Embed Size (px)
Citation preview
Fremtiden for dyrkning af tang i havet
Susan Løvstad HoldtTangekspert, gæsteforsker
Fiskeindustriel Forskning/Division of Seafood ResearchDTU Fødevareinstituttet
Indhold• Introduktion til tang• En verden af tang• Hvad kan vi bruge tang til
– Indholdstoffer– Konsum– Foder– …energi– Biofilter
• Plads, hvor meget og hvor?
Tang / makroalgeSeaweed 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
Basics
Basics
Storage Cell walls
Laminarin (β-1, 3 glucan) Alginate, fucans, cellulose
Floridian starch (amylopectin like glucan)
Agar, carrageenan, xylan, cellulose
Starch Mannane, ulvane, xylan, cellulose
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 tørvægtGrøn 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, B1, B2, B6, B12, C, D og E
Basics
Figure 8. Seasonal variations of alginic acid, mannitol, laminarin and ash content (g/100 g dw)of Laminaria digitatain four locations (Reine, Vardø, Espevær and Ingøy) in Norway during 1951-1953 (Jensen and Haug, 1956).
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).
Basics
Verdens-tang
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).
Figure 3. Globally harvested ( ) and cultivated seaweed ( ) inoffshore marine and brackish water from 1950-2006 (FAO 2008).
Table 3. Current and potential future uses of seaweeds (free after Indergaard and Jensen 1991).
Organic acids etc.Fine chemicals
CoalFodder/feed supplementEstersCarrageenan
ChemicalsFertilizer supplementAlcoholsAgar
GasVegetables/spicesMethaneAlginate
PyrolysisMechanical treatmentFermentationExtraction
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)
Gødning
Industri in Canada, Irland og Frankrig• Øget modstandskraft
– tykkere cellevægge– frisk igen ved genvanding
• Øget rodvækst• Bedre jord struktur• Flere mineraler
• bioplastik• biokompositter:
– glasfiber og kulfiber erstattes af algefibre?• nano-materialer
– batteri af alga-cellulose*
*Ingeniøren. 14.9.2009
Nye materialer
Kosmetik med alger
Effekter• Anti rynke (ulvan)• Forbliv ung
Pigmenter fra algar
• Israel, Hawaii, Asien, USA • 40T DW/ha/år *• Astaxanthin – 8000 US$/kg• PUFA – poly unsaturated fatty acid
*Klass, 1998.
Fødevareingredienser stabilisatorer
Fødevareingredienser stabilisatorer
Carrageenan (E407):
op til 1200 DKR per kg
Chondrus crispus
150.000 T per år
Carrageenan E 407
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
Vitaminer og mineralerTang 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)
Bioaktive stoffer
• Fiske foder– Øget vækst1
– Bedre farve2
– Bedre smag6 (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
Proteiner10-30 % DW 10-47 % DW 5-15 % DW Soy beans: 35 %
1Ergün et al, 2008. 2Soler-Vila et al, 2009. 3Gardiner et al, 2008. 4Nordic Seaweed Project, 2008. 5McHugh, 2003, 6Kraan et al., 2010.
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 bursa-pastoris
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
a
Ulva rigida Protein 10 % No negative consequences on growth performance, nutrient utilisation or body composition
a
Sea bream Ascophyllum nodosumPorphyra yezoensisUlva pertusa
Increased body weight(increased) feed efficiency and muscle protein deposition
c
Porphyra>Ascophyllum>Ulva
Growth and energy composition c
Ascophyllum nodosum
0, 2.5, 5 % Increased muscle protein in response to the algae levelResponse to air-dipping and recovery time from anesthesia with 2-phenoxyethanol
d
Ulva pertusa LipidUp to 5 %
Not effect growthAccumulated triglyceridesLow fatty acid compositionActivated lipid mobilizationSuppressed protein breakdown
e
Ascophyllum nodosumUndaria 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 lipidUp to 10 %
No difference in weight gain and growth performanceIncreased pigmentation
i
(Arasaki and Arasaki 1983)
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:
AlanineAminobutyric acidTaurineOmithineCitrulineHydroxyproline
Aminosyrer
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)
Bioraffinaderi
Skjånes et al 2007
Bio-energi fra tangBioethanol
– 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
*Bruhn, et al in prep. ** og tabel: Adams, et al, 2009.
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
Bio-energi fra tangForbrænding af tang• Lavere brændværdi end land-afgrøder*
– 14–16 MJ kg1 mod 17–20 MJ kg1),• 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.
Marin biomasse• Alt dette kræver noget biomasse• Status på tangproduktion herhjemme
Sukkertang ved ÅrhusMarifood- Rasmus Bjerregaard
Marin biomasse
120 m line ud medtang-spirer ved Bisserup havbrug
Dyrke økologisk tang
Maritimt KnudepunktStorebælt (MKS)
Marin biomasse
• Høst
(Mads, Nordshell)
Flere i DK høster tang ogsælger til restauranter og/eller kosmetik
Marin biomassePotentialet• 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 CO2 (3,6 CO2/ C)– 400 kg N– 50 kg P
• (250.000 ha=50*50 km=4 mio T tør vægt)
Polykultur
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, 3.000 ton fisk og Agersø Havbrug, 260 ton fisk per år
Integreret akvakultur
-Gødning til anden produktionen
-Mindre aftryk på naturen
-Øge fiskeproduktionen
Polyculture in Embayments and Ponds In Yellow Sea region, China J. FANG
Hvor?
Plads !
(Miljøministeriet, 2010)(Havbrugsrapporten, 2003)
Plads !
• Fremtiden …. Kvælstofskvoter?
Havvindmølleparker
Eksisterende
Planlagte
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 CO2, 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)
KonklusionerDyrkning• Det kan lade sig gøre, vi er i gang med at dyrke tang• Bedre teknologi, mindre arbejdskrævende• Små tang-brug økologiske og ikke-øko• StorskalaFoder/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)
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
Email: [email protected]
Se mere på: www.akvakultur.dk under ”tangnettet”
