Despite the significant increase in seaweed production in the last decades, seaweed remains a fairly underutilised resource in Europe. However, the interest in seaweed has been growing in Europe, with predictions indicating that seaweed production could potentially expand from the already harvested 300 thousand tons to 8 million tons in 2030. With the increased production of seaweed biomass, it is crucial to fully utilise the biomass, prioritise the stabilisation of the biomass, and use good manufacturing practices to ensure the quality and safety of the product. Therefore, the aim of the current study was to explore and enhance the studied seaweed value chains, focusing on full utilisation during seaweed meal processing, preservation of cultivated brown seaweed biomass, and assessment of the use of multispectral imaging (MSI) as a quality control technology within the seaweed industry.
Alternative processing was suggested to utilise Ascophyllum nodosum biomass to its full potential, where seasonal variation of the raw material and industrial-scale processing methods were evaluated. The process included water extraction with micro-cutting, and separating the liquid and solid phases before drying the seaweed meal. Two methods were assessed to separate the liquid and solid phases, or decanter and screw press. In addition, centrifugation and drying of the liquid phase were evaluated. The results indicate that the suggested alternative processing of seaweed meal from A. nodosum is feasible between July and October but less suitable when the seaweed is in its fertile period from May to June, especially if the liquid is intended for antioxidant purposes. Furthermore, the results suggest that the solids obtained from the alternative processing could still be used as a raw material in alginate production, as the alginate content remains in the solid stream during the liquid extraction process. Evaluation of separation technologies on an industrial scale for the alternative processing showed that a decanter is more suitable as the main separation method than using a screw press. Additionally, the obtained liquid could be dried with spray-drying technologies without affecting the bioactive properties of the extract. Therefore, it was concluded that the alternative process with a decanter as the main separation step and subsequent spray drying of the liquid stream could be a feasible option to add value to the biomass alongside the algal meal intended for alginate production.
Seaweed is a perishable material in its fresh state and deteriorates only a few days post-harvest if not preserved. In the present study, an assessment of acid preservation as a stabilisation method for cultivated Alaria esculenta and Saccharina latissima was performed. The results showed that lactic and citric acid are both suitable to preserve the cultivated seaweed biomass for at least 32 weeks. Minimal changes were observed in the proximate composition, pH and colour during storage, and microbial counts were relatively stable throughout the storage period. The method might, however, not be suitable for preserving phenolic compounds and antioxidant properties (assessed by DPPH), as a decrease in these parameters was observed with acid treatment in the A. esculenta samples. Based on sensorial results, the biomass had strong salt and acid flavour, which could affect the uses of the acid-preserved biomass in food products. Therefore, it was concluded that the method is applicable to stabilise the cultivated biomass as an ingredient in food and feed applications but might not be as suitable to preserve the antioxidant properties of the biomass.
Quality assessment within the seaweed industry is mainly based on chemical analysis and visual inspection of the employees. Alternative methods such as MSI could provide the seaweed industry with easy-to-use, fast and non-destructive quality assessment of their products. A. esculenta and S. latissima samples were analyzed and imaged, and predictive partial least square regression (PLSR) models were constructed from the spectral data and traditional analytical results. The results showed that the MSI technology effectively predicted proximate composition, pH and total phenolic content in the seaweed samples. In addition, other constructed models showed promising results, such as models made for iodine content and antioxidant properties (ORAC and DPPH). Based on the obtained results, it was concluded that MSI is a promising technology to predict multiple parameters in seaweed biomass, but a larger sample size is required to strengthen the models further.
The results of the present study show opportunities to increase the value of the harvested biomass by changing the production processes. Furthermore, the results suggest that acid preservation could be a valuable preservation method for cultivated seaweed biomass and that multispectral imaging techniques could be used as a quality control tool within the seaweed industry.
Þrátt fyrir gífurlega aukningu í stórþörungaframleiðslu á síðustu áratugum eru
þeir enn frekar vannýtt auðlind í Evrópu. Hins vegar hefur áhugi á
stórþöþörungum aukist verulega í Evrópu undanfarin ár, og spáð hefur verið
fyrir því að framleiðslan gæti aukist frá þeim 300 þúsund tonnum sem framleidd
eru í dag yfir í 8 milljónir tonna árið 2030. Með aukinni framleiðslu stórþörunga
er mikilvægt að fullnýta, varðveita og meðhöndla lífmassann á viðeigandi hátt
til að hámarka gæði afurðarinnar. Því var markmið rannsókarinnar að kanna
og bæta virðiskeðju valinna brúnþörunga, með áherslu á fullnýtingu hráefnis í
mjölsvinnslu, varðveislu og geymsluþol á ræktuðum brúnþörungum, og meta
nýtingu fjöllitrófsmyndgreiningartækni til að meta gæði stórþörunga innan
iðnaðarins.
Til að auka nýtingu klóþangs (e. Ascophyllum nodosum) voru lagðar til
breytingar á mjölsvinnslu (e. alternative processing) og þær metnar. Þar var
lögð áhersla á að kanna árstíðabundinn breytileika hráefnis, og uppskölun á
breyttum framleiðsluháttum á iðnaðarskala. Breytta vinnslan byggir á
vatnsútdrætti lífvirkra efna úr lífmassanum eftir fínhökkun (e. microcutting) og
aðskilnaði á vökva-, og þurrefnisfasa (e. liquid and solid phase) áður en
þangmjölið er þurrkað. Metnar voru tvær mismunandi aðskilnaðaraðferðir á
vökva-, og þurrefnafasa, eða fleytibúnaður (e. decanter) og skrúfupressa.
Ásamt því var nýting diskaskilvindu og þurrkun á vökvanum metin.
Niðurstöðurnar benda til þess að breytta vinnslan sé hagkvæmust frá júlí til
október en henti verr í júní þegar þörungurinn er í blóma (á frjósemistímabili
sínu), þá sérstaklega ef áætlað er að nýta vökvann vegna andoxunarvirkni
hans. Ennfremur benda niðurstöðurnar til þess að þurrefnafasinn sem fæst úr
breyttu vinnslunni gæti nýst áfram til framleiðslu á alginötum, þar sem alginatið
helst í þurrefnafasanum eftir vökvaaðskilnaðinn. Við mat á aðskilnaðartækni á
iðnaðarskala kom í ljós að fleytibúnaður gaf betri aðskilnað á vökva- og
þurrefnafösunum en skúfupressan. Auk þess má þurrka vökvafasann með
úðaþurrkara án þess að hitunin í þurrkuninni hafi teljandi áhrif á
lífvirknieiginleika vökvans. Út frá niðurstöðunum var því ályktað að aðskilnaður
með fleytingu ásamt úðaþurrkun á vökvafasanum gæti verið hagkvæmur
kostur til að auka verðmæti lífmassans sem áætlaður er í alginatframleiðslu.
Ferskir stórþörungar brotna niður og skemmast aðeins nokkrum dögum eftir
uppskeru ef þeir eru ekki varðveittir með réttum hætti. Í þessari rannsókn var
iv
kannað hvort hægt væri að nýta sýrumeðhöndlun sem varðveisluaðferð fyrir
ræktaðan marinkjarna (Alaria esculenta) og beltisþara (Saccharina latissima).
Niðurstöðurnar sýndu að bæði mjólkursýra og sítrónusýra væru hentugar
sýrur til að varðveita ræktaða lífmassann í að minnsta kosti 32 vikur. Lítill
munur var á efnasamsetningu, sýrustigi og lit í gegnum geymslutímann og
örverufjöldi var tiltöllulega stöðugur í gegnum geymsluna. Niðurstöður gefa þó
til kynna að aðferðin sé ekki jafn hentug til að verðveita fjölfenól og
andoxunareiginleika lífmassans (metið með DPPH), þar sem lækkun á þessum
þáttum varð vegna sýringar á beltisþara. Ásamt því sýndu niðurstöður
skynmats að sterkt salt-, og sýrubragð gæti haft áhrif á notkun sýrðu
brúnþörunganna í matvæli. Út frá niðurstöðunum var því ályktað að
sýrumeðhöndlun sé vel nothæf til að varðveita beltisþara og marinkjarna sem
hráefni í matvæli eða fóðurgerð en væri ekki eins hentug til að varðveita
andoxunareiginleika þeirra.
Í dag er gæðamat stórþörunga í iðnaðinum að mestu leyti byggt á
efnagreiningum og sjónrænu mati starfsmanna. Aðrar aðferðir gætu auðveldað
gæðamat afurða, eins og fjöllitrófsmyndgreiningartækni (MSI), sem er auðveld
í notkun, eyðileggur ekki sýnið og gefur hraðar niðurstöður. Sýni af beltisþara
og marinkjarna voru mynduð og efnagreind, og spálíkön byggð með línulegri
aðhvarfsgreiningu (e. partial least square regression, PLSR) úr
litrófsgögnunum miðað við niðurstöðunum úr hefðbundnu efnagreiningum.
Niðurstöðurnar sýndu að líkönin gátu spáð áreiðanlega fyrir um
grunnefnasamsetningu, sýrustig og fjölfenólinnihald í þangsýnunum. Þar, til
viðbótar reyndust önnur líkön ásættanleg til greininga svo sem líkön fyrir
joðinnihald og andoxunareiginleika (ORAC og DPPH). Út frá niðurstöðunum
var ályktað að MSI gæti vel nýst til að spá fyrir um ýmsa gæðaþætti í
stórþörungum, en að aukinn sýnafjöldi sé nauðsynlegur til að styrkja líkönin.
Niðurstöður núverandi rannsóknar sýna tækifæri í því að auka verðmæti
stórþörunga með bættum framleiðsluferlum. Ennfremur benda niðurstöðurnar
til þess að sýring gæti hentað vel sem varðveiðsluaðferð fyrir ræktaða
brúnþörunga og að MSI gæti verið notuð til gæðamats á stórþörungum innan iðnaðarins.