Search

The large brown seaweeds (kelps) are potential sources of protein for animal feed. They have lower protein contents than most red and green algae, but due to potential for large-scale production, they may represent a significant future protein source. The impact of pH, temperature and polysaccharide-degrading enzymes on the solubility and extraction yields of protein from wet Saccharina latissima biomass was investigated. The protein solubility increased with increasing pH and reached maximum of 23% at pH 11, determined as total amino acids (TAA). The enzyme treatments increased the release of soluble compounds by 30–35%. The highest protein yield obtained was 19%, using a ratio of water to wet seaweed of 1:1 for extraction. Even if the yields can be increased by increasing the water amounts used for extraction, the majority of the protein would remain in the insoluble residue after separation. The strategy for production of a larger quantity of protein-enriched biomass was therefore to maintain the insoluble fraction as the product. A pilot scale production was carried out, also including the red algae Palmaria palmata. In total 750 kg S. latissima and 195 kg P. palmata were processed. The protein content in the product increased from 10 to 20% of dry weight (dw) for S. latissima and from 12 to 28% for P. palmata, with yields of 79 and 69%, respectively. The ash content was reduced from 44 to 26% and from 12 to 5% of dw, respectively, for the two species. The main protein loss was free amino acids, which constituted approximately 10% of TAA in the feedstocks. Less essential than non-essential amino acids were lost, thus, the essential amino acids were enriched in the product.

Dyrking av makroalger (tang og tare) som ingrediens i fôr til husdyr har stor oppmerksomhet verden over. Produksjon av alger skjer i havet og ikke i konkurranse med arealer for produksjon av mat. Makroalger finnes i mange ulike former, størrelse og farger, og sammensetningen avhenger av art, hvor de vokser og årstid. Det tilgjengelige næringsinnholdet er høyere i røde (for eksempel fjørehinne og søl) og grønne (for eksempel havsalat) arter enn brune arter (for eksempel sukkertare og butare). Sammenlignet med røde og grønne arter, har brune arter generelt høy biomasse, men et lavere proteininnhold, og karbohydratene er ufordøyelige for enmaga dyr. Brunalgene har et høyt mineralinnhold, i tillegg til sekundære metabolitter som er interessante. Phlorotanniner er eksempler på slike sekundære metabolitter.

I rapporten er 23 ulike råvarer vurdert ut fra tre kriterier: • Hvor mye råvare kan være tilgjengelig? • Kan råvaren bidra til å dekke det framtidige behovet for protein og EPA/DHA? • Kan dette fremskaffes på en bærekraftig måte til en akseptabel pris? I tillegg er det sett som en fordel at råvarene kan produseres eller høstes i Norge. Etter vurderingen står 7 av 23 råvarekilder igjen som realistiske bidragsytere for å dekke det fremtidige fôrbehovet, hvorav tre er i storskala industriell produksjon Norge har en nasjonal ambisjon om vekst i lakseproduksjonen opp mot 5 millioner tonn i 2050. Dette vil kreve opp mot 6 millioner tonn tørt fôr. Dersom veksten ikke skal dekkes ved økt import av soya, må ca. 75 % av proteinet fremstilles fra andre råvarer og gjennom andre industrielle prosesser enn de vi har i dag. i dag (pelagisk fisk, marint restråstoff og soya), mens fire krever utvikling og/eller oppskalering (mesopelagisk fisk, grasprotein, dyrking av mikroalger og hetero- og kjemoautotrofe mikroorganismer). Spesielt mesopelagisk fisk er en nøkkel til å dekke det framtidige fôrbehovet.

The third newsletter for the research project called “Condensed tannins from Norwegian pine and spruce bark - antiparasitic effects and potential commercial exploitation”

Brown macroalgae (Phaeophyta) hold high potential as feedstock for biorefineries due to high biomass productivity and carbohydrate content. They are, however, a challenging, unconventional feedstock for microbial refining and several processing problems need to be solved to make them a viable option. Pre-treatment is necessary to enhance accessibility and solubility of the biomass components but should be minimal and mild to assure sustainable and cost-effective processing. Here, two routes to pre-treatLaminaria digitata to release polysaccharides were investigated: hot water pre-treatment by autoclaving (121 °C, 20 min or 60 min) and a two-step extraction with mild acid (0.1 M HCl) followed by alkaline treatment. Hot water pre-treatment resulted in partial extraction of a mixture of polysaccharides consisting of alginate, fucoidan and laminarin. After mild acid pre-treatment, alginate was found in the remaining insoluble residues and was extracted in a second step via alkaline treatment using Na2CO3 (0.15 M) at 80 °C and CaCl2 (10%) for the precipitation. In addition to carbohydrates, a fraction of other components such as proteins, phenolic compounds, minerals and trace elements was detected in the extracts. Cultivation of the thermophilic bacterial strains Rhodothermus marinus DSM 16675 and Bacillus methanolicus MGA3 (ATCC 53907) in media supplemented with the respective extracts resulted in growth of both strains, indicating that they were able to utilize the available carbon source for growth. R. marinus displayed the highest cell density in the medium containing the extract from acid pre-treatment, whereas B. methanolicus growth was highest with the extract from hot water pre-treatment.

