Målene for Foods of Norway – hva skal vi oppnå og hvordan Ås, 10 november, 2015 Margareth Øverland, NMBU NMBU, Ås, 03.09.2015 Margareth Øverland Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1 Bioøkonomien I Foods of Norway skal vi: Øke matproduksjonen, redusere avhengigheten av importerte fôrressurser, maksimere ressursutnyttelsen og derved minimalisere miljøpåvirkningen Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 2 FOODS OF NORWAY – 2015-2023 • Konsortiet: NMBU-IHA, NMBU-IKBM, NMBU-BasAM, NMBU-MatInf; • Internasjonale partnere: Copenhagen Univ., Swedish Univ. of Agric. Sci., Agrifood Research Finland, Århus Univ., Univ. of Minnesota, Univ. of Western Australia, USDA-ARS, USA • Industri: NORTURA, Norilia, ANIMALIA, AQUAGEN, NORSVIN, GENO, TINE, FKF; Norske Felleskjøp, Borregaard, Viken Skog, Yara, Seaweed Energy Solutions, AgriFirm NL • Innovasjon: Norges Bondelag, Innovasjon Norge, NHO mat og drikke, Norsk landbruksamvirke Matsikkerhet – Nasjonal matsikkerhet er sårbar – Og vi har lav selvforsyningsgrad mens husdyrproduktene våre bidrar med 80% av norsk matproduksjon Akvakulturnæringa er i sterk vekst Produksjon av fisk i Norge: 2013: 1.31 millioner tonn 2050, potensiale: 5 millioner tonn Kilde: Olafsen 2012. Utvikling i råvaresammensetning Kilde: Ytrestøyl m fl., 2014, FHL Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 6 Behov for norske fôrråvarer Import av fôrråvarer: - In Norge importerer vi ~900 000 tonn soya pr år - 85% av dette er fra Brasil NMBU i stikkord Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 7 Mikrobielle ingredienser i fôr til fisk og husdyr Bakterier Gjær Mikroalger Methylococcus capsulatus Candida utilis Phaeodactylum, Chlorella, Norsk skog utgjør en stor nasjonal bioressurs  ~ 43% av norsk landareal  Stående biomasse: ~ 912 mill. m3  Store muligheter til verdiskapning  Skogen binder CO2, lagrer grønne karboner, og erstatter svarte karboner NMBU i stikkord Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9 Skogen som råstoff Cellulose Trebiomasse består av (%) Norsk gran Furu Bjørk Cellulose Hemicellulose Lignin 42 41 44 27 27 29 27 27 20 Hemicellulose Verdikjede fra tre til filét Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 11 Kretsløpet NMBU i stikkord Norges miljø- og biovitenskapelige universitet Nye enzymer gjør de grønne bioressursene tilgjengelige Cellulose: Aggregater av mikrofibriller Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 13 Gjær produsert fra trær – en høykvalitets næringskilde Gjærsopp: • ~ 55% protein, 6-10% nukleinsyrer, 2-8% fett • Høg proteinkvalitet Vi har tested ut gjær i forsøk med laks: 1. Torula/ Candida utilis 2. Kluveromyces marxianus 3. Bakegjær/ Saccharomyces cereviciae Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture 402–403, 1–7 Gjennomføring av lakseforsøket • Laksene får 30% gjær i form av tørt mel i fôret: Fiskefôr Fiskelaboratoriet på Ås Fôrrester blir samlet opp Vekst og fôropptak blir målt Gjær produsert fra trær – en høykvalitets næringskilde Gjærsopp: • ~ 55% protein, 6-10% nukleinsyrer, 2-8% fett • Høg proteinkvalitet Vi har tested ut gjær i forsøk med laks: 1. Torula/ Candida utilis 2. Kluveromyces marxianus 3. Bakegjær/ Saccharomyces cereviciae Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture 402–403, 1–7 Proteinfordøyelighet (%) Fordøyelighet av protein hos laks fôret med 30% gjær Source: Øverland et al., 2013, Aquaculture Vekst og fôrfaktor hos laks fôret med 30% gjærsopp Vekst, %/dag Fôrfaktor, kg fôr/kg fisk * * Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture, 402-403, 1-7 Nitrogenavleiring hos laks fôret med gjærsopp Andel nitrogen fra fôret som ender opp i fisken (%) De to beste gjærsoppene ga samme proteinutnyttelse som fiskemel Kilde: Øverland et al.,2013, Aquaculture, 402-403, 1-7 Tarmhelse og funksjonelle ingredienser Planteråvarer gir økt risiko for tarmbetennelse Mage Pyloric caeca Midttarm Baktarm Normal tarm Soyamodellen: Soyamel i fôr til laks gir en doseavhengig inflammasjon i baktarm Soy-induced enteritis Effekt av gjær i fiskefôr med 20% soyamel på tarmhelse • Laks i sjøvann • Startvekt: 107 g • Forsøksperiode: 4 uker Fôr, % Fiskemel Soyamel Gjær, mikroalge Fiskemel Soya Gjær 71 - 51 20 - 30 20 20 Effekt av gjær på histologi i baktarm FM CV CU KM SC SBM Fiskemel Chlorella vulgaris Candida utilis Kluyveromyces marxianus Saccharomyces cerevisiae Soyamel Kilde: Grammes et al., 2013, PLosOne, 8-12, 1-13 Histopathology score Immunohistokjemi – effekt på celledeling (PCNA) i baktarm Kilde: Grammes et al., 2013, PLosOne, 8-12, 1-13 FM Fiskemel CV Chorella vulgaris CU Candida utilis KM Kluyveromyces marxianus SC Saccharomyces cerevisia SBM Soyamel Genekspersjon i baktarm Heat map - KEGG Kilde: Grammes et al., 2013, PlosOne, 8-12, 1-13 25 Effekt på sammensetning av bakterier i baktarm DNA isolation Tarm innhold PCR- DGGE method Cluster analysis FM CV CU KM SC SBM Relative bacterial abundance Fiskemel Chlorella vulgaris Candida utilis Kluyveromyces marxianus Saccharomyces cerevisiae Soyamel Kilde: Grammes et al., 2013, PlosOne, 8-12, 1-13 PCR-DGGE profiles 16 S rRNA; V6-8 region Makroalger som fôr Aktuelle arter Brunalger: Sukkertare, Butare, Fingertare Dyrking gir muligheter: Jevn tilgang på biomasse Økt biomasseproduksjon Økt næringsverdi gjennom prosessering Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 27 Makroalger – mulig råvare i fiskefôr Rødalgen søl (Palmaria Palmata) SINTEF Brunalgen sukkertare (Laminaria saccharina) Grønnalgen havsalat (Ulva lactuca) SINTEF Norges miljø- og biovitenskapelige universitet Makroalger - bruksområder Bruksområder Mat, Binde- og fortykningsmidler Kosttilskudd, Kjemikalier, Fôr, Bioenergi Gjødsel Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 29 Makroalger – karbohydratinnhold – Mannitol • Monomerisk sukkeralkohol (4-16% TS) – Laminaran • Polymerisk glukan (0-34% av TS) – Alginat • Salter av alginsyre (20-45% av TS) • Lineære polysakkarider som består av mannuronsyre- og guluronsyre-blokker • Bindemiddel – Fucoidan • Sulfert polysakkarid i brunalger (3-7% av TS) • Antioksidant / kostholdsprodukt Diverse kilder: e.g. Mentz Indergaard, 2011 Norges miljø- og biovitenskapelige universitet Bioraffinering av makroalger Best mulig biomasse-utnyttelse krever en prosessering gjennom bioraffinering som gir forskjellige produkter med ulikt kvantum og pris. Målrettet bruk i fôr kan gi muligheter for lønnsom bulk-applikasjon Bioreaktor Brunalger Fiskefôr Økt utnyttelse av grovfôr gjennom ny teknologi Vårt mål er å øke næringsverdien av surfor gjennom bruk av mer robuste metoder – mekanisk, termisk og kjemisk-behandling kombinert med ensymteknologi Foto: Internet Økt fôrutnytelse Å øke produksjonen av norsk melk, kjøtt og fisk ved å utvikle mer effektive og robuste husdyr som er tilpassa norske fôrressurser Photo: Landrace pigs, NMBU Fôreffektivitet Funksjonell tarm Ernæring Kjønn & Genetikk FôREFFEKTIVITET Fordøyelseskapasitet Metabolsk effektivitet Miljø & Stell IDENTIFISERE HUSDYR SOM GENETISK SETT ER GODT EGNET TIL Å FOREDLE LOKALE FôRRESSURSER TIL KJØTT OG MELK Finansieringskilde: FeedMileage, BIONÆR, NFR/Foods of Norway EFFEKT PÅ PRODUKTKVALITET Å sikre at de nye fôrråvarer gir norsk mat av høg kvalitet Å undersøke om de nye fôrråvarene påvirker produktkvalitet av husdyrprodukter og fisk Sensorisk kvalitet av grisekjøtt etter lagring Økt harskhet * * Kilde: Øverland et al., 2005, Meat Science Bakteriemel, % Vår nye bioraffinerings-lab som nå er under utvikling 30-l fermenter NMBUs biorefinery lab Hydrolysetanker Nano-filtrering Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 37 Ny forsøksgard ved NMBU i 2015 Nytt fiskelaboratorium ved NMBU i 2015 Prognoser for resultater og innovasjon Forskningsresultater som kan forventes  Nye fôrressurser fra trær, makroalger, gras og animalske restråvarer  Innovativ fôrteknologi  Forbedret fôrutnyttelse og mer robuste husdyr og fisk ved genetisk tilpassing  Høg-kvalitets matprodukter fra norsk landbruk og akvakultur 2015 Oppstart 2018 Forskning og utvikling 2020 2025 Semi-industriell produksjon og evaluering Infrastruktur og kommersialisering Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 40