Fremtiden for dyrkning af tang i havet

Transkript

1 Fremtiden for dyrkning af tang i havet Susan Løvstad Holdt Tangekspert, gæsteforsker Fiskeindustriel Forskning/Division of Seafood Research DTU Fødevareinstituttet suho@aqua.dtu.dk

2 Indhold Introduktion til tang En verden af tang Hvad kan vi bruge tang til Indholdstoffer Konsum Foder energi Biofilter Plads, hvor meget og hvor?

3 Basics Tang / makroalge Seaweed is a loose colloquial term encompassing macroscopic, multicellular, benthic marine algae. The term includes some members of the red, brown and green algae Differentiated into: Thallus: the algal body Lamina/frond: a flattened structure that is somewhat leaf-like Sorus: spore cluster Holdfast: specialized basal structure providing attachment Haptera:finger-like extensions of holdfast anchoring to benthic substrate Figure 1

4 Basics Storage Laminarin (β-1, 3 glucan) Floridian starch (amylopectin like glucan) Cell walls Alginate, fucans, cellulose Agar, carrageenan, xylan, cellulose Starch Mannane, ulvane, xylan, cellulose

5 Basics Tang er kendt for højt indhold af polysaccharider, mineraler og visse vitaminer Alle komponenter varierer med geografi, miljø, årstid og indenfor populationer Proteiner: Generelt lavt indhold: 5-15% af tørvægt Grøn og rød tang: 10-30% Palmaria og Porphyra: op til 47% Fedt: op til 4%, men rig på omega 3-fedtsyrer Polysaccharider: 35-60% Mineraler: Na, K, P, Ca, Mg, Fe, I Vitaminer: Vitamin A, B 1, B 2, B 6, B 12, C, D og E

6 Basics Figure 8. Seasonal variations of alginic acid, mannitol, laminarin and ash content (g/100 g dw)of Laminaria digitata in four locations (Reine, Vardø, Espevær and Ingøy) in Norway during (Jensen and Haug, 1956).

7 Basics Ingen rødder kun holdfasts og hapterer Næringsoptag over hele bladet Ingen brug for havbund Kan derfor produceres i tanke eller på snore Figure 2. (a) Spores from Palmaria palmata settled on vinylon string (2 mm in diam), (b) spores germinated in 3 weeks in nursery tanks with added nutrient and aeration and transferred to the field at this stage, (c) harvestable thalli after 4 months of field cultivation (a-c seeded and cultivated by Maeve Edwards). (d-e) Seeded string with Alaria esculenta coiled around culture rope and (f) Alaria after approximately 120 days culture at sea (Arbona and Molla 2006).

8 Verdens-tang Figure 3. Globally harvested ( ) and cultivated seaweed ( ) in offshore marine and brackish water from (FAO 2008). Figure 4. World seaweed production (without Asia: 12,600,000 metric tonnes) in marine and brackish water, 2006 (offshore; metric tonnes wet weight; FAO 2008).

9 Table 3. Current and potential future uses of seaweeds (free after Indergaard and Jensen 1991). Extraction Fermentation Mechanical treatment Pyrolysis Alginate Methane Vegetables/spices Gas Agar Alcohols Fertilizer supplement Chemicals Carrageenan Esters Fodder/feed supplement Coal Fine chemicals Organic acids etc.

10 Bioraffinaderi High added value products -> low value high volume Pigmenter Medicin og kost supplement Kosmetik Madvare Proteiner - foder Kompositter Fosfor Gødning.. Affald til energi-anvendelse (Westermann, 2009)

11 Gødning Industri in Canada, Irland og Frankrig Øget modstandskraft tykkere cellevægge frisk igen ved genvanding Øget rodvækst Bedre jord struktur Flere mineraler

12 Nye materialer bioplastik biokompositter: glasfiber og kulfiber erstattes af algefibre? nano-materialer batteri af alga-cellulose* *Ingeniøren

13 Kosmetik med alger Effekter Anti rynke (ulvan) Forbliv ung

14 Pigmenter fra algar Israel, Hawaii, Asien, USA 40T DW/ha/år * Astaxanthin 8000 US$/kg PUFA poly unsaturated fatty acid *Klass, 1998.