Coccidiosis is a serious disease in Young lambs in Norway. Resistance against Commercial anticoccidial chemicals have been demonstrated in conventional sheep farming. Condensed tannins (CT) from plant material have showed effect against nematodes and coccidia in former studies. In this study, etrxacts from Norwegian spruce bark was tested against Emeria spp in young lambs. The extract had a significant effect on the development of coccidia.

Utilisable crude protein (uCP), methane (CH4) production and other fermentation parameters were analysed in vitro for a diet in which grass silage was replaced by different levels of seaweed protein fractions prepared from three seaweed species: Saccharina latissima, Alaria esculenta and Palmaria palmata. Ten fractions from these three species in which the protein content had been increased and the salt content reduced by simple processing were tested, with inclusion levels in the diet based on the nitrogen content of the fractions. Following an extraction procedure, four fractions from Saccharina latissima, three from Alaria esculenta and one from Palmaria palmata, were gradually included in the diet by replacing high quality silage with approximately 0, 0.15, 0.30 and 0.45 g/g DM, while two high-protein fractions of Palmaria palmata were tested at replacement levels of 0, 0.075, 0.15 and 0.225 g/g DM. To estimate fermentation parameters, 500 mg of each diet were incubated in bottles with 60 mL buffered rumen fluid. Estimated uCP increased linearly with increasing replacement rate of grass silage with seaweed protein fractions (from 158 g/kg DM to 206 g/kg DM on average for all fractions). Increasing protein fraction from the brown seaweed Saccharina latissima in the diet significantly increased true organic matter digestibility (OMD) (from on average 0.786 to 0.821). Organic matter digestibility decreased with increasing level of Alaria esculenta fractions (from on average 0.785 to 0.733), which also gave a linear decrease in CH4 production (from on average 45.3 to 38.5 mL/g organic matter). As a result of decreased CH4 production and OMD, total volatile fatty acid concentration decreased with increasing level of Alaria esculenta fractions (from on average 69.5 to 63.0 mmol/L). Thus, positive and species-specific effects of seaweed on estimated uCP and fermentation parameters were observed in vitro when protein fractions remaining after an extraction procedure on seaweed partly replaced grass silage in the feed ration. In vitro evaluation of utilisable crude protein and methane production for a diet in which grass silage was replaced by different levels and fractions of extracted seaweed proteins

The second Newsletter for the research project called “Condensed tannins from Norwegian pine and spruce bark - antiparasitic effects and potential commercial exploitation”

Gastrointestinal nematodes (GIN) in sheep are a common cause of reduced animal welfare and performance, and thus, high economical losses. The emerging drug resistance in GIN prompts for new methods in combating infections. Several studies have indicated an anti-parasitic effect of tannin-rich plants when included in the diet. The objective of this study was to assess the potential in vitro anthelmintic efficacy of tannin-rich extracts from bark of common Norwegian trees (spruce and pine) against GIN of sheep.

Thraustochytrids are unicellular, marine protists, and there is a growing industrial interest in these organisms, particularly because some species, including strains belonging to the genus Aurantiochytrium, accumulate high levels of docosahexaenoic acid (DHA). Here, we report the draft genome sequence of Aurantiochytrium sp. T66 (ATCC PRA-276), with a size of 43 Mbp, and 11,683 predicted protein-coding sequences. The data has been deposited at DDBJ/EMBL/Genbank under the accession LNGJ00000000. The genome sequence will contribute new insight into DHA biosynthesis and regulation, providing a basis for metabolic engineering of thraustochytrids.

