Production of microbial protein from brown seaweed and spruce wood and its use as a novel feed ingredient in aquaculture

Abstract

With the world’s rapidly expanding population, it is necessary to provide sustainable and nutritious food. Aquaculture is the world’s fastest growing food production sector and carries with it some major tradeoffs and constraints. It is facing a major sustainability challenge as it is heavily dependent upon marine-derived feedstocks such as fishmeal. With the inevitable increase in the price of fishmeal, declining supply and rising demand, more emphasis has been given to alternative feed sources. The partial replacement of fishmeal with plant based protein sources in the aquaculture has been steadily increasing, however, many of these ingredients can be used as human food directly. Furthermore, the anti-nutritional factors in many plant ingredients can have negative effects in carnivorous fish such as salmonids. Large efforts have been made to develop the technology to produce alternative protein sources by using unicellular microorganisms such as microalgae, yeasts, fungi or bacteria. In this thesis, we have produced microbial protein from Norwegian bioresources such as brown seaweed and Norway spruce that could partially replace fishmeal in the Atlantic salmon diets. The work included characterization of the feedstocks, enzymatic saccharification of seaweed, fermentation for microbial protein production and fish feed trials.

I en verden med en raskt voksende befolkning er det nødvendig å produsere næringsrik mat på en bærekraftig måte. Akvakultur er verdens raskest voksende matproduksjonssektor, noe som medfører store utfordringer. Den står overfor en stor utfordring innenfor bærekraft siden sektoren er sterkt avhengig av marine råvarer som fiskemel. Med den uunngåelige økningen i prisen på fiskemel, fallende fiskebestander og økende etterspørsel, har det vært lagt stor vekt på å utvikle alternative fôrkilder. De siste tiårene har derfor fiskemel blitt erstattet delvis med plantebaserte proteinkilder. Men disse proteinkildene kan også spises direkte av mennesker, og de inneholder dessuten også endel anti-næringsstoffer som kan ha negativ effekt i kjøttetende fisker som salmonider. Det jobbes med å utvikle teknologi for å produsere og bruke encellede mikroorganismer som mikroalger, gjær, sopp eller bakterier som fôringredienser. I denne doktorgraden har vi produsert mikrobielt protein ved å bruke de norske bio-ressursene tare og gran, og brukt dette som en delvis erstatning av fiskemel i laksefôr. Arbeidet omfattet karakterisering av råvarene, enzymatisk sakkarifisering av tare, fermentering for å produsere mikrobielt protein og fôringsforsøk av laks.