Aquaculture is growing rapidly worldwide and is projected to become the major source of fish used for human consumption. A major factor that limits aquaculture reaching its full potential is an adequate supply of the raw materials necessary for formulated fish feeds. The dependence of modern aquaculture on fishmeal obtained from wild fisheries is not environmentally sustainable and replacements for fishmeal must be found. Some animal by-products are viable replacements for fishmeal, and can provide sufficent nutrition for high growth rates, but little is known about the potential of animal by-products to adversely affect fish health. The objectives of these experiments were to determine if animal by-products used in fish feeds impair immune response or alter bone physiology in cultured juvenile rainbow trout. Four animal by-product containing diets (poultry meat meal (PMM)/ PMM plus feathermeal / PMM plus bloodmeal) and two reference diets (fishmeal or soya) were evaluated to determine their effect on innate immune response, the ability of fish to cope with normal husbandry stressors, and bone physiology. PMM was then selected due to its favourable amino acid profile and high digestibility and assessed to determine if the high levels of fishmeal replacement that may be required in the future, impact the health of rainbow trout. Due to the lack of reliable indicators of bone quality and quantity in salmonids the effects of exercise and phosphorus deficiency in rainbow trout were also examined. Relative to the fishmeal control diet, fish fed diets with PMM [(PMM) 50% crude protein, by substitution], PMM plus two percent blood meal, or PMM plus five percent feather meal, did not have an impaired innate immunity (lysozyme, alternative complement, phagocytosis, intracellular respiratory burst, differential counts of peripheral blood leukocytes) or changes in bone physiology as assessed by dynamic bone histomorphometry. Higher levels of PMM (0-70% digestible protein, by substitution) caused a reduction in apparent net mineral retention of phosphorus and calcium (P<0.001), a lower vertebral bone mineral content (P<0.001) and reduced vertebral mechanical properties (compressive extension (P=0.04), Young’s Modulus (P=0.03)), but fish growth was not affected. Exercise influenced bone modelling, with exercised animals having a reduced bone area and trabecular thickness (P=0.01), increased autocentrum width (P=0.04), and higher bone mineral content (P= 0.02); however, bone mechanical properties were unaffected. Induction of genes (receptor activator nuclear factor kappa beta and osteoprotogenerin), involved in the resorption of mineralised tissue, was not observed in fish fed phosphorus deficient diets although scales were evidenced to be an important source of labile minerals. Overall our results indicate that low level replacement of fish meal by poultry meat meal, and blends of poultry meat meal with blood or feathermeal do not affect fish innate immune response, bone physiology, or growth however the greatly elevated levels of poultry meat meal that may be required in future salmonid aquafeeds could increase the risk of spinal malformations. Thus the category 3 animal by products tested are valuable fishmeal replacements for aquaculture based on the endpoints measured in this study.

Animal by-products (ABPs) can be a source for infectious diseases like BSE (mad cow disease) and to prevent spreading infectious diseases inspection of ABPs are necessary. The purpose of this study was to identify the problems that municipalities in Sweden experience with the inspection of ABPs and develop some solutions for these problems. The purpose was also to investigate whether amount and type of problems experienced by municipalities are depending on population size. The study was carried out in collaboration with Piteå municipality, with the aim to support municipalities and other central authorities in their work with inspection of ABPs. Data were collected through a survey that was sent to all municipalities in Sweden and approximately 60% of the municipalities participated in this study. Lack of knowledge, lack of time due to high workload and lack of support from central authorities were some of the most common problems that municipalities experienced. As a consequence, inspections get down prioritized or are not carried out at all. The study shows that there is a significant difference in the amount of problems that municipalities experience depending on the population. Large municipalities experience more problems than small and medium sized municipalities. The study also shows how municipalities can identify companies that manage ABPs. This study highlights that municipalities urgent need effective guidelines and support from central authorities, otherwise the control of ABPs is neglected, which - in worst case scenario - can lead to outbreaks of infectious diseases.

El presente trabajo de investigación surge para dar una respuesta alternativa a las tecnologías actuales de eliminación y/o aprovechamiento de los subproductos de origen animal (SANDACH) y revalorizar estos subproductos. Los residuos cárnicos generados en los mataderos, en los procesados de alimentos y los animales que fallecen en las granjas son considerados SANDACH y están sujetos a una legislación estricta que regula su manipulación y gestión. Entre otros aspectos, la legislación clasifica a los subproductos según su potencial peligrosidad y define los posibles usos y gestión como residuos. Los de mayor peligrosidad (Categoría 1) deben ser incinerados, enterrados previa esterilización y marcado o utilizados en la producción de biodiesel, biogás o en procesos de combustión. Los subproductos de peligrosidad media (Categoría 2), además de los usos anteriores, pueden aprovecharse para fabricar abono y sólo los SANDACH de baja peligrosidad (Categoría 3) pueden transformarse mediante renderizado en piensos para animales de compañía y animales de peletería. Esta tesis estudia la viabilidad del proceso de obtención de bio-combustible mediante licuefacción hidrotérmica de los subproductos de origen animal y de sus productos de renderizado. La tesis está estructurada en tres partes. La primera parte brinda una visión general de los subproductos de origen animal en la actualidad (Capítulo 1) así como una introducción a los fundamentos de la conversión de biomasa y la licuefacción hidrotérmica (Capítulos 2 y 3). La segunda parte describe el proceso experimental llevado a cabo a escala laboratorio (Capítulo 4), los estudios comparativos realizados entre licuefacción hidrotérmica y pirólisis de SANDACH y productos de renderizado (Capítulo 5), y el análisis de la influencia de los parámetros de reacción para la licuefacción de esta materia prima (Capítulos 6 y 7). La tercera y última parte de este trabajo presenta los estudios relacionados con el escalado a planta piloto (Capítulo 8) y la evaluación del análisis de ciclo de vida y costes del proceso (Capítulo 9). Este trabajo de tesis es altamente interdisciplinario por ser una combinación de ingeniería química, química orgánica, inorgánica, física y analítica.

Die seit 2004 in Deutschland bekannt gewordenen Fälle der illegalen Rückführung und irrtümlichen Fehlverbringung von gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1774/2002 nicht für den Genuss durch den Menschen bestimmten tierischen Nebenprodukten (TNP) der Kategorie 3 in die Lebensmittelkette haben zu der politischen Diskussion beigetragen, ob die Pflicht der Materialidentifizierbarkeit durch das Getrennthalten TNP am Ort des Anfalls sowie die ausschließliche Kennzeichnung ihrer Transportbehälter bei der Beförderung einen ausreichenden Schutz der Verbraucher garantieren können. Um eine ordnungsgemäße Verwendung TNP der Kategorie 3 sicherzustellen, hat der Bundesrat ihre unmittelbare und eindeutige Kennzeichnung, z.B. durch Farbstoffe, gefordert. Ziel dieser Arbeit war es, einen geeigneten, futtermittelrechtlich zugelassenen Marker für Schlachtnebenprodukte der Kategorie 3 zu erörtern, der eine technisch praktikable, vom Ort des Anfalls bis zum Verarbeitungsbetrieb optisch eindeutige, dauerhafte und nach der Verarbeitung nachweisbare sowie umwelt- und wirtschaftsverträgliche Markierung von Schlachtnebenprodukten zur sicheren Verfolgbarkeit ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung als TNP der Kategorie 3 ermöglicht, um ihren Eintrag in die Lebensmittelkette zu unterbinden, ohne die Neutralität der Endprodukte bei der Verwendung markierter TNP als Rohstoffe für Futtermittel zu beeinträchtigen. Für die Markierung von Schlachtnebenprodukten mittels Sprühsystemen wurden für Futtermittel zugelassene, färbende Zusatzstoffe (Verordnung (EG) Nr. 1831/2003) sowie in der medizinischen Diagnostik etablierte Fluoreszenz-Farbstoffe ausgewählt und hinsichtlich der Eindeutigkeit ihrer Markierung, ihrer Farbhaltung nach Bearbeitung sowie ihrer optischen Neutralität in Lebens- und Futtermitteln, die aus markierten TNP hergestellt worden sind, von fünf ungeschulten Prüfpersonen im Rahmen einer einfach beschreibenden, sensorischen und unabhängigen Prüfung gemäß §35 LMBG (L 00.90-6, ASU) beurteilt. Die Ergebnisse der sensorischen Prüfung wurden mit den RGB-Farbprofilen der markierten und nicht markierten TNP vergleichend analysiert. Zum Nachweis des irrtümlichen oder vorsätzlichen Eintrags von mit den ausgewählten Markerfarbstoffen markierten TNP in Lebensmitteln konnten die Analyseverfahren Dünnschichtchromatographie (DC), optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Hochfrequenzplasma (ICP-OES), Photometrie sowie die Fluoreszenzspektrometrie hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit untersucht werden. Die Untersuchung der sensorischen Neutralität der Markerfarbstoffe im Endprodukt Futtermittel erfolgte unter anderem durch einen Futtermittelpräferenzversuch an neun Hunden der Rasse Beagle. Brillantsäuregrün E142 (1,3 mg E142/kg TNP) konnte auf Grund der Eindeutigkeit der Markierung von Schlachtnebenprodukten durch die gegenüber den nativen TNP signifikant unterschiedlichen Rot-Farbintensitäten bei gleichzeitiger Neutralität in den Endprodukten (Lebens- oder Futtermittel) und einer guten bis sehr guten Farbhaltung nach dem Waschen der Nebenprodukte, der Kühl- (8°C über zwei Tage) sowie Gefrierlagerung (-25°C über 14 Tage) und dem Verwenden einer 14, 90 als auch 150 Tage gelagerten Farbstofflösung in Kombination mit dem chemisch nachweisbaren Titandioxid (90 mg E171/ kg TNP) als Markerfarbstofflösung zur eindeutigen Markierung von Nebenprodukten der Schlachtung am Ort ihres Anfalls selektiert werden. Die für die Markierung bestimmten Dosierungen der Markerfarbstoffe gelten für Tiere und Menschen als unbedenklich. Die mit den färbenden Zusatzstoffen E142 und E171 markierten Nebenprodukte der Schlachtung können mittels DC (Nachweisgrenze: ≥7,5 µg E142/kg Probe) beziehungsweise ICP-OES und Photometrie (Nachweisgrenze ICP-OES: 8,3 mg E171/kg Probe) ab einem eingebrachten Anteil von 0,55% (DC: E142) beziehungsweise 9% (ICP-OES: E171) in diversen Produkten (Lebens- oder Futtermittel) nachgewiesen werden. In den chemisch und thermisch extrahierten Fetten aus markierten, fettreichen TNP waren die Farbstoffe E142 und E171 jedoch nicht nachweisbar. Eine Fluoreszenzmarkierung TNP kann hingegen nicht präferiert werden, da nicht markierte Nebenprodukte der Schlachtung eine sichtbare und fluoreszenzspektrometrisch nachweisbare Autofluoreszenz aufweisen und in den thermisch verarbeiteten Produkten keine für die Fluoreszenz-farbstoffe charakteristischen Absorptions- und Emissionsspektren nachweisbar waren. Die Markierung mittels Sprühtechnik erscheint unter den Aspekten Substanzverlust und adaptierter Markerfarbstoff pro Kilogramm TNP praktikabel. Die im Labor bestimmte Markierungszeit für TNP (5 sec./kg) ist unter Einbeziehung der Durchsatzraten am Schlachthof als zu lang zu bewerten. Durch die rückstandsfreie Entfernung der Farbstoffe von Edelstahl- und glatten Kunststoffflächen sowie glasierten Fliesen ergeben sich keine Nachteile der Markierung TNP für die Produktion von Futtermitteln und technischen Erzeugnissen. Die in dem Präferenzversuch untersuchten Futtermittel für Hunde aus markierten TNP zeigten keine Abweichungen von der handelsüblichen sensorischen Produktqualität und hinsichtlich ihrer Haltbarkeit durch Sterilisation (F0-Wert). Mit E142 und E171 markierte TNP (Kat. 3) eignen sich somit als Rohstoffe zur Herstellung von Heimtierfuttermitteln. Bei Anwendung einer Kombinationsfarbstofflösung (E142 und E171) würden die für die Marker anfallenden Kosten pro Tonne TNP bis zu 33 Euro betragen. Bei der ausschließlichen Verwendung von E142, welches der optisch eindeutig markierende Farbstoff ist und das eine hohe Sensitivität im dünnschichtchromatographischen Nachweis zeigt, würden die Kosten 1,70 bis 3,40 Euro/t betragen. Bisher konnte kein EU-einheitlicher Rechtsrahmen zur Markierung TNP der Kategorie 3 gestaltet werden. Die politische Diskussion wird aber vor allem national fortgesetzt. / Since 2004 several illegal or aberrant transfers of animal by-products (ABP) from category 3 (according to Regulation (EC) No. 1774/2002: not intended for food production) back into food chain, have led to the political discussion, whether duty of material identifiability by separate storing of ABP on site and sole labeling of containers during transport are sufficient to protect consumers from ABP not intended for human consumption. To guarantee adequate utilisation of ABP from category 3, the German Federal Council claimed for an immediate and conclusive marking of ABP by dyeing or similar solutions. This study was implemented to define a convenient, registered feed additive for dyeing of slaughter by-products from category 3, which realize a feasible, from extraction to processing visually conclusive, long-lasting, traceable as well as sustainable and cost-effective marking on site to ensure traceability of intended utilisation as ABP from category 3 and to prevent their influx into food chain, without an impairment of the neutrality of products (e.g. pet food) made from marked ABP. For marking of slaughter by-products by air spraying device, registered colouring feed additives (Regulation (EC) No. 1831/2003) as well as diagnostically established fluorescence pigments were selected and investigated regarding their marking unambiguousness, colour retention after processing and visual neutrality in food and feed made from marked ABP by evaluation of five untrained judging persons in the course of a simply delineative, sensorial and impartial test (official list of analysis methods, ASU §35 LMBG, L 00.90-6), and by comparative RGB-colour measurement of images scanned from stained ABP samples. Detection of aberrant or deliberate discharge of marked ABP into food production was evaluated by investigation of thin layer chromatography (TLC), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), photometry and fluorescence spectrometry. Neutrality of marking feed additives in feedstuff was determined by a feeding preference test with nine dogs of the Beagle breed using pet food made from unmarked und marked ABP. Lissamine Green E142 (1,3 mg E142 per kg ABP) was selected as marker dye for slaughter by-products on site based on its unambiguousness of marking due to the significant different red-colour intensity compared to the non-marked ABP as well as the simultaneous neutrality of the colouring additive E142 in the final products feed and food. Colour retention of E142 marking was conclusive with regard to handling by washing, cold (8°C for two days) respectively fridge storage (-25°C for 14 days) and utilisation of a 14-, 90- and 150-days-stored marker solution. For marking, Lissamine Green was combined with the chemical detectable and registered food colour titanium dioxide (E171: 90 mg/kg ABP). The marker additives are classified as safe for humans and animals within the preferred concentrations for colouring ABP. With E142 und E171 marked ABP were traceable in food and feed using detection methods TLC (limit of detection: ≥7,5 µg E142 per kg sample), photometry and ICP-OES (limit of detection: ≥8,3 mg E171 per kg sample) at a proportion of 0,55% (TLC: E142) respectively 9% (ICP-OES: E171), whereas the named markers were not detectable in chemical and thermal extracted fats produced from marked high-fat ABP. Based on the visible and fluorescence spectrometric detectable autofluorescence of animal tissues as well as the uncharacteristic emission and absorption spectra of fluorescence pigments in processed ABP, fluorescence markers are not preferential for marking of slaughter by-products from category 3. Marking of slaughter by-products by air spraying device appeared practicable in due consideration of marker depletion and tissue-adapted marker per kg ABP. Current time of marking under laboratory conditions (5 sec. per kg ABP) must be graded as too long, regarding high transfer rates in slaughterhouses. Concerning the residue-free cleaning of stainless steel and even plastic surfaces from the marker solution, the utilisation of marked ABP for manufacturing of feed and technical products is unproblematic. Investigated pet food samples produced from marked ABP were from comparable commercial sensory product quality and showed no deviation of normal storability due to sterilisation. In conclusion, with E142 and E171 visible marked ABP from category 3 are suitable as crude materials for pet food production. The application of the combined marker solution (E142 and E171) have to be evaluated as comparative expensive (33 Euro per ton ABP), while the exclusive application of E142 as the optic conclusive and sensitive detectable marker for ABP is associated with sustainable costs from 1,70 to 3,40 Euro per ton ABP. To date, an EU-common regulatory framework for marking of ABP from category 3 could not be specified. Nevertheless the political discussion is still continued, especially in Germany.

Die seit 2004 in Deutschland bekannt gewordenen Fälle der illegalen Rückführung und irrtümlichen Fehlverbringung von gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1774/2002 nicht für den Genuss durch den Menschen bestimmten tierischen Nebenprodukten (TNP) der Kategorie 3 in die Lebensmittelkette haben zu der politischen Diskussion beigetragen, ob die Pflicht der Materialidentifizierbarkeit durch das Getrennthalten TNP am Ort des Anfalls sowie die ausschließliche Kennzeichnung ihrer Transportbehälter bei der Beförderung einen ausreichenden Schutz der Verbraucher garantieren können. Um eine ordnungsgemäße Verwendung TNP der Kategorie 3 sicherzustellen, hat der Bundesrat ihre unmittelbare und eindeutige Kennzeichnung, z.B. durch Farbstoffe, gefordert. Ziel dieser Arbeit war es, einen geeigneten, futtermittelrechtlich zugelassenen Marker für Schlachtnebenprodukte der Kategorie 3 zu erörtern, der eine technisch praktikable, vom Ort des Anfalls bis zum Verarbeitungsbetrieb optisch eindeutige, dauerhafte und nach der Verarbeitung nachweisbare sowie umwelt- und wirtschaftsverträgliche Markierung von Schlachtnebenprodukten zur sicheren Verfolgbarkeit ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung als TNP der Kategorie 3 ermöglicht, um ihren Eintrag in die Lebensmittelkette zu unterbinden, ohne die Neutralität der Endprodukte bei der Verwendung markierter TNP als Rohstoffe für Futtermittel zu beeinträchtigen. Für die Markierung von Schlachtnebenprodukten mittels Sprühsystemen wurden für Futtermittel zugelassene, färbende Zusatzstoffe (Verordnung (EG) Nr. 1831/2003) sowie in der medizinischen Diagnostik etablierte Fluoreszenz-Farbstoffe ausgewählt und hinsichtlich der Eindeutigkeit ihrer Markierung, ihrer Farbhaltung nach Bearbeitung sowie ihrer optischen Neutralität in Lebens- und Futtermitteln, die aus markierten TNP hergestellt worden sind, von fünf ungeschulten Prüfpersonen im Rahmen einer einfach beschreibenden, sensorischen und unabhängigen Prüfung gemäß §35 LMBG (L 00.90-6, ASU) beurteilt. Die Ergebnisse der sensorischen Prüfung wurden mit den RGB-Farbprofilen der markierten und nicht markierten TNP vergleichend analysiert. Zum Nachweis des irrtümlichen oder vorsätzlichen Eintrags von mit den ausgewählten Markerfarbstoffen markierten TNP in Lebensmitteln konnten die Analyseverfahren Dünnschichtchromatographie (DC), optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Hochfrequenzplasma (ICP-OES), Photometrie sowie die Fluoreszenzspektrometrie hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit untersucht werden. Die Untersuchung der sensorischen Neutralität der Markerfarbstoffe im Endprodukt Futtermittel erfolgte unter anderem durch einen Futtermittelpräferenzversuch an neun Hunden der Rasse Beagle. Brillantsäuregrün E142 (1,3 mg E142/kg TNP) konnte auf Grund der Eindeutigkeit der Markierung von Schlachtnebenprodukten durch die gegenüber den nativen TNP signifikant unterschiedlichen Rot-Farbintensitäten bei gleichzeitiger Neutralität in den Endprodukten (Lebens- oder Futtermittel) und einer guten bis sehr guten Farbhaltung nach dem Waschen der Nebenprodukte, der Kühl- (8°C über zwei Tage) sowie Gefrierlagerung (-25°C über 14 Tage) und dem Verwenden einer 14, 90 als auch 150 Tage gelagerten Farbstofflösung in Kombination mit dem chemisch nachweisbaren Titandioxid (90 mg E171/ kg TNP) als Markerfarbstofflösung zur eindeutigen Markierung von Nebenprodukten der Schlachtung am Ort ihres Anfalls selektiert werden. Die für die Markierung bestimmten Dosierungen der Markerfarbstoffe gelten für Tiere und Menschen als unbedenklich. Die mit den färbenden Zusatzstoffen E142 und E171 markierten Nebenprodukte der Schlachtung können mittels DC (Nachweisgrenze: ≥7,5 µg E142/kg Probe) beziehungsweise ICP-OES und Photometrie (Nachweisgrenze ICP-OES: 8,3 mg E171/kg Probe) ab einem eingebrachten Anteil von 0,55% (DC: E142) beziehungsweise 9% (ICP-OES: E171) in diversen Produkten (Lebens- oder Futtermittel) nachgewiesen werden. In den chemisch und thermisch extrahierten Fetten aus markierten, fettreichen TNP waren die Farbstoffe E142 und E171 jedoch nicht nachweisbar. Eine Fluoreszenzmarkierung TNP kann hingegen nicht präferiert werden, da nicht markierte Nebenprodukte der Schlachtung eine sichtbare und fluoreszenzspektrometrisch nachweisbare Autofluoreszenz aufweisen und in den thermisch verarbeiteten Produkten keine für die Fluoreszenz-farbstoffe charakteristischen Absorptions- und Emissionsspektren nachweisbar waren. Die Markierung mittels Sprühtechnik erscheint unter den Aspekten Substanzverlust und adaptierter Markerfarbstoff pro Kilogramm TNP praktikabel. Die im Labor bestimmte Markierungszeit für TNP (5 sec./kg) ist unter Einbeziehung der Durchsatzraten am Schlachthof als zu lang zu bewerten. Durch die rückstandsfreie Entfernung der Farbstoffe von Edelstahl- und glatten Kunststoffflächen sowie glasierten Fliesen ergeben sich keine Nachteile der Markierung TNP für die Produktion von Futtermitteln und technischen Erzeugnissen. Die in dem Präferenzversuch untersuchten Futtermittel für Hunde aus markierten TNP zeigten keine Abweichungen von der handelsüblichen sensorischen Produktqualität und hinsichtlich ihrer Haltbarkeit durch Sterilisation (F0-Wert). Mit E142 und E171 markierte TNP (Kat. 3) eignen sich somit als Rohstoffe zur Herstellung von Heimtierfuttermitteln. Bei Anwendung einer Kombinationsfarbstofflösung (E142 und E171) würden die für die Marker anfallenden Kosten pro Tonne TNP bis zu 33 Euro betragen. Bei der ausschließlichen Verwendung von E142, welches der optisch eindeutig markierende Farbstoff ist und das eine hohe Sensitivität im dünnschichtchromatographischen Nachweis zeigt, würden die Kosten 1,70 bis 3,40 Euro/t betragen. Bisher konnte kein EU-einheitlicher Rechtsrahmen zur Markierung TNP der Kategorie 3 gestaltet werden. Die politische Diskussion wird aber vor allem national fortgesetzt. / Since 2004 several illegal or aberrant transfers of animal by-products (ABP) from category 3 (according to Regulation (EC) No. 1774/2002: not intended for food production) back into food chain, have led to the political discussion, whether duty of material identifiability by separate storing of ABP on site and sole labeling of containers during transport are sufficient to protect consumers from ABP not intended for human consumption. To guarantee adequate utilisation of ABP from category 3, the German Federal Council claimed for an immediate and conclusive marking of ABP by dyeing or similar solutions. This study was implemented to define a convenient, registered feed additive for dyeing of slaughter by-products from category 3, which realize a feasible, from extraction to processing visually conclusive, long-lasting, traceable as well as sustainable and cost-effective marking on site to ensure traceability of intended utilisation as ABP from category 3 and to prevent their influx into food chain, without an impairment of the neutrality of products (e.g. pet food) made from marked ABP. For marking of slaughter by-products by air spraying device, registered colouring feed additives (Regulation (EC) No. 1831/2003) as well as diagnostically established fluorescence pigