Maailmalla lisääntyvä proteiinin tarve pakottaa etsimään uusia proteiininlähtehteitä niin ihmisten kuin eläinten ravitsemukseen. Tällaisia proteiinilähteitä voivat olla esimerkiksi mikrolevät ja hyönteiset. Kasvava kiinnostus vaihtoehtoisiin proteiinilähteisiin tuo uusia mahdollisuuksia hyönteistalouden ja mikrolevien kaupallistamiseen. Hyönteisissä ja mikrolevissä on myös potentiaalia sivuvirtojen hyödyntäjinä ja ravinteiden kierrättäjinä.
Mikrolevät ovat kiertotalouden monitaitureita
Mikrolevät ovat mikroskooppisen pieniä, yksisoluisia tai yksinkertaisia monisoluisia yhteyttäviä organismeja, joita kasvaa luonnossa kaikenlaisissa ympäristöissä aavikoilta aina jäätiköille saakka. Mikrolevät ovat todella monimuotoinen eliöryhmä niin ulkonäkönsä, elinympäristövaatimustensa kuin ravintokoostumuksensakin perusteella. Tämän ansiosta mikrolevistä toivotaankin ratkaisua moniin erilaisiin ongelmiin.
Mikrolevien käyttöä tutkitaan mm. biopolttoaineiden tuotannossa, jätevesien ja savukaasujen puhdistuksessa, eläinten rehuna ja ihmisten ravintolisinä. Erityisen mielenkiintoisen mikrolevistä tekee se, että niiden tuotantoon ei tarvita hedelmällistä maatalousmaata tai juomakelpoista vettä. Näin ruoantuotantoon voidaan valjastaa sellaisiakin alueita, joilla viljely muutoin olisi haastavaa tai mahdotonta esimerkiksi maaperän pilaantumisen vuoksi.
Teollisesti mikroleviä kasvatetaan joko avoimissa kiertovesialtaissa ulkona, tai suljetuissa fotobioreaktoreissa, joissa valon, ravinteiden ja hiilidioksidin määrä on tarkkaan säädelty. Optimaalinen lämpötila useimmille mikroleville on noin 20–30 ℃. Suomen olosuhteissa mikrolevien kasvua rajoittaa talvikuukausina myös auringonvalon riittämättömyys. Mikrolevien kasvunopeus on huima. Niiden biomassa voi kaksinkertaistua alle vuorokaudessa ja korjuu tapahtuu tavallisesti 1-10 päivän välein. Benelux-maissa mikrolevien kuiva-ainesadot ovat olleet 15–30 tn/ha/vuosi, ja valkuaissadot ovat olleet 5-20 kertaa rypsiä suuremmat.
Toistaiseksi levien kaupallista tuotantoa ovat rajoittaneet korkeat tuotantokustannukset, jotka voivat tuotantotavasta riippuen vaihdella n. 1,6–10 €/kg. Erilaisten teollisuuden sivuvirtojen, jätteiden ja savukaasujen hyödyntäminen levänkasvatuksessa voi pudottaa tuotantokustannuksia merkittävästi, samoin erilaisten levämassan sivutuotteiden kehittäminen. Tällöin levien tuotantokustannus voi teoriassa olla halvimmillaan n. 0,3 €/kg, joka lähentelee jo soijarouheen maailmanmarkkinahintaa.
Mikrolevät eläinten rehuna
Eläinten rehuna mikrolevillä on kaksi potentiaalista sovelluskohdetta. Rasvapitoisilla levillä voidaan muuttaa maidon ja lihan koostumusta niin, että ne sisältävät vähemmän tyydyttynyttä rasvaa ja ovat siten rasvahappokoostumukseltaan terveellisempiä ihmisravitsemuksen kannalta. Valkuaispitoisia leviä voidaan puolestaan käyttää kotieläinten valkuaisrehuna.
