© WALDLAND, AGES
LeTe-Protein: Gewinnung von nachhaltigen Proteinquellen (Wasserlinse und Mehlkäferlarve) mit Nebenrohstoffen und Einsatz in der Aquakultur
Projektleitung
Elisabeth Reiter
Forschungseinrichtung
Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES)
Projektnummer
101750Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Ressourcenmanagement und Kreislaufwirtschaft sind die übergeordnete Thematiken, die in dem vorliegenden Projekt beforscht werden. Dazu wird neues Wissen zur weitgehenden Schließung des Kreislaufes – regionale Fischmast gefüttert mit Mischfutter aus regionalen Komponenten und damit Verwertung bzw. Veredelung von Reststoffquellen – geschaffen. Das Potential zur Kultivierung der Wasserlinse (Lemna minor) mit dem Restwasser aus einer geschlossenen Aquakultur-Kreislaufanlage wird ebenso erforscht, wie auch Aufzuchtversuche von Mehlkäferlarven (Tenebrio molitor) mit Nebenprodukten aus der Kräuter- und Körnerverarbeitung. Die regional gewonnenen Wasserlinsen und Mehlkäferlarven sollen zu Proteinquellen verarbeitet und in Fütterungsversuchen zur Einsetzbarkeit bei Fischen erprobt werden.
Die Erzeuger tierischer Produkte stehen vor großen Herausforderungen. Die Frage nach der Herkunft, der Produktionsweise dieser Produkte und der Futtermittel beschäftigt die Konsumentinnen und Konsumenten zunehmend.
Ein Hauptbestandteil von Fischfutter ist Fischmehl. 75% des weltweit produzierten Fischmehls wird in der Fischfütterung verwendet. In diesem Projekt soll die Möglichkeit einer nachhaltigen, regionalen Alternative für Fischmehl in Fischfutter erforscht werden.
Die Futtermittelerzeugung aus Produkten von geschlossen Kreislaufsystemen stellt ein noch unerforschtes Zukunftspotential dar. Die Produktion der Wasserlinse (Lemna minor) und der Mehlkäferlarven (Tenebrio molitor) in einem Produktionskreislauf versprechen enormes Potenzial zur Bereitstellung hochwertiger Proteine für die tierische Ernährung aus regionalen Rohstoffen. Diese Kulturen bieten die Möglichkeit, Abwasser aus Fisch-Kreislaufanlagen bzw. pflanzliche Nebenprodukte aus der landwirtschaftlichen Primärproduktion als wertvolle Rohstoffe wieder zurück in den Kreislauf der tierischen Ernährung zu bringen.
Angesichts eines aktuellen Selbstversorgungsgrads bei Fisch von rund 6% in Österreich begründet sich ein großer Bedarf in der Produktionssteigerung von heimischem Speisefisch, sowie für Fischfutter. Regional erzeugte Proteinquellen, wie getrocknete Wasserlinsen in Kombination mit Mehlkäferlarvenmehl stellen eine sehr gute Ausgangslage für ein bedarfsgerechtes und effizientes Futtermittel für die österreichische Fischhaltung dar. Der Einsatz als Futtermittel für Fische besonders gut an. Im Projekt wird der Wels - Clarias gariepinus als Modellfisch herangezogen.
Schlagwörter (deutsch)
Insektenaufzucht aus Nebenrohstoffen; Kultivierungsversuche zur Wasserlinse aus Fischrestwasser; Kreislaufproduktion; Ressourcenschonung und -effizienz; nachhaltige Produktionskette; regionale Wertschöpfung und Produktion
Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)
Titel (englisch)
Extraction of sustainable protein sources with secondary raw materials
Abstract (englisch)
Resource management and circular economy are the overarching topics that are being researched in the present project. For this purpose, new knowledge is created for the extensive closure of the cycle - regional fish fattening fed with compound feed from regional components and thus utilization or refinement of residue sources. The potential for cultivating duckweed (Lemna minor) with the residual water from a closed aquaculture recirculation system is also being researched, as are attempts to rear meal beetle larvae (Tenebrio molitor) with by-products from herb and grain processing. The duckweed and meal beetle larvae obtained regionally are to be processed into sources of protein and tested in feeding trials to see if they can be used with fish.
The producers of animal products face great challenges. The question of the origin, the production method of these products and the animal feed is increasingly preoccupying consumers.
A major component of fish feed is fishmeal. 75% of the fishmeal produced worldwide is used in fish feeding. In this project, the possibility of a sustainable, regional alternative to fishmeal in fish feed is to be explored.
The production of animal feed from products from closed-loop systems represents an unexplored future potential. The production of duckweed (Lemna minor) and meal beetle larvae (Tenebrio molitor) in a production cycle promises enormous potential for providing high-quality proteins for animal nutrition from regional raw materials. These cultures offer the possibility of bringing waste water from fish recirculation systems or plant by-products from primary agricultural production back into the animal nutrition cycle as valuable raw materials.
