsóknarverkefnum sem tengjast þessu málefni á einn eða annan hátt. Hlutverk Matís er margþætt en snýr meðal annars að því að tryggja matvælaöryggi og sjálfbæra nýtingu umhverfisins með rannsóknum, nýsköpun og þjónustu en einnig að efla samkeppnishæfni íslenskra afurða og atvinnulífs. Fiskeldi sem ein grein matvælaframleiðslu hefur vaxið mikið á undanförnum árum innanlands sem erlendis og eru vaxtarmöguleikarnir gríðarlegir. Til þess að mögulegt sé að stækka greinina enn frekar er mikilvægt að rannsaka gæði og eiginleika fjölbreyttra próteingjafa og prótein-framleiðsluaðferða. Rannsóknir síðustu ára hjá Matís hafa gefið vísbendingar um notkunarmöguleika fjölbreytts efniviðs og hér á eftir verður farið yfir hvers kyns prótein og hvaða framleiðsluferlar hafa helst verið í deiglunni og hvers vegna þau hafa orðið fyrir valinu.

Skordýr

Skordýr sem fæða handa mönnum komust almennilega á dagskrá í hinum vestræna heimi eftir útgáfu skýrslu Matvæla- og landbúnaðarstofnunar Sameinuðu þjóðanna (FAO), Edible Insects: Future prospects of food and feed security, árið 2013. Skýrslan vakti gríðarlega athygli og með

henni komust skordýr til fóður- og fæðuframleiðslu inn í meginstraum vísinda og fjölmiðlaumfjöllunar. Í skýrslunni er bent á að skordýr hafi verið hluti af næringaruppsprettu mannkyns um langa hríð. Í dag er talið að skordýr séu hluti af fæðu tveggja milljarða manna. Í flestum þjóðfélögum hins vestræna og norðlæga heims ríkir hins vegar andúð á neyslu þeirra, og jafnvel tilvist. Skýrsla FAO bendir einmitt á að ræktun skordýra stendur annarri kjötframleiðslu framar hvað varðar áhrif á umhverfi og auðlindir, þó ýmislegt sé enn órannsakað þar. Ræktun skordýra þarfnast almennt minna landsvæðis, minna af vatni og orku. Ef fæða skordýranna er lífrænn úrgangur eða hliðarstraumar annarrar matvælaframleiðslu sem annars ekki nýtist, er losun gróðurhúsalofttegunda að auki töluvert minni. Óvíst er hvernig margir Vesturlandabúar munu bregðast við þessari þróun en ljóst er að einhvers staðar verður að byrja. Skordýr er hægt að nota sem uppsprettu næringar fyrir dýr sem alla jafna eru ræktuð fyrir framleiðslu á hefðbundnara próteini eins og fisk, eða sem innihaldsefni í önnur matvæli eins og brauð, súpur, pestó og fleira. Sú skordýrategund hefur verið einna mest rannsökuð á undanförnum árum í Evrópu og Norður-Ameríku til ræktunar í fóður og matvæli er hin svokallaða svarta hermannafluga (Hermetia illucens). Þessi fluga, eða lirfa flugunnar öllu heldur, hefur gríðarlegan vaxtarhraða, getur nýtt margvíslegt hráefni til vaxtar og hefur heppilegt næringarinnihald. Flugan sjálf neytir ekki matar og er hún því ekki smitberi, sem er stór kostur. Þessi tegund þrífst eingöngu við hátt hita- og rakastig og mundi því ekki þrífast í íslenskri náttúru, en gæti verið heppileg til ræktunar innanhúss. Þetta er sú tegund sem hefur verið mest rannsökuð á Íslandi hvað varðar ræktun á skordýrum í fóður eða matvæli. Matís hefur stundað rannsóknir á skordýrum í fóður eða fæðu frá árinu 2012. Fyrirtækið flutti inn svörtu hermannafluguna og gerði allnokkrar tilraunir á mismunandi æti fyrir lirfuna, kannaði vaxtarhraða og næringarinnihald. Niðurstöður leiddu í ljós að hægt er að hafa mikil áhrif á næringarinnihald lirfanna með mismunandi æti ásamt því að lirfan er gríðarlega öflug í niðurbroti úrgangs og umbreytir hún ætinu í hágæða prótín og fitu. Hún hentar því vel sem hráefni í fóður fyrir dýr og í matseld. Matís hefur síðan þá tekið þátt í og leitt nokkur norræn og evrópsk rannsóknarverkefni með það að markmiði að þróa og prófa skordýr sem hráefni í fóður fyrir eldisfisk og í matvæli.

Örþörungar

Örþörungar eru ljóstillífandi einfrumu lífverur sem að vaxa í vatni og sjó og búa með því til lífræn efni úr ólífrænum með hjálp sólarljóss. Til þess þurfa þeir einungis koltvísýring, sólarljós, vatn og nokkur næringarefni. Það eru til margar tegundir af örþörungum, þeir eru hluti af fæðukeðjunni og eru mjög næringarríkir. Mikil aukning er í ræktun örþörunga á heimsvísu og á Íslandi en afurðirnar eru að mestu notaðar í snyrtivörur eða fæðubótarefni en einnig í fiskafóður. Margir örþörungar eru ríkir af Omega-3 fitusýrum, sem eru mikilvægar fyrir heilbrigðan vöxt og lifun á frumvaxtarstigi fiska, krabbadýra og lindýra. Til viðbótar eru margar tegundir ríkar af próteinum sem nýta má í fóður fyrir fisk. Matís hefur undanfarin 6 ár stundað rannsóknir á nýtingu örþörunga í fóður fyrir eldisfisk með innlendum og erlendum aðilum. Bæði hefur nýting Omega-3 fitusýra og próteins verið skoðuð en einnig framleiðsluferli og eftirvinnsla afurðanna til að bæta ferla og efnainnihald. Framleiðsla hefur verið dýr í sögulegu samhengi og hefur þetta því ekki þótt hagkvæmt til notkunar í fiskeldi. Með nýjum aðferðum og bættri tækni má framleiða þessa þörunga á hagkvæmari hátt. Matís hefur meðal annars starfað með VAXA frá stofnun fyrirtækisins