Aminohappokoostumukseltaan mikrolevät ovat lähes rypsin ja soijan veroisia, joskin aminohappokoostumus vaihtelee paljon mikrolevälajeittain. Lypsylehmien ruokinnan kannalta huomattavaa on se, että monet mikrolevät sisältävät rypsiä ja soijaa vähemmän histidiiniä, joka on ensimmäisenä maidontuotantoa rajoittava aminohappo nurmi-viljapohjaisella ruokinnalla. Mikrolevien käyttöä yksimahaisten eläinten ruokinnassa voivat rajoittaa osalla lajeista aminohappokoostumuksen lisäksi soluseinän sulavuus ja nukleiinihappopitoisuus. Tavallisesti yksimahaisilla eläimillä mikrolevät voivat korvata n. 10–15% tavanomaisista valkuaisrehuista ilman että tuotos heikkenee. Märehtijöillä käyttömäärät voivat olla huomattavasti suurempia.
Omissa ruokintakokeissamme olemme verranneet mikroleviä (Spirulina platensis, Chlorella vulgaris ja Nannochloropsis gaditana) rypsiin, soijaan ja härkäpapuun lypsylehmien ruokinnassa. Koeasetelmissa mikrolevien valkuainen korvasi tavanomaisen valkuaisrehun valkuaisen puoliksi (50 %) tai kokonaan (100 %). Rypsiin verrattuna mikrolevien maidontuotantovaste ja typen hyväksikäyttö olivat hieman heikompia. Soijaan verrattuna mikrolevien valkuaisarvo oli vähintään yhtä hyvä, joskin mikrolevälajien välillä vaikuttaisi olevan vaihtelua tuotosvasteessa. Mikrolevät sopivat hyvin täydentämään härkäpavun valkuaista. Kun mikrolevät korvasivat puolet härkäpavun valkuaisesta, maitotuotos oli lähes yhtä hyvä kuin puhtaalla rypsiruokinnalla. Mikrolevävalkuaisen pötsihajoavuus on todennäköisesti suurempi kuin rypsin, mikä osittain selittää mikrolevien heikomman typen hyväksikäytön.
Ruokintakokeidemme perusteella mikrolevät sopivat lypsylehmien valkuaisrehuksi, joskin aihe vaatii vielä lisätutkimusta, sillä mikrolevien rehuarvoista (mm. sulavuus, energia-arvo ja valkuaisen hajoavuus) tiedetään vielä hyvin vähän. Lisäksi mikrolevien käyttöön voi liittyä maittavuusongelmia, joita voidaan todennäköisesti helpottaa seosrehuruokinnalla, rakeistuksella ja muulla rehun prosessoinnilla.
Hyönteiset tulevaisuuden valkuaislähteenä
Hyönteisrintamalla kuhisee, kun sirkkakasvattamoja perustetaan ympäri Suomea. Muutamat autioituneet sikalat ovat jo muuttuneet sirkkaloiksi, ja konttikasvattamoja siirretään uusille hyönteiskasvattajille. Suomessa hyönteiskasvatusta halutaan selkeästi viedä eteenpäin ja kehittää nimenomaan ihmisravinnoksi. Lisäksi muissa Pohjoismaissa on tutkittu mm. hyönteisten rehukäyttöä ja hyödyntämistä energiantuotannossa.
Hyönteisravinnon terveellisyys, ympäristöhyödyt ja taloudelliset tekijät nostavat hyönteistuotannon merkittäväksi tulevaisuuden tuotantoalaksi. Hyönteisiä voidaan ruokkia orgaanisilla sivuvirroilla, mikä edistää kiertotaloutta. Koska hyönteiset ovat vaihtolämpöisiä, ne ovat erittäin tehokkaita muuttamaan ravinnon proteiiniksi. Tuore kotisirkka sisältää proteiinia n. 20 g/100 g ja kuivatun kotisirkan proteiinipitoisuus voi nousta jopa lähelle 60 g/100 g. Lisäksi hyönteiset sisältävät runsaasti mm. hyviä rasvoja.
Hyönteiset ihmisravintona
Hyönteisiä voidaan pitää arvokkaana proteiinilähteenä ja ne voivat olla vaihtoehto perinteisille proteiinipitoisille elintarvikkeille. Lisäksi ne sisältävät runsaasti rasvaa, vitamiineja, kuituja ja mineraaleja. Syötävien hyönteisten ravintoarvot vaihtelevat eri hyönteislajien välillä, ja jopa samojen lajiryhmien ravitsemukselliset arvot voivat vaihdella hyönteisten metamorfisessa (muodonmuutos) vaiheessa johtuen mm. niiden elinympäristöstä ja ravinnosta.
Tällä hetkellä hyönteisten käyttö ihmisravintona on EU:ssa kuitenkin vielä kielletty, vaikka maailmalla tunnetaan ja käytetään ravintona jo lähes 2000 hyönteislajia. Hyönteisraaka-aineista valmistettuja tuotteita löytyy jo monenlaisia, kuten proteiini- ja hyönteispatukoita, proteiinipirtelöitä, ravintolisiä, hyönteiskarkkeja ja –snackseja, erilaisia hyönteisjauhoja sekä pastaa. Kun Uuselintarvikelaki ensi vuonna uudistuu ja hyönteisten käyttö elintarvikkeena myös Suomessa sallitaan, avaa se todennäköisesti lukemattomia ovia uusille hyönteisyrittäjille sekä uusille elintarviketuotteille.
Hyönteiset eläinten rehuna
Hyönteiset ovat luonnossa monien eläinten luontaista ravintoa, mutta EU:ssa niiden käyttö rehuna on vielä rajoitettua. Tällä hetkellä eläinten rehuksi voi kasvattaa seitsemää hyönteislajia: mustasotilaskärpästä, huonekärpästä, jauhopukkia, kanatunkkaria, kotisirkkaa, trooppista kotisirkkaa ja kenttäsirkkaa.
Vaikka hyönteisten rehukäyttöä koskeva lainsäädäntö on vielä valmisteilla, voi hyönteisiä käyttää jo nyt lemmikki- ja turkiseläinruokinnassa lähes rajoituksetta. Heinäkuun alussa Evira tarkensi ohjeistustaan hyönteisproteiinista eläimille. Sen mukaan eläviä hyönteisiä voi käyttää kaikkien eläinten ruokintaan märehtijöitä lukuun ottamatta. Lisäksi seitsemästä hyönteislajista valmistettua käsiteltyä eläinvalkuaista on heinäkuun alusta alkaen saanut käyttää lemmikkien ja turkiseläinten lisäksi vesiviljelyeläinten ruokinnassa. Myös hyönteisistä saatavaa rasvaa voi käyttää kaikkien eläinlajien rehussa.
Kirjoittajina ja asiantuntijoina toimivat tohtorikoulutettava Marjukka Lamminen Helsingin yliopistosta ja projektityöntekijä Satu Nokkonen Hämeen ammattikorkeakoulusta. Marjukka vastaa leviin ja Satu hyönteisiin liittyvistä osiosta.
Voit jättää tähän kysymyksiä ja kommentteja keskustelun avaamiseksi. Asiantuntijat vastaavat kysymyksiin ja osallistuvat keskusteluihin tällä blogi-palstalla viikon 16 ajan. Asiantuntijatreffien päätyttyä tehdään alustuskirjoituksesta ja käydyistä keskusteluista yhteenveto, joka julkaistaan Valkuaisfoorumin nettisivuilla kohdassa Asiantuntijatreffit.
Kysymyksesi/kommenttisi ei tule heti näkyviin, vaan vasta sen jälkeen kun se on ylläpitäjän toimesta hyväksytty.
Discussion13 kommenttia
Miten fotobioreaktori toimii ja miten levät kerätään/varastoidaan?
Fotobioreaktori on suljettu läpinäkyvästä materiaalista valmistettu astia, putkisto tai sammio, jossa voidaan kasvattaa kaikenlaisia yhteyttäviä organismeja, mikrolevien lisäksi siis esimerkiksi makroleviä (=kookkaampia monisoluisia leviä) tai vaikka sammalta. Kasvatettiin mikroleviä sitten millä systeemillä tahansa, kasvatusjärjestelmässä täytyy olla saatavilla vettä levien kasvualustana, valoa (avoaltaissa usein auringonvaloa ja suljetuissa fotobioreaktoreissa voidaan hyödyntää jossain tapauksissa myös keinovaloa), ravinteita (N, P, K) ja hiilidioksidia. Vettä täytyy myös sekoittaa, mikä estää levien painumisen pohjaan ja siten tehostaa yhteyttämistä ja levien kasvua. Koska fotobioreaktori on suljettu järjestelmä, kaikkia näitä muuttujia voidaan kontrolloida ja siten levien kasvua varten voidaan helpommin saada optimaalisimmat olosuhteet kuin avoaltaissa. Fotobioreaktorin koko voi olla muutamista desilitroista tuhansiin litroihin.
Levien korjuussa käytetään mekaanisia, (esim. sentrofugointi tai suodatus), biologisia, kemiallisia (esim. flokkulaatio tai koagulaatio) ja/tai sähköpohjaisia menetelmiä. Uusia korjuutapoja kehitetään koko ajan, sillä levämassan eristäminen vedestä voi muodostaa jopa 30 % levän tuotantokustannuksista. Korjuu tapahtuu kahdessa vaiheessa: ensin tapahtuu leväveden tiivistys, jolla pyritään lisäämään seoksen kuiva-ainepitoisuutta ja vastaavasti vähentämään vesipitoisuutta. Tiivistyksen jälkeen levämassan kuiva-ainepitoisuus on noin 2-7 %. Seuraavassa vaiheessa levämassasta poistetaan edelleen vettä, jolloin kuiva-ainepitoisuus on noin 20-30 %. Vasta tämän jälkeen tapahtuu varsinainen levämassan kuivaus, jonka tuloksena on kuivaa, koostumukseltaan tomusokerimaista leväjauhoa, jossa kuiva-ainepitoisuus voi olla yli 95 %. Tätä leväjauhoa voidaan sitten hyödyntää eläin- tai ihmisravitsemuksessa, tai vaikka biopolttoaineiden valmistuksessa. Eläinravitsemuksessa voisimme ainakin teoriassa käyttää myös kosteaa levälietettä, jossa kuiva-ainepitoisuus olisi 20-30 %, mutta tämä vaatisi mitä todennäköisimmin sen, että levän kasvatus tapahtuisi aivan maatilan vieressä, sillä veden kuljettaminen pitkiä matkoja ei ole järkevää ja lisäksi kostea levämassa pilaantuu herkästi. Tuoreen levämassan säilöntä voisi olla eläinravitsemuksen kannalta yksi mielenkiintoinen sovelluskohde, tietääkseni tätä ei ole kuitenkaan tutkittu. Pääsääntöisesti lähes kaikki eläinten ruokintakokeet, joissa on tutkittu levää, on tehty kuivatulla leväjauholla.
Miten hyönteiskasvatus toteutetaan esim. vanhassa sikalassa?
Millainen kasvatuskontti, ruokinta, ilmanvaihto, poiskuljetus (elävänä, pakasteena?)
Joissakin sikaloissa on tosiaankin aloitettu kasvattamaan hyönteisiä. Suomessa ainakin Finsect Oy toteuttaa tämänkaltaisia kasvattamoja ja heillä on kokemusta siitä, kuinka esim. lämmitys, kosteus ja ilmanvaihto tämänkaltaisissa tiloissa toteutetaan. Suomessa taas kasvatuskontteihin on erikoistunut EntoCube Oy.