15 Fødevareingredienser stabilisatorer

16 Fødevareingredienser stabilisatorer Carrageenan E 407 Chondrus crispus T per år Carrageenan (E407): op til 1200 DKR per kg

17 Tang til konsum- mad og snack Asien, Peru, Wales, Irland, Island.. Sundt alle essentielle aminosyrer omega 3 fedt syrer få kalorier mange kostfibre vitaminer og mineraler antioxidanter god smag umami (MSG) bioaktive stoffer

18 Vitaminer og mineraler Tang indeholder flere mineraler en nogen anden fødevare. Dette skyldes hovedsageligt at de i overfladevævet indeholder polysaccharider, der frit og selektivt absorberer inorganiske stoffer fra havvandet.(dette gælder desværre også evt. uønskede stoffer) alle mineraler mennesket har brug for samt spormetaller (Murata and Nakazoe 2001)

19 Bioaktive stoffer

20 Proteiner % DW % DW 5-15 % DW Soy beans: 35 % Fiske foder Øget vækst 1 Bedre farve 2 Bedre smag 6 (25 % tang i foder) Utallige eksperimenter på FCR og PCR osv Mindre behov for fiske mel Husdyr Færre infektioner (smågrise) 3 Større fødselsvægt (får) 4 Bedre uld (får) 5 Større mælkeudbytte (køer) 5 Mindre landbaseret areal til at dyrke foder 1 Ergün et al, Soler-Vila et al, Gardiner et al, Nordic Seaweed Project, McHugh, 2003, 6 Kraan et al., 2010.

21 Table 26. Seaweed species used as feed supplement or replacement. Species of the genera available in Denmark are included. Percentage replaced by seaweed according to the reference compound. Effects of seaweed on test organism are described. Ref= reference. Test organism Species Replacement of feed (%) Effect Ref Sea bass juveniles Gracilaria bursapastoris Protein 10 % No negative consequences on growth performance, nutrient utilisation or body composition a Gracilaria cornea Protein 5 % No negative consequences on growth performance, nutrient utilisation or body composition Ulva rigida Protein 10 % No negative consequences on growth performance, nutrient utilisation or body composition a a Sea bream Ascophyllum nodosum Porphyra yezoensis Ulva pertusa Increased body weight (increased) feed efficiency and muscle protein deposition c Porphyra>Ascophyllu m>ulva Growth and energy composition c Ascophyllum nodosum 0, 2.5, 5 % Increased muscle protein in response to the algae level Response to air-dipping and recovery time from anesthesia with 2- phenoxyethanol d Ulva pertusa Lipid Up to 5 % Not effect growth Accumulated triglycerides Low fatty acid composition Activated lipid mobilization Suppressed protein breakdown e Ascophyllum nodosum Undaria pinnatifida 5 % Improved growth and feed efficiency f Nile tilapia Ulva sp. Lipid 5 % Increased specific growth rate (SGR) Increased feed conversion ratio (FCR) Increased protein efficiency ratio (PER) g Ulva sp. Protein 5 % Increased growth, specific growth rate, FCR and PCR h Rainbow trout Porphyra dioica Protein and lipid Up to 10 % No difference in weight gain and growth performance Increased pigmentation i

22 Aminosyrer Næringsværdien af proteiner vurderes på baggrund af de essentielle aminosyrer og amino acid score er 60 til 100 for alger, hvilket er højere end for proteiner i kornprodukter og grøntsager. Scoren for Porphyra og Undaria er respektiv 91 og 100 og det samme som i animalske produkter. Tang indeholder hovedsageligt: Alanine Aminobutyric acid Taurine Omithine Citruline Hydroxyproline (Arasaki and Arasaki 1983)

23 Aminosyrer Aminosyre-profilen i almindelig fiskefoder viser at profilen af essentielle aminosyrer skal have de højeste koncentrationer af lysine, leucine, valine og arginin (ikke essentiel). - høj værdi Tilstædeværelsen af de essentielle aminosyrer er vigtig, da proteiner ellers ikke kan dannes. Den biologiske værdi af aminosyrerne afhænger af proteinets sammensætning/kombinationen af aminosyrer Inkluderer bioaktive effekter: Phycobili proteiner: antioxidativ effect (Plaza et al 2008) Lectin: blodcelle klumpende (Murata and Nakazoe 2001)