SINTEF har en konsernsatsing innenfor systembiologi og dette omfatter blant annet forståelse og bekjempelse av biofilmer. Biofilm kan forårsake skader innenfor medisin, matindustri, havbruk og industri. På en annen side kan biofilmer utnyttes positivt innenfor for eksempel biologisk vannrensing.Formålet med denne oppgaven har vært å etablere relevante teknikker for å studere biofilm. Dette har omfattet utprøving av ulike dyrkingmetoder, samt studier av effekt av dyrkingsbetingelser på biofilmdannelse. Pseudomonas aeruginosa benyttes som modellorganisme i SINTEFs prosjekt, og arbeidet i denne oppgaven har vært utført med den samme organismen. Biofilm ble dyrket i brønnplater og i reaktorer. I tillegg ble det etablert metode for å kvantifisere mengde biofilm, samt etablert metoder for å studere biofilm ved hjelp av konfokalmikroskopi og for studier av genuttrykk ved RT-PCR analyser.Videre ble det valgt å studere produksjon av sekundærmetabolitten pyocyanin i P. aeruginosa. Det ble undersøkt hvilke vekstbetingelser som gir lav og høy produksjon. Disse betingelsene ble videre benyttet til å undersøke uttrykk av gener involvert i pyocyaninsyntese, både planktonisk (frie celler) og i biofilm. I tillegg har oppgaven inkludert undersøkelse av mediets effekt på biofilmdannelse, produksjon av pyocyanin og uttrykk av utvalgte gener. Disse genene involverer gener som inngår i biofilmdannelse, pyocyaninproduksjon og qourum sensing. Det ble valgt å benytte stammene P. aeruginosa PAO1 og P. aeruginosa PA14 i oppgaven. Stammene ble sammenlignet med hensyn på pyocyaninproduksjon, planktonisk vekst og biofilmdannelse.Etablering av teknikker for å studere P. aeruginosa biofilm viste at det ble mulig å studere biofilm i brønnplater og reaktor, men at forbedring og optimalisering av metodene er nødvendig. Det ble vist at P. aeruginosa PAO1 hadde større veksthastighet enn P. aeruginosa PA14. P. aeruginosa PA14 produserte mest pyocyanin og hadde høyest uttrykk av gener involvert i syntese av pyocyanin (phzM og phzS), både planktonisk og i biofilm. Forskjeller i biofilmdannelse ble vist ved at slimdannelse ble sett hos P. aeruginosa PAO1, mens hos P. aeruginosa PA14 ble aggregatdannelse sett.Både forsøk med planktoniske celler (frie celler) og biofilmforsøk viste at fosfatbegrensning inntrer tidligere ved dyrking av P. aeruginosa PAO1 enn ved dyrking av P. aeruginosa PA14. Fosfatbegrensning ga økt pyocyaninproduksjon, men nedsatt biofilmdannelse. Det ble vist at pyocyaninproduksjon initieres i tidlig stasjonærfase for vekst av planktoniske celler og i tidlig biofilmutviklingstrinn. RT-PCR-resultater har vist at genet phzS, som inngår i siste trinn i syntese av pyocyanin, varierer mer med dyrkingsbetingelser, enn det phzM, som inngår i tidligere trinn gjør.

Bioenergi er et viktig alternativ for erstatning av petroleumsbasert drivstoff, men det er fremdeles et stort behov for forskning og utvikling av prosesser som kan bedre dagens teknologi. Bioenergi inkluderer blant annet biogass, biodiesel og bioetanol. Disse kan brukes som drivstoff og kan bidra til å redusere utslippene av drivhusgass fra transportsektoren. Utnyttelse av marin biomasse for bioenergiproduksjon er av særlig interesse, da det ikke avhenger av landareal og ferskvann for dyrking. Brunalger er marine alger med høyt innhold av karbohydrater og høy produktivitet. De akkumulerer karbohydratene mannitol og laminaran som opplagsnæring, og alginat er en svært viktig strukturkomponent i algene. Forskning viser at laminaran og mannitol kan fermenteres til etanol, men lite er gjort for å se på muligheter for også å omdanne alginatet til bioetanol og på den måten øke utbyttet av prosessen. Bioenergi fra marine alger er med dagens teknologi ikke konkurransedyktig på grunn av høye kostnader og lavt utbytte.Målet med oppgaven var å finne og karakterisere alginatdegraderende bakteriestammer med fermentativ metabolisme, og helst etanolproduksjon. Dette ble gjort ved å velge ut bakteriestammer med stort potensial for vekst på alginat fra isolerte og innkjøpte stammer. Det ble videre utført en rekke vekstforsøk med de utvalgte stammene på alginat, mannitol og glukose, med ulik begrensning av oksygentilførsel. Fermenteringsprodukter og substratkonsentrasjon ble bestemt ved hjelp av høypresisjonsvæskekromatografi (HPLC) og enzymatisk alginatanalyse. Det var også et ønske om å identifisere enzymer og eventuelt gener for alginatdegradering og fermenteringsspor. Alginatdegradering og ekstracellulære enzymer ble karakterisert ved hjelp av høypresisjon anionbytter-kromatografi med pulsamperiometrisk deteksjon (HPAEC-PAD). Intracellulære enzymer antatt involvert i alginatomsetting ble forsøkt påvist med DNA ekstraksjon og amplifisering med polymerasekjedereaksjon (PCR).De innledende forsøkene viste at mange av de isolerte stammene kunne utnytte alginat som vekstmedium. Både kråkebolletarm og råtnende tare viste seg å være gode kilder for alginatdegraderende bakteriestammer. Alle bestilte bakteriestammene kunne utnytte alginat. Av de utvalgte stammene som ble analysert videre hadde kun en stamme etanolproduksjon. Denne produserte etanol fra glukose og mannitol, men ikke fra alginat. Fra mannitol økte etanolutbytte når oksygentilførselen ble begrenset, og høyest oppnådde utbytte uten optimalisering var 0,23 g/g. Årsaken til at stammen ikke produserte etanol fra alginat var mest sannsynlig at redoksreaksjonen fra alginat til etanol ikke er balansert. Ekstracellulære alginat lyaser i de utvalgte stammene ble identifisert, og HPAEC-PAD analysen viste en nedbryting til hovedsakelig di- og tirmerer med den umettede uronsyren 4-deoxy-5-ketouronsyre som endegruppe. Videre intracellulært nedbrytingsspor lyktes ikke å identifisere, men nedbryting av umettede uronsyrer og dårlig vekst på andre uronsyrer styrket hypotesen om en direkte omdanning til 2-keto-3-deoxy-D-glukoat.Resultatene viste at en av hovedutfordringene med produksjon av bioetanol fra tare og alginat er å balansere nedbrytingssporet fra alginat til etanol. Mer detaljerte fermentorforsøk med alginatdegraderende og etanolfermenterende stammer kan gi svar på om det er praktisk og økonomisk mulig med en produksjon av bioetanol fra tare der alginat inkluderes. Det vurderes nå muligheter for utvikling av et bioraffineri, hvor etanolproduksjon fra karbohydratene mannitol og laminaran kan kombineres med at resten av materialet utnyttes, eksempelvis til biogass. Dette kan vise seg å være en bedre mulighet enn fermentering av alginat til etanol.