Tällä hetkellä ruokinta on pääosin käsityötä ja siitä pitää huolehtia päivittäin. Hyönteisten poiskuljetus riippuu niiden käyttökohteesta. Jos hyönteiset kuljetetaan pakasteena, tulee huolehtia katkeamattomasta kylmäketjusta.
Laitan tähän vielä linkin joka on viime viikon perjantailta bongattu: https://yle.fi/uutiset/3-9834538
Miten hyönteistauteja voidaan kontrolloida ja ehkäistä?
Hyönteisissä ja niiden suolistossa saattaa esiintyä niille luontaisia mikrobeja, kuten bakteereja ja viruksia. Lisäksi hyönteisten kasvatukseen ja jalostukseen saattaa liittyä mikrobiologisia riskejä.
Hyönteistautien kontrollointi alkaa kasvatuksesta. Kasvatusolosuhteiden tulee olla riittävän hygieeniset ja kasvatusalustojen puhdistus tulee tehdä riittävän usein. Jos kasvatuslaatikossa ilmenee hyönteistautia, joudutaan vähintäänkin koko laatikon populaatio hävittämään.
Kasvatusvaiheen lopussa, ennen teurastusta, hyönteiset pidetään 24 tuntia ilman ravintoa, jolloin niiden suolisto tyhjenee. Tällä pyritään vähentämään suolistossa olevien luonnollisten mikrobien määrää.
Myös hyönteiskantoja kannattaa uusia muutaman kasvatussyklin välein, jolloin kanta pysyy riittävän tuoreena.
Pitäisikö EU:n lupamenettelyjä löysentää hyönteisten osalta?
Hyönteisiä ja niistä valmistettuja tuotteita ei saa myydä EU:n alueella ennenkuin niiden turvallisuus elintarvikkeena on arvioitu uuselintarvikeasetuksen mukaisen lupamenettelyn kautta. Hyönteisten elintarviketurvallisuutta koskeva lupamenettely on tasavertainen muiden uuselintarvikkeiden kanssa.
Uuselintarvikkeita koskeva asetus on uudistettu vuoden 2015 lopussa ja sitä sovelletaan täysimääräisesti 1.1.2018 alkaen. Uuden asetuksen tavoitteena on parantaa mm. lupamenettelyn tehokkuutta, mutta samalla kuitenkin varmistaa, että elintarvikkeiden turvallisuus kuluttajille on edelleen korkealla tasolla.
Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA) suorittaa uuselintarviketta koskevan
hakemuksen tieteellisen riskinarvioinnin. Kolmansissa maissa on joitain perinteisiä elintarvikkeita, joita pidetään uuselintarvikkeina EU:ssa. Jos voidaan osoittaa, että kyseinen perinteinen elintarvike on pitkään ollut turvallinen, eivätkä EU:n jäsenvaltiot tai Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen esitä turvallisuuteen liittyviä huolenaiheita, perinteinen elintarvike voidaan saattaa markkinoille elintarvikealan toimijan ilmoituksen perusteella.
Koska hyönteisiin liittyvää lupaa ei ole haettu, eikä niitä siten vielä ole hyväksytty elintarvikkeeksi, hyönteisten kasvatus- tai tuotanto-olosuhteet eivät kuulu elintarvikevalvonnan piiriin.
Tänään maa- ja metsätalousministeriön sivuilta bongattua: Suomi sallii hyönteisten pääsyn elintarvikemarkkinoille.
http://mmm.fi/artikkeli/-/asset_publisher/suomi-sallii-hyonteisten-paasyn-elintarvikemarkkinoille
Minkä takia levän käyttö rehuna ei vaadi testauksia tai hyväksyntää Euroopan Unionissa?
Euroopan Unionin jäsenmaissa vain EU:n komission rehuaineluettelossa tai rehujen lisäaineiden rekisterissä olevia rehuja saa markkinoida rehukäyttöön ja käyttää rehuna. Levät ja levävalmisteet sisältyvät jo nyt rehuaineluetteloon, jonka vuoksi niitä saa käyttää eläinten ruokinnassa. Levien rehukäyttö siis kyllä vaatii testauksen ja hyväksynnän, mutta nämä on jo tehty, jonka vuoksi rehukäyttö on sallittua. Mikäli levästä (tai mistä tahansa muusta raaka-aineesta) kehitettäisiin jokin täysin uusi rehun lisäaine, joka ei vastaa mitään aikaisempia hyväksyttyjä rehun lisäaineita, tällöin käsittääkseni tuotteelle pitäisi ensin hakea EU:n kommissiosta hyväksyntä. Hyväksymistä varten vaaditaan mm. osoitus tehokkuudesta siinä käyttötarkoituksessa jossa lisäainetta käytetään, ja haitattomuudesta eläimille, ihmisille ja ympäristölle.
Suomen ilmasto aiheuttaa haasteita mikrolevien tuotantoon Suomessa. Onko realistista odottaa, että Suomen valkuaisomavaraisuus paranee tuottamalla mikroleviä?
On totta, että kylmä ilmasto rajoittaa leväntuotantoa Suomessa, aivan samoin kuin se rajoittaa muutakin kasvintuotantoa. Mikrolevää kuitenkin pystytään tuottamaan Suomenkin olosuhteissa. Erään SYKE:n tutkimuksen mukaan mikrolevien kuiva-ainesadot voisivat olla 4-10,5 tn/kk/ha seitsemän kuukauden ajan vuodessa. Muina kuukausina tuotostaso olisi merkittävästi pienempi ilman lisävalaistusta ja lisälämpöä. Tämän tutkimusaineiston mukaan 1ha kokoinen leväntuotantolaitos voisi Suomen olosuhteissa siis tuottaa seitsemän kuukauden aikana kuiva-ainesatoa yhteensä 52,9 tn. Joka tapauksessa puhutaan siis merkittävistä satotasoista Suomen mittakaavassa, vaikka Suomen olosuhteissa jäädäänkin kauas lämpimämpien maiden mikrolevien tuotostasoista. Suomen olosuhteissa emme siis pysty kilpailemaan volyymillä mikrolevienkään osalta, sen vuoksi Suomessa voisi olla järkevämpää tuottaa laadukkaita erikoistuotteita kuin bulkkia. Tämä pätee toki kaikkeen maataloustuotantoon!
VTT:n tutkimuksen mukaan mikroleviä voitaisiin kasvattaa Suomessa jopa ympäri vuoden. Mikrolevät ovat siitä erikoinen organismiryhmä, että on olemassa mikrolevälajeja voivat käyttää hiilen lähteenään sekä yhteyttämistä (eli ilman hiilidioksidia), että orgaanisia hiilen lähteitä. VTT:n tutkimuksessa ehdotettiin kasvatussysteemiä, jossa lämpiminä kuukausina leviä tuotettaisiin yhteyttämiseen perustuen, ja kun valon puute alkaa rajoittaa yhteyttämistä, leväntuotannossa siirryttäisiin käyttämään hiilen lähteenä sokeripohjaisia valmisteita, jotka olisivat muun teollisen tuotannon sivutuotteita tai jätteitä. Koska levät tarvitsevat myös lämpöä, levää voitaisiin kasvattaa muun teollisuuslaitoksen yhteydessä ja hyödyntää tästä laitoksesta syntyvää hukkalämpöä levänkasvatuksessa. http://www.vttresearch.com/media/news/algae-may-be-a-potential-source-of-biofuels-and-biochemicals-even-in-cool-climate
Nämä ratkaisut eivät välttämättä ole realistisia ja toteuttamiskelpoisia juuri tällä hetkellä, mutta levänkasvatuksella on ehdottomasti potentiaalia myös täällä Pohjolassa. Tämä tosin vaatii uudenlaisia ratkaisuja ja ruoan/rehuntuotannon laajentamista toimialoille, joiden emme perinteisesti ole ajatelleet osallistuvan ruoantuotantoon millään lailla.