In view of the current degree of self-sufficiency in fish of around 6% in Austria, there is a great need to increase the production of domestic edible fish and fish feed. Regionally produced protein sources, such as dried duckweed in combination with meal beetle larvae meal, represent a very good starting point for a needs-based and efficient feed for Austrian fish farming. The use as feed for fish is particularly popular. In the project, the catfish - Clarias gariepinus is used as a model fish.
Schlagwörter (englisch)
Rearing insects from secondary raw materials; Cultivation attempts for duckweed from residual fish water; Circulatory production; Resource conservation and efficiency; sustainable production chain; regional added value and production
Projektziele
Die Produktion von Proteinquellen zur Erzeugung von hochwertigem Fischfutter ist langfristiges Ziel und ein Forschungsschwerpunkt von Waldland GmbH. Die Recherchen im Bereich der Insektenzucht und der Kultivierung der Wasserlinse bestätigen großes Potenzial für die Region und die Umwelt. Mit der Konzipierung einer neuartigen Rohstoffproduktion soll aufzeigt werden, wie Teile des Nährstoffkreislaufs geschlossen werden können.
Auf Basis der nachhaltigen Proteinquellen soll in künftigen Forschungsvorhaben ein bedarfs- und fischgerechtes Alleinfuttermittel entwickelt werden. Die Akzeptanz und quantitative Einsatzmöglichkeiten sollen in diesem Projekt empirisch erforscht werden, um den Futterbedarf der bestehenden Fischproduktion zukünftig zum überwiegenden Teil aus regionalen Rohstoffen und Proteinquellen zu decken.
Kreislauf 1: Mehllarvenaufzucht aus hochwertigen Nebenprodukten der Kräuter-/Körnerverarbeitung.
Waldland verarbeitet über 70 verschiedene Sonderkulturen, die von Vereinsmitgliedern im Vertragsanbau kultiviert werden. Innerhalb der Produktionsprozesse entstehen naturgemäß hochwertige Nebenprodukte. Speziell im Bereich der Saatenverarbeitung zu proteinreichem Presskuchen können Nebenprodukte für die Fütterung von Mehllarven verwendet werden. Die gewonnenen Mehlkäferlarven können wiederum zu Proteinmehl verarbeitet und für den Einsatz als Futtermittelkomponente genutzt werden. Ziel ist es, der regionalen Produktion von tierischem Protein Rechnung zu tragen.
Kreislauf 2: Wasserlinsenkultivierung mit nährstoffreichem Fischrestwasser
In der Aquakultur-Kreislaufanlage, sowie in der Setzlingsaufzucht von Raubwelsen entsteht infolge von tierischen Ausscheidungen und Futterresten nährstoffreiches Fischrestwasser. Dieses Restwasser bietet eine Nährstoffgrundlage für die Kultivierung von Wasserlinsen. Nach Trocknung und allfällger weiterer Verarbeitung der geernteten Wasserlinsen sind diese als proteinreiches Futtermittel einsetzbar.
Mit der Umsetzung des Forschungsvorhabens werden Produktions- und Rahmenbedingungen erarbeitet, die eine gänzliche Kreislaufproduktion von zu 100 % regionalem Fisch erlauben. Dies umfasst die Setzlingsaufzucht und Fischmast, aufgezogen mit regionalen Eiweiß- und Energiekomponenten.
Das Forschungsvorhaben setzt somit auch Maßnahmen wie für verbesserten ressourcenschonenden Einsatz bei Futtermitteln im Kontext der Österreichischen Eiweißstrategie um.
Praxisrelevanz
Das Potential der Kreislaufproduktion von Proteinen für die Lebensmittelproduktion ist enorm und zugleich ein Beispiel sowohl für eine ressourceneffiziente, nachhaltige Versorgungskette für Lebensmittel, als auch für eine regionale Wertschöpfung und beinhaltet zugleich auch Maßnahmen zur Umsetzung der Österreichischen Eiweißstrategie.
Die Ausweitung dieses Versorgungskonzeptes auf Österreich für Aquakultur-Kreislaufanlagen oder die generelle Proteingewinnung ist ein nachhaltiges Konzept für Menschen und die Umwelt.
Der Anspruch des Projektes liegt auf der Verwertung von Nebenprodukten für die Proteingewinnung. In der Waldland Aquakultur-Kreislaufanlage fallen jährlich 5.000 m3 Fischrestwasser an. Bei der Kräuter- und Körnerverarbeitung entstehen jährlich 4.000 m3 Kräuterreste und 370 Tonnen Körnerabfall. Die Forschungsergebnisse sollen dazu beitragen, diese hochwertigen Rohstoffe bestmöglich zu verwerten.
Berichte
Kurzfassung
Berichtsdateien
Abstract (deutsch)
Das Projekt LeTe-Protein hatte zum Ziel sowohl das Potential als auch die Herausforderungen bei der Gewinnung der Proteinquellen kleine Wasserlinse (Lemna minor) und Mehlkäferlarve (Tenebrio molitor) für die Futtermittelproduktion zu erarbeiten.