Dårlig overlevelse av fiskelarver grunnet sykdomsutbrudd er et stort problem innen akvakultur. Dette er i stor grad forårsaket av opportunistiske bakterier som blomstrer opp når fôr tilsettes i store mengder. Et forsøk på å bekjempe sykdommene har vært bruk av antimikrobielle midler, men dette har ført til at bakterier har utviklet resistens mot slike midler. Det er derfor ønskelig å redusere bruken av disse midlene, og flere alternative metoder har blitt prøvd ut. Deriblant har bruk av både vaksiner og immunstimulerende agenter vist seg å være vellykket innen akvakultur. En annen metode, med stort potensial for å kunne kontrollere potensielle patogene stammer, er bruken av gunstige eller probiotiske bakterier. Probiotika virker ved å gi en helsefremmende effekt på vertsorganismen, og kan i tillegg utkonkurrere patogene bakterier. Tilsats av prebiotika, som er ufordøyelige komponenter, favoriserer vekst av probiotiske stammer og danner ugunstige miljø for patogene stammer.I denne oppgaven ble potensielle probiotiske bakterier for bruk til torskelarver karakterisert. Bakteriene som ble benyttet var isolert fra torskeyngel gjennom et prosjekt i SINTEF, og var karakterisert ved klassiske, mikrobiologiske metoder, i tillegg til sekvensering av deler av 16S rRNA-genet. Isolatene ble i oppgaven videre karakterisert med hensyn på probiotiske egenskaper under ulike vekstvilkår, både i renkultur, ko-kultur og blandingskultur. Denaturerende gradient gelelektroforese (DGGE), som er en metode for å analysere genetisk diversitet innen mikrobielle samfunn, ble benyttet for å karakterisere vekst i blandingskulturer. For å påvise eventuelle degraderings- og fermenteringsprodukt ble høytrykksvæskekromatografi (HPLC) benyttet. To patogene stammer ble inkludert i oppgaven; Vibrio anguillarum (V. anguillarum) HI 610 (også kalt Listonella anguillarum) og Marinomonas sp.Det ble påvist probiotiske egenskaper hos stammene som ble undersøkt i denne oppgaven, in vitro. Egenskapene inkluderte evne til vekst på prebiotiske substrat, evne til å utkonkurrere eller hemme patogene stammer, evne til adhesjon til mukus og vekst under anaerobe forhold. Ingen av stammene ble vist å være patogene for torskelarver. Kandidatene som ble vist å ha flest av de probiotiske egenskapene var av slektene Photobacterium, Pseudoalteromonas, Marinomonas, Vibrio og Shewanella. Det er ikke alltid at in vitro studier gjengis in vivo, og motsatt. Det bør derfor utføres in vivo forsøk på de beste kandidatene for å bekrefte at de virkelig er probiotiske.