24 Bioraffinaderi Skjånes et al 2007

25 Bio-energi fra tang Bioethanol Søsalat: 1-3 % ved forgæring af C6 sukre* Brunalger: 0,45% (v/v) ved forgæring af laminarin** Salte hæmmer gærcellerne Nye enzymer Nye gærstammer til forgæring af C5 sukre Biogas: Organisk materiale nedbrydes til methan og kuldioxid - 0,2-0,3 l CH4 / g alge VS* - effekt mellem kvæggylle og energiafgrøder* - Brune>grønne>røde - salte hæmmer processen *Bruhn, et al in prep. ** og tabel: Adams, et al, 2009.

26 Bio-energi fra tang Forbrænding af tang Lavere brændværdi end land-afgrøder* MJ kg 1 mod MJ kg 1 ), Højt aske indhold* 8-14% mod 2-6% Højt alkali indhold* tærer kedlerne Kan pelleteres Pyrolyse af tang Pyrolyse = kemisk spaltning af materiale ved høj varme uden ilt Laver flydende brændstof af fast stof Brunalger kan pyrolyseres til brændstof og kemikalier dog bør mineraler og halogener fjernes ved forbehandling *Ross, et al 2008.

27 Marin biomasse Alt dette kræver noget biomasse Status på tangproduktion herhjemme Sukkertang ved Århus Marifood- Rasmus Bjerregaard

28 Marin biomasse 120 m line ud med tang-spirer ved Bisserup havbrug Dyrke økologisk tang Maritimt Knudepunkt Storebælt (MKS)

29 Marin biomasse Høst Flere i DK høster tang og sælger til restauranter og/ eller kosmetik (Mads, Nordshell)

30 Marin biomasse Potentialet Produktion/næringsreduktion in DK per ha 120 T våd vægt (8-12 kg våd sukkertang/m) 17 T tør vægt 4 T C (23% af vv) 14 T CO 2 (3,6 CO 2 / C) 400 kg N 50 kg P ( ha=50*50 km=4 mio T tør vægt)

31 Polykultur Integreret akvakultur -Gødning til anden produktionen -Mindre aftryk på naturen -Øge fiskeproduktionen Til sammenligning vil en opsamling af 10 % af N-udledningen fra Danmarks største og mindste havbrug skulle tilplante hhv. 25 ha og 3 ha med tang (Musholm Lax A/S, ton fisk og Agersø Havbrug, 260 ton fisk per år

32 Hvor? Polyculture in Embayments and Ponds In Yellow Sea region, China J. FANG

33 Plads! (Miljøministeriet, 2010) (Havbrugsrapporten, 2003)

34 Plads! Fremtiden. Kvælstofskvoter?

35 Havvindmølleparker Eksisterende Planlagte

36 Marin Biomasse For Ingen landjord Ingen ferskvand Høje væksthastigheder Høj fotosyntetisk effektivitet Ingen konkurrence med mad og foder Adskillelige high added value produkter Supplement eller erstatning af f.eks. fiskemel Afhjælpning af CO 2, N og P Imod Pladskrævende på havet Store omkostninger med håndtering Våd biomasse Højt saltindhold Ikke-nedbrydelige polysakkarider Ikke-fermenterbare sukre Mangel på specifik teknologi Kostbar dyrkning (i tanke)

37 Konklusioner Dyrkning Det kan lade sig gøre, vi er i gang med at dyrke tang Bedre teknologi, mindre arbejdskrævende Små tang-brug økologiske og ikke-øko Storskala Foder/funktionel foder og mad Lutter positive egenskaber Erstatte proteiner fra fiskemel; mængde eller specifik Venter blot på at komme igang (Buck and Buchholz, 2004a; Buck and Buchholz, 2005)

38 Tangnetværket Tangnetværket har til formål at fremme produktionen, anvendelsen, formidlingen og viden om tang, samt styrke samarbejdet nationalt. Der afholdes tangnetværksmøder og udsendes nyhedsbrevet "Tangnet-nyt, samt mødereferater. Vil du være med sammen med de 120 andre interesserede? -personer fra industri, universitet, organisationer og privatpersoner, der arbejder med og har interesse i tang susan@akvakultur.dk Se mere på: under tangnettet

39