Lirfur svörtu hermannaflugunnar henta vel til fóðurgerðar (mynd: Shutterstock.com).

en þar eru framleiddir prótein- og fituríkir örþörungar. Fyrirtækið er staðsett á Hellisheiði og verksmiðjan nýtir til framleiðslunnar útblástur koltvísýrings frá virkjuninni sem og heitt vatn og kalt vatn á lóðréttum einingum, og sparar þar með notkun á landi og aðrar auðlindir.

Einfrumuprótein (e. single cell protein)

Einfrumuprótein verður til þegar bakteríur eða sveppir brjóta niður og gerja lífrænt hráefni sem svo er þurrkað og úr verður próteinríkur massi. Ferlið gengur út á að nota líftæknilegar aðferðir og efnaaðferðir til að brjóta niður ýmsa þætti í vannýttum auðlindum, og búa þar með til verðmætari afurðir. Matís og evrópskir samstarfsaðilar hafa komist að því að mikið er af vannýttum afurðum í skógrækt. Einkum er um að ræða við sem fellur til við grisjun, greinar, afhögg, kurl og spæni, og timbur sem af einhverjum ástæðum er ekki nýtanlegt. Í einfaldri mynd er sellulósi, hemí-sellulósi og lignín í timbrinu brotið niður í frumeindir þess í efnaferli; sexsykrur og fimmsykrur. Eftir stendur lignínið sem hliðarafurð og er ekki búið að finna leiðir til að nýta það fyllilega, en unnið er að því í þessum verkefnum og öðrum sambærilegum. Niðurbrotssykrurnar eru notaðar sem orkugjafi fyrir sveppi og/eða bakteríur. Með gerjuninni fæst einfrumungur sem nota má við framleiðslu á fiskafóðri. Í verkefnum Matís hefur gersveppurinn Torula verið prófaður með góðum árangri. Afurðin er próteinrík og með mjög góða amínósýru samsetningu. Þetta hráefni hefur verið reynt í fóðri fyrir lax, bleikju og tilapíu með góðum árangri. Þessi nýja tegund sem unnin er úr timburafurðum gæti í fyllingu tímans skipt miklu máli ef rækta má tré og vinna úr hliðarafurðum nýtingu skóga hráefni í fiskafóður og gæti það dregið úr umhverfisálagi vegna fóðurframleiðslu og fiskeldis í heiminum. Einnig má nefna að Matís tekur nú þátt í verkefnum þar sem einfrumuprótein fyrir fiskafóður sem byggja á gersveppum (yeast) og þráðasveppum (fungi) verða framleidd úr afgangs sterkju og beta-glúkonum úr hliðarafurðum kornræktar. Þetta er mikilvægt í því samhengi að með hlýnandi loftslagi er auðveldara að rækta korn hér á Íslandi og búist er við að kornrækt muni stóraukast á næstu árum og þar með úrgangur og hliðarafurðir sem henni fylgir. Framleiðsla próteingjafa í fiskeldisfóður úr hliðarafurðum kornræktar verður því hluti af lífhagkerfi framtíðarinnar.

Fiskeldiskví á vestfjörðum (Mynd: Arctic fish)

Þang

Þang hefur verið notað sem bætiefni í fóður fyrir búfé, m.a. fyrir kindur og alifugla. Hlutfall próteina í þangi og þara er mismunandi eftir fylkingum og tegundum. Brúnþörungar, sem algengastir eru við Íslandsstrendur, eru með tiltölulega lágt hlutfall próteina og henta því ekki vel sem próteingjafar í fóður. Hlutfall próteina í sumum tegundum rauðþörunga getur verið nokkuð hátt og svipar prótein magn t.d. Porphyra tegunda því sem gerist í soyamjöli. Matís hefur rannsakað prótein magn og vinnslu próteina í sölvum (P. palmata) og sýnt fram á að unnt er að hagnýta próteinin úr þeim. Matís hefur einnig rannsakað og þróað afurð úr gerjuðu þangi, súrþangi (brúnþörungum), sem notuð var sem fæðubótarefni í fóður fyrir fiskeldi. Sýnt var fram á að súrþangið hefur prebiotic eiginleika sem kemur fiskinum að gagni. Niðurstöðum verkefnisins var lýst í Sjávarafli, desember 2020 4.tbl 7.árg. Áframhaldandi rannsóknarvinna á nýjum eða óhefðbundnum próteingjöfum er afar mikilvæg fyrir matvælaöryggi, sjálfbærni og minnkun umhverfisáhrifa á Íslandi og í heiminum öllum. Nýsköpun er undirstaða framþróunar í þessum efnum og athyglisvert verður að fylgjast með þegar notkunin fer að ryðja sér til rúms á almennum mörkuðum.