Hierzu wurden zwei Hauptziele zur Verwertung von Reststoffen verfolgt. Einerseits wurden Reststoffe aus der Kräuterverarbeitung als Substrat für die Mehlkäferlarven eingesetzt. Andererseits wurde das nährstoffreiche Fischrestwasser aus der Kreislaufanlage zur Produktion der kleinen Wasserlinse herangezogen.
Die Wasserlinsenproduktion erfolgte zweistufig. Gestartet wurde mit der Kultivierung der kleinen Wasserlinse in einer Versuchsanlage mit circa 8 m2 und der anschließenden Skalierung auf 100 m2. Insgesamt zeigten die Pflanzen sehr hohe Proteingehalte zw. 33 und 42,5 %. Die Erntemengen an Wasserlinsen stiegen hier bis zum Projektende nahezu kontinuierlich an. Allerdings zeigte sich auch, dass Wasserlinsen zur Akkumulation von Elementen neigen. Neben hohen Gehalten an Schwefel, Zink oder Mangan, wiesen die Proben auch hohe Gehalte an Arsen, Blei oder Cadmium auf und im Einzelfall sogar über den zulässigen Höchstgehalten der RL 2002/32/EG.
Die Produktion der Mehlkäferlarven konnte seit Projektbeginn stark vergrößert werden. Die Größe der Population, die Haltungsbedingungen und viele Arbeitsschritte wurden im Laufe des Projektes optimiert. Zur Ermittlung des optimalen Haltungssubstrates wurden Mehlkäferlarven mit Nebenprodukten aus der Kräuter- und Körnerverarbeitung gefüttert. Die Ergebnisse zeigten, dass Roggengrünmehlpellets vor allem für Käfer eine gute Alternative zum Standardsubstrat darstellen. Bei Larven, die mit Öllein-Nebenprodukten gefüttert wurden, konnte der Anteil an Omega-3-Fettsäuren von 1-2 g/100 g Fett, auf 15-32 g/100 g Fettsäuren gesamt erhöht werden.
In einem Fütterungsversuch mit Bachsaiblingen (Salvelinus fontinalis) wurde die Akzeptanz des Versuchsfutters im Vergleich zu herkömmlichem Fischfutter getestet. Die Versuchsfische im Vergleich zur Kontrollgruppe eine deutliche gelb-grünliche Färbung vor allem am Bauch und an den Flossen auf, was vermutlich auf die hohen Carotinoidgehalte der Wasserlinse zurückzuführen, aber noch weiter zu evaluieren ist.
Das Projekt LeTe-Protein hat damit den Grundstein für eine kreislauforientierte Fischfutterproduktion gelegt, zeigt aber auch Hindernisse auf, die es noch zu erforschen gilt, um regionale, hochwertige Proteinquellen als Fischfutter zu nutzen.
Abstract (englisch)
The LeTe-Protein project aimed at evaluating both the potential and challenges of obtaining protein sources from duckweed (Lemna minor) and mealworm larvae (Tenebrio molitor) used as raw materials for animal feed production.
Two main objectives were pursued for the utilisation of remaining materials. On one hand, residual material from herb processing was used as substrates for rearing mealworm larvae. On the other hand, nutrient-rich fish wastewater from the recirculation system was used to produce duckweed.
The duckweed production was carried out in two stages. It was firstly started with the cultivation of duckweed in a test facility of approximately 8 m² and subsequently scaled up to 100 m². Overall, the plants showed very high protein contents between 33 and 42.5% crude protein in the dry matter. The harvest quantities of duckweed increased almost continuously until the end of the project. However, it also became apparent that duckweed tends to accumulate elements. In addition to high levels of sulfur, zinc, or manganese, the samples also showed very high levels of arsenic, lead, or cadmium, which in some cases exceeded the permissible maximum levels of Directive 2002/32/EC.
The production of mealworm larvae also showed significant growth since the beginning of the project. The size of the population, the housing conditions, and many work steps were optimized during the project. To determine the optimal substrate, mealworm larvae were fed with various residues from herb production. The results showed that green meal pellets from rye are an alternative to the standard substrate. For larvae fed with flaxseed by-products, the proportion of omega-3 fatty acids increased from 1-2 g/100 g fat to 15-32 g/100 g total fatty acids.
In a feeding trial with brook trout (Salvelinus fontinalis), the acceptance of the experimental feed was tested compared to conventional fish feed. However, the fish receiving the experimental feed showed a yellow-green coloration, especially on the belly and fins, compared to the control group, which is presumably due to the high carotenoid content of duckweed. These needs to be further evaluated.
The LeTe-Protein project thus laid the foundation for circular fish feed production, but it also shows obstacles that still need to be investigated in order to use regional, high-quality protein sources as fish feed.
Autor/innen
Doubek, Svenja Dünser, Anna Reiter, Elisabeth