NordForsk: Mushroom-based processes for increased local production of non-meat protein and enhanced agriculture sustainability

I dette prosjektet prøver vi å bidra til bærekraftig landbruk ved å produsere mat fra avlingsrester. Maten som skal produseres er matsopp som dyrkes på planterester fra landbruk og skogsdrift. Når matsopp høstes, oppstår det et fast avfall kjent som brukt sopp-substrat (spent mushroom substrate, SMS). SMS samler seg opp i store mengder, og det gir miljøproblemer. I prosjektet undersøker vi ulike måter å utnytte SMS. SMS-valorisering er viktig for bærekraftig soppproduksjon. I løpet av det første året av prosjektet (2023) startet vi eksperimenter med soppdyrking, utvinning av bioaktive stoffer og sukker-stoffer fra SMS, og bruk av SMS som biogjødsel. Forskere ved Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU) produserte sopp fra avfallsbiomasse fra planter. To forskjellige typer sopp, nemlig shiitake og østerssopp, ble produsert. SLU-forskere undersøkte egnetheten til ulike rester som substrat for soppdyrking. I deres eksperimenter produksjonskapasitet for sopp ble bestemt. Kvaliteten på den produserte soppen ble vurdert ved å bestemme innholdet av proteiner og aminosyrer. Ved Høgskolen i Innlandet evaluerte vi SMS potensialet som kilde til bioaktive stoffer. Den kjemiske sammensetningen av SMS ble analysert. Bioaktive stoffer ble ekstrahert ved bruk av konvensjonelle metoder og avanserte teknikker. Polyfenoler og karbohydrater er de bioaktive stoffer som ble ekstrahert og kvantifisert. Antioksidantaktiviteten til ekstraktene ble evaluert. Restene etter ekstraksjon ble brukt til å produsere sukker med enzymer som bryter ned polysakkarider. Forskere fra Høgskolen i Innlandet og Universitetet i Tartu startet testene med å bruke SMS som biogjødsel. Det ble foretatt en foreløpig vurdering av SMS som biogjødsel for spinat og raigras. En studie av de mikrobielle samfunnene i SMS ble startet. Studien tok sikte på å lete etter mikrober med potensial til å øke mengden nitrogen i SMS. Hvis nitrogeninnholdet i SMS økes, vil verdien som biogjødsel øke. I løpet av det kommende året (2024) vil sukker-stoffer fra SMS bli brukt til å dyrke oljeholdige gjær, altså mikrober som kan lage lipider, og studiene om bruk av SMS i biorensing av avløpsvann vil starte. Videre skal bioaktive stoffer utvinnes med nye metoder, og biogjødslingsforsøkene vil fortsette.

MUSA intends to contribute to enhancing agriculture sustainability by (i) using crop residues for producing edible fungi, and (ii) upgrading spent mushroom substrate (SMS), the main by-product of mushroom farming, for uses supporting food production, substitution of mineral fertilizers and providing wastewater bioremediation solutions. The Norwegian researchers participating in the project will (i) extract bioactive compounds from SMS, (ii) investigate the enzymatic conversion of cellulose contained in SMS, (iii) prepare cellulosic hydrolysates to be used for cultivating oleaginous yeasts, (iv) recovery of lignin from SMS saccharification residues using green solvents, (v) assess SMS as biofertilizer and soil amendment, and (vi) evaluate the effects of using SMS-based wastewater bioremediation on freshwater ecosystems. The project will develop extraction methods that preserve the properties of targeted compounds and minimize degradation of non-targeted molecules. The extracts will be evaluated as food additives, and the extraction residue will be subjected to saccharification for producing sugars that will serve as substrates for oleaginous yeasts. The produced yeast will be directed to extraction of lipids that can contribute to decrease the environmental impact of production of palm-, soybean- and rapeseed oil. The lipid-free biomass will be subjected to extraction of carotenoids and ß-glucans, which are bioactive compounds with antioxidant and immunostimulant activity. The agronomic benefits of using of SMS as a biofertilizer in horticulture or as a soil amendment in agriculture will be quantified. Microbial communities in SMS, and correlations between specific microbes and SMS effectivity as biofertilizer will be assessed. A bioremediation approach using SMS for removal micropollutants from wastewater to be used for irrigation will be developed. The SMS effects on water quality indicators will be addressed, and its impact on water ecosystems will be elucidated.