Tehokkaampia keinoja kalan kiertovesikasvatuksen makuvirheiden vähentämiseksi
Pohjoismaisessa NordForsk-rahoitteisessa hankkeessa havaittiin, että kalan kiertovesikasvatuksessa muodostuvia makuvirheitä voidaan vähentää merkittävästi kasvatusaltaissa käytettävien hapettavien kemikaalien annostelulla. Sopivan suuruisten pitoisuuksien löytäminen on kuitenkin tasapainoilua. Makuvirheiden vähentämiseksi tarvitaan melko suuri annostelu, mikä voi olla haitallista systeemin hyödylliselle mikrobistolle.
Kalan kiertovesikasvatus on ympäristön kannalta kestävä tapa kasvattaa kalaa. Siinä veden tarve on huomattavasti alhaisempi perinteisiin kasvatusmenetelmiin verrattuna ja vettä kierrätetään ja puhdistetaan prosessissa yhä uudelleen. Vaikka kiertovesikasvatuksella on lukuisia etuja, kiertovesisysteemissä voi muodostua yhdisteitä, jotka aiheuttavat kalaan kertyessään epämiellyttäviä makuja ja hajuja. Vaarattomuudestaan huolimatta kalan virhemaut eivät miellytä useimpia kuluttajia tai edistä kalan myyntiä.
RAS-Tools-hankkeessa tutkittiin hapettimien annostelun vaikutuksia vedenlaatuun ja makuvirheisiin kiertovesikasvatuksessa. Koe toteutettiin Luonnonvarakeskuksen (Luke) Laukaan vesiviljelylaitoksella yhdessä tanskalaisten ja norjalaisten yliopistojen ja tutkimuslaitosten sekä tuotantolaitosten kanssa.
Hapettavat kemikaalit parantavat veden laatua ja vähentävät makuvirheitä – sopivasti annosteltuina
Kokeessa tutkittiin otsonin ja vetyperoksidin yhdistelmän ja pelkän vetyperoksidin annostelua kiertovesisysteemeihin, joissa kasvatettiin kirjolohta. Seurantaan valittiin 14 makuvirheyhdistettä, lisäksi kokeessa seurattiin bakteeriyhteisöjen koostumusta sekä biosuodattimen kantoaineista että kasvatusvedestä.
– Käsittelyt vähensivät lähes kaikkia tutkittuja makuvirheyhdisteitä vedessä ja kalassa. Otsonin ja vetyperoksidin yhdistelmäkäsittely oli tehokkaampi kuin pelkkä vetyperoksidi, mutta ero käsittelyjen välillä oli pieni. Muutokset kalassa olivat pienempiä kuin kiertovedessä havaitut muutokset, kertoo Luken erikoistutkija Petra Lindholm-Lehto.
Biosuodattimien bakteeriyhteisöt erosivat eri käsittelyiden välillä, mutta vesinäytteissä vastaavaa eroa ei havaittu. Hapettavat aineet eivät tuhonneet bakteeriyhteisöjä, mutta ne vähensivät bakteereiden kokonaismääriä. Tämä puolestaan heikensi biosuodattimien toimintaa.
Hapettimien annosteluun liittyy haasteita. Tarvitaan verrattain suuret pitoisuudet hapettimia, jotta voidaan vähentää hyvin pieninä pitoisuuksina esiintyvien yhdisteiden määrää systeemissä. Lisäksi hapettimet reagoivat herkästi myös muun orgaanisen aineksen kanssa, jota voi kiertovesisysteemissä olla runsaasti. Vaikka haittavaikutuksia kalalle tai kalan kasvulle ei havaittukaan, annostelut vaikuttivat myös systeemin hyödylliseen mikrobistoon ja heikensivät niiden toimintaa.
Kiertovesikasvatuksessa vallitsee herkkä tasapaino ja rajut käsittelyt voivat horjuttaa sitä ei-toivotulla tavalla. Siksi mahdollisten hapettimien annostelua ja pitoisuuksia tulee punnita tarkasti. Ankarakaan käsittely ei täysin poista makuvirheyhdisteitä ja tarvetta raikastusvaiheelle, mutta hapettimien avulla makuvirhepitoisuudet voidaan pitää maltillisella tasolla ja kallis raikastusvaihe kestoltaan lyhyenä.
Näin koe eteni
Kokeessa tutkittiin otsonin ja vetyperoksidin yhdistelmän ja pelkän vetyperoksidin annostelua kiertovesisysteemeihin, joissa kasvatettiin kirjolohta. Annostelut toteutettiin intensiivisellä annostelusyklillä ja verrattain suurilla otsonin ja vetyperoksidin annoksilla (1.2 µg L-1 H2O2; AOP: 0.6 µg L-1 H2O2+1.2 mg L-1 O3). Makuvirheyhdisteiden pitoisuuksia mitattiin Lukessa kehitetyllä kemialliseen analytiikkaan perustuvalla menetelmällä, jolla voidaan määrittää tarkasti pienetkin pitoisuudet vedessä ja kalassa. Seurantaan valittiin yhteensä 14 makuvirheyhdistettä.
Kokeessa seurattiin myös bakteeriyhteisöjen koostumusta geenisekvensoinnin avulla sekä biosuodattimen kantoaineista että kasvatusvedestä. Sekvensoinnin lisäksi DNA-näytteiden avulla selvitettiin bakteerien ammonium- ja nitriittitypen hapettamisen mahdollistavan geenin esiintyvyyttä.
Paras tulos yhdistelmäkäsittelyllä
Käsittelyt vähensivät lähes kaikkia tutkittuja makuvirheyhdisteitä vedessä ja kalassa. Yhdistelmäkäsittely (AOP) oli tehokkaampi kuin pelkkävetyperoksidi, mutta ero käsittelyjen välillä oli pieni. Erityisesti kalan lihassa havaittiin pienempiä geosmiinin (37 %) ja 2-metyyli-isoborneolin (65 %) pitoisuuksia. Kuitenkin muutokset kalassa olivat pienempiä kuin kiertovedessä havaitut muutokset.
Kokeen lopussa biosuodattimien bakteeriyhteisöt erosivat eri käsittelyiden välillä mutta vesinäytteissä vastaavaa eroa ei havaittu. Erityisesti nitriittitypen hajottamisen mahdollistavan geenin esiintyvyys oli alhaisempi biosuodattimissa, joissa oli käytössä hapettimia. Tämä nähtiin myös vesianalyyseissä, sillä nitriittitypen pitoisuudet olivat korkeimmat kiertovesiyksiköissä, joissa oli käytössä hapettimia. Vaikka hapettavat aineet eivät tuhonneet bakteeriyhteisöjä, ne vähensivät bakteereiden kokonaismääriä, mikä heikensi biosuodattimien toimintaa.