Forskare från Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) och Temasek Polytechnic har framgångsrikt ersatt hälften av fiskmjölsproteinet i kosten för odlad asiatisk havsabborre med ett "encelligt protein" odlat från mikrober i sojabönsavloppsvatten, vilket banar väg för mer hållbart fiskodlingsmetoder. Resultaten publiceras i tidskriften Scientific Reports .
Användningen av ett odlat protein är nytt för vattenbruksproduktionen, säger forskarna från Singapore Center for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE) som leder NTU:s ansträngningar i studien, och Temasek Polytechnics Aquaculture Innovation Center (AIC).
Odlade vattenbruksarter är mycket beroende av foder från vildfångad fisk, känd som fiskmjöl, vilket inte är hållbart och bidrar till överfiske av haven.
Encellsprotein, ett hållbart alternativ, kan odlas från livsmedelsförädlingsvatten. I synnerhet innehåller avloppsvattnet från sojabönbearbetning organismer med probiotisk potential som är avgörande för en sund fisktillväxt.
Avloppsvatten från livsmedelsindustrin är fritt från patogener och andra föroreningar, vilket gör dem lämpliga för odling av mikrober. Normalt efter bearbetning släpps avloppsvattnet ut och rinner in i en avloppsvattenåtervinningsanläggning. Dess näringsämnen återvinns inte, vilket resulterar i en förlorad möjlighet att maximera resursanvändningen.
Medförfattare till studien, Dr. Ezequiel Santillan, senior forskare vid SCELSE, sa:"Vår studie representerar ett betydande steg framåt i hållbara vattenbruksmetoder. Genom att utnyttja mikrobiella samhällen från sojabönsbehandlingsavloppsvatten har vi visat möjligheten att producera encellsprotein som en livskraftig alternativ proteinersättning i fiskfoder, vilket minskar beroendet av fiskmjöl och bidrar till hållbarheten för vattenbruksindustrin."
Det gemensamma forskarteamet sa att deras avfall-till-resurs-strategi tar itu med livsmedelssäkerhet och minskning av avfall, vilket stöder utvecklingen av en cirkulär ekonomi med noll avfall som beskrivs i FN:s Parisavtal.
Studien är också i linje med AIC:s fokus på att förbättra livsmedelssäkerhet och motståndskraft. Med vattenbruksindustrins mål att tillgodose 30 % av Singapores totala näringsbehov till 2030, har AIC aktivt kämpat för intensiv vattenbruksproduktion med innovation och teknologi.
För att demonstrera sitt tillvägagångssätt lade teamet till sojabönsbehandlingsvatten från ett livsmedelsföretag i Singapore till bioreaktorer – en kontrollerad miljö för biologiska och kemiska reaktioner – för att odla encellsprotein.
Bioreaktorerna i laboratorieskala drevs i upprepade cykler med kontrollerad näringsämne och låg lufttillförsel (mikroaeroba förhållanden) i över fyra månader vid 30°C. Dessa förhållanden tyder på att teamets metod lätt kan reproduceras vid omgivningstemperaturer i tropiska regioner som Singapore, vilket ytterligare minskar fiskmjölsproduktionens miljöavtryck.
Efter att ha producerat sitt encelliga protein matade forskargruppen två grupper av unga asiatiska havsabborre under 24 dagar. Den ena gruppen fick en konventionell fiskmjölsdiet, medan den andra gruppen fick en diet med hälften vanligt fiskmjöl och hälften encellsprotein. Båda dieterna gav samma mängd näringsinnehåll för den unga fisken.
I slutet av experimentet utvärderades tillväxten av båda grupperna och forskare fann att fisken hade vuxit lika mycket. Intressant nog visade gruppen fiskar på den nya dieten mer konsekvent och mindre varierande tillväxt än den traditionella dietgruppen.
NTU-professor Stefan Wuertz vid School of Civil and Environmental Engineering och SCELSEs biträdande centerdirektör sa:"Fynden tyder på att dieter som inkluderar encellsprotein kan hjälpa fisk att växa mer enhetligt, och att utforska hur denna diet påverkar fisk på en djupare nivå kan vara intressant. för framtida forskning.
Ännu viktigare är att vår studie framgångsrikt har visat potentialen för att omvandla avloppsvatten från sojabönor till en värdefull resurs för vattenbruksfoder, vilket bidrar till övergången till en cirkulär bioekonomi."
Medansvarig utredare för studien, Dr. Diana Chan, chef för Aquaculture Innovation Center vid Temasek Polytechnic sa:"Resultaten av våra tester för fiskutfodring är lovande för vattenbruksindustrin och erbjuder en alternativ proteinkälla för att möta det ökande behovet av att ersätta fiskmjöl som har blivit mycket kostsamt och ohållbart i utbudet."
För sina nästa steg kommer forskargruppen att genomföra försök under längre tillväxtperioder med högre ersättningsnivåer för fiskmjöl. Forskare kommer också att utöka studien till att omfatta ytterligare vattenbruksarter och olika typer av avloppsvatten från livsmedelsförädling.
Mer information: Ezequiel Santillan et al, Mikrobiellt samhällsbaserat protein från sojabönbearbetningsvatten som en hållbar alternativ fiskfoderingrediens, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-51737-w
Journalinformation: Vetenskapliga rapporter
Tillhandahålls av Nanyang Technological University
