Tilbake til søkeresultatene

BIONÆR-Bionæringsprogram

Bioconversion of low-cost fat materials into high-value PUFA-Carotenoid-rich biomass

Alternativ tittel: Biokonvertering av lavverdi fett til høyverdi PUFA- og karotenoidrik biomasse

Tildelt: kr 10,0 mill.

På grunn av et økende fokus på sunne dietter og magre produkter, produseres det store mengder overskudd med animalsk fett årlig. Dette overskuddet blir i dag brukt videre til energiproduksjon eller andre formål som genererer lave verdier. Målet til Lipofungi prosjektet var å øke verdien av animalsk fettbiprodukter fra slakt til høy verdi fettsyrer gjennom soppgjæringsprosesser. I en pilotstudie før prosjektstart viste vi at oljeproduserende sopp fra phylum Zygomycetes kan konvertere mettede fettsyrer fra animalsk fett biprodukter som inneholder triglyserider (SAT-tags), til flerumettede fettsyrer som inneholder triglyserider (PUFA-tags). En stor andel av fettbiprodukter som produseres i Norge og i Europa i dag er enten egnet for konsum av mennesker eller såkalt kategori 3 fett, som er egnet for dyrefor. Avhengig av typen av fettbiprodukt, kan derfor fettrestråstoffer enten brukes som fôr eller som mat. Prosjektet tar for seg de mest sentrale biologiske og teknologiske forskningsutfordringer for å utvikle en bærekraftig prosess for lipid oppgradering fra animalsk restfett. Prosjektet utviklet gjæringteknologi for neddykket og fast-fase gjæring, prosessoptimalisering og oppskalering. Prosjektet evaluerte det endelige produktet, og utførte en foreløpig økonomisk evaluering av prosessen. Prosjektet utviklet fermenteringsmedier for en direkte oppgraderingsstrategi for både neddykket og fast-fase fermentering og indirekte oppgradering ved neddykket fermentering. For fremstilling av fermenteringsmedium fra animalsk fett for direkte soppfermentering ble forskjellige typer emulgatorer påført med Tween 80 som viser det beste emulgeringsmiddel egenskaper. Ulike fettkonsentrasjoner ble testet for optimal sopp under vann fermentering, og konsentrasjoner på 5% og 10% ble funnet de mest optimale. I tillegg til emulsjonsbaserte medier testet vi media som inneholdt ikke-emulgerte fettmedier. For testingen brukte vi gjærstammen Yarrowia lypolitica, som er i stand til å frigjøre store mengder lipaser - enzymer som nedbryter fett. Vi observerte veldig gode resultater på utnyttelse av restfett. Som en indirekte oppgraderingsstrategi har det blitt observert at sur hydrolyse resulterer i svært lav glyserolutbytte. De beste resultatene med høyest glycerolutbytte ble observert med enzymatisk hydrolyse når kommersielt lipaseenzym ble brukt. Syre- og basehydrolyse resulterte i biprodukter som hemmet gjærveksten. Vi utførte flere serier med screening-eksperimenter i samarbeid mellom NMBU, BTU og STU for å identifisere de beste soppcellestammer for biokonvertering av dyrerest-materialer til høy verdi PUFA-karotenoidrik biomasse. Som et resultat foreslår vi følgende sopptyper som de beste konverterer av animalsk fett: (1) Mucor circinelloides for produksjon av biomasse som er rik på GLA og karotenoidpigmenter; (2) Mortierella alpin for produksjon av biomasse som er rik på GLA og ARA (3) røde gjær Rhodotorula, Sporobolomyces, Cystofilobasidium og Phaffia for produksjon av biomasse som er rik på GLA og karotenoid pigmenter. Med sikte på å oppgradere animalsk avfallsfett med sopp i fast-fase fermenteringer (SSF), har to fermenteringsstrategier blitt anvendt: SSF i plastposer og SSF i roterende fermenteringstank (30L). Alle soppstammer var i stand til å vokse på disse substratene. Hyphae fra sopp dekket ikke bare substratoverflaten, men trengte også inn i substratlaget. De endelige fermenterte produktene var beriket med PUFA eller pigmenter. Multiheten til å benytte olje/fettmateriale under fast-fase fermentering ble også testet i en roterende fermenteringstank. Det er viktig å understreke at forhold og regulering av SSF i en fermenter er forskjellig sammenlignet med plastposeforsøk. Derfor screente vi flere substrater og optimaliserte substrat/vannforhold og substratmengde i fermentor. Oppskaleringen av den neddykket gjæringen ble utført for sopp Mucor ciricinelloides og Mortierella alpine med 5% fett i media i 1,5L, 15L og 80L bioreaktor størrelse på NORCE.

The main anticipated outcomes and impacts of the project are related to development of novel environmentally friendly Biorefinery processes for valorising low-value animal fat rest materials and producing high-value bioproducts enriched with essential oils and carotenoids. The project developed two alternative processes for the animal fat bioconversion: submerged fermentation and solid state fermentation by oleaginous yeast and filamentous fungi. The developed solid state fermentation processes utilize low amounts of water and increase thereby economic and environmental sustainability.

Due to an increasing focus on heathy diets and low-fat products, huge amounts of animal fat by-products are processed annually by fat processors and renderers. Most of the produced fat products are used for energy consumption. To add value to these products, the LipoFungi project aims at upgrading Norwegian animal slaughter fat by-products to high-value fatty acids by fungal fermentation processes. In a pilot study, we have shown that oleaginous fungi from the phylum Zygomycetes can convert saturated fatty acids from animal fat by-products containing triacylglycerols (SAT-TAGs), into polyunsaturated fatty acids containing triacylglycerols (PUFA-TAGs). Large parts of the produced fat by-products produced in Norway and Europe today are either edible fat, which fits for human consumption or so-called Category 3 fat, which is suitable for animal feed. Therefore, depending on the type of fat by-product, high-value fatty acids produced from Category 3 or edible fat rest materials can be used for either feed or for human consumption. The project addresses the most central biological and technological research challenges for developing a sustainable process for lipid upgrading from animal rest fat. It suggests research for developing fermentation technology for submerged and solid-state fermentation, process optimization and upscaling. The project will evaluate the final product and perform a preliminary economic evaluation of the process. The project will make use of the NordBioLab infrastructure facilities at NMBU and constitutes a multi-disciplinary and cross-institutional collaboration involving all competencies required for such a complex goal.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

BIONÆR-Bionæringsprogram