Tänk på en ko. Idisslaren omvandlar med hjälp av mikroorganismer i sin vom för oss oätligt gräs till högt värderade livsmedel. Det är ett känt kretslopp, som sker samtidigt som näringsämnen återförs direkt till växtföljden i form av gödsel. Frågan är dock inte vilket substrat som kan användas, utan snarare vilken mikroorganism som passar bäst till just det substratet och under vilka betingelser man ska odla denna för att få avsedd produktion.
Mikroorganismernas roll i ett kretsloppssamhälle är idag självklart för kompost och energi. Från ett livsmedelsperspektiv är ändå konstgödsel redan idag en begränsande faktor för ett effektivt jordbruk, speciellt i resurssvaga områden. I framtiden kommer det att bli nödvändigt att separera mellan olika flöden – dels sådana som ska återvinnas för matproduktion där näringsämnen som kväve och fosfor utgör fokus, – dels flöden som ska skapa bioenergi, där produkten består av kolväten (se bildspel).
Prisad blandning. Foderblandningen Baltic Blend kombinerar återtag av näringsämnen från den övergödda Södra Östersjön genom renat fiskmjöl och/eller renad fiskolja från ekologiskt fiske och musselmjöl från fodermusselodlingar med mikrobmjöl, som i forskarnas försök odlats på sköljvatten från pappersindustrin. Foto: Anders Kiessling.
Mikroorganismer som foder
Mikroorganismer vill, som alla andra organismer på vår planet, skapa nya individer så nära besläktade med sig själva som möjligt, utan att man får negativa inavelseffekter. Hur kan man på ett optimalt sätt kombinera mikroorganismernas ekotjänst när det gäller att ta hand om organiska avfall och producera nytta med hur de producerar näringsämnen som foderresurs? Om man vill att denna biomassa också ska kunna återanvändas till att skapa mat, blir odling av fisk speciellt intressant.
Även om de flesta mikroorganismer generellt sett innehåller protein och fett av önskvärd sammansättning, motsvarande behovet hos människor och djur högt upp i näringskedjan, innehåller mikrobiell biomassa även en hög halt av nukleinsyror, eller arvsmassa, framförallt RNA, som vi säger i dagligt tal. När den bryts ned, omvandlas nukleinsyra till urinsyra, som inte är vattenlöslig. Urinsyran bildar kristaller i vår kropp som – om vi får för mycket av den – i sin tur leder till njursten och gikt. De flesta fiskar är i något livsstadium beroende av mikroorganismer och/eller växt och djurplankton som mat. Därför är fisk naturligt anpassad till sådan föda och kan utan problem äta höga halter av mikrober. Fisken blir härigenom ett ”filter” där för oss oätliga mikrober omvandlas till högvärdigt livsmedel.
Röding och jätteräka
Vi har i försök med rovfiskar som regnbåge, lax och röding utan problem ersatt upp till 50 procent av proteinet från andra källor som fiskmjöl och soja med mikrobmjöl. Med tropiska fiskar som tilapia och även jätteräka är det inget problem att redan idag göra foder som består av 100 procent mikrober. Målet med vårt arbete är att med rätt blandning av mikrober skapa foder till rovfiskar som röding och regnbåge där allt protein och de för fisk speciella ”fiskfetterna” enbart kommer från mikroorganismer som jäst och mikroalger. Många av oss glömmer att det även i naturen är just mikroalgerna som är källan för dessa för oss så nyttiga fetter.
Den foderblandning som vi kallar Baltic Blend kombinerar återtag av näringsämnen från själva recipienten i den eutrofa Södra Östersjön genom renat fiskmjöl och/eller renad fiskolja från ekologiskt fiske och musselmjöl från fodermusselodlingar med mikrobmjöl, som i våra försök odlats på sköljvatten från pappersindustrin. I framtiden kan foderkällorna ändras.
I detta kretslopp återförs näringsämnena till en idag onaturligt näringsfattig miljö, nämligen våra kraftverksmagasin. I dessa vattendrag har dammen lett till en urlakning av näringsämnen med en påföljande kollaps av ekosystemen. Forskare på SLU undersöker just nu om tillförsel av näringsämnen i form av utsläpp från fiskodling faktiskt leder till att ekosystemen i dessa dammar kan få hjälp att återhämta sig och därmed återskapa möjligheter till ett förbättrat fiske och ett mer naturligt ekosystem. Mycket tyder på att fiskodling i dessa dammar faktiskt kan vara en ren miljötjänst.
Miljötjänst? Kraftverksmagasinen har en onaturligt näringsfattig miljö. Kanske tillförsel av näringsämnen i form av utsläpp från en fiskodling kan leda till att ekosystemen hämtar sig och återskapar fisket? Foto: Anders Kiessling.
Växelvarma fiskar
Vi koncentrerar oss idag på att få en grundläggande förståelse av olika mikroorganismers tillväxt på olika typer av substrat och hur det i sin tur påverkar möjligheten för röding och regnbåge att tillgodogöra sig näringsämnena. Arbetet sker i samarbete mellan Sveriges Lantbruksuniversitet och Göteborgs Universitet. Allteftersom vår kunskap ökar och vi får en allt bättre kunskap om vilken organism som bör odlas på vilket substrat, kommer dels behovet av arbete för industriell anpassning att öka, dels matsäkerheten att fokuseras.
Inte för att det finns något problem för konsumenten med att fisken har ätit mikroorganismer, då det är en naturlig del av fiskars föda, utan för att vara säker på att vi inte återför något till maten från det organiska avfallet. Detta är precis samma princip som för att använda gödsel/rötslam som näringsämnen på åkern. Fisk har här en fördel genom att vi människor är varmblodiga och fisken är växelvarm. Med andra ord är det väldigt lite av det som ”trivs” hos oss, som trivs hos fisken, och fisken kan härigenom inte bara omvandla ”icke mat till mat” utan även utgöra en naturlig barriär för oönskade patogener i livsmedlets kretslopp.
Mikroorganismernas snabba tillväxt
Mikroorganismer som bakterier, jäst, mycelsvampar och mikroalger är troligen de mest effektiva producenterna av organiskt material i naturen. E-coli, som är en av de allra snabbaste växande mikroorganismen, kan i teorin producera 72 dubblingar per dygn. Om man en kväll startar med en bakterie, kan man nästa kväll ha 272 bakterier.
Även om detta inte realiseras, på grund av en rad begränsande faktorer, är det en enormt imponerande tillväxtkapacitet som inte matchas av någon annan organismgrupp i naturen. Tillväxten sker på substrat som oftast är oätliga för högre djur och består av avfallsprodukter. Därför är mikroorganismer en förutsättning för att återvinna organiskt kol och näringsämnen som kväve och fosfor i ett fungerande kretsloppsamhälle.
Tills idag har forskning i mångt och mycket fokuserat på mikroorganismernas förmåga att utföra en rad för människan intressanta tjänster, som sträcker sig allt från tillverkning av antibiotika till framställning av whisky och bröd. Forskningsprojektet vid SLU rättar sig mer efter vad mikroorganismerna själva vill, det vill säga fortplanta sig.
Författare
:
Anders Kiessling
är professor vid institutionen för vilt, fisk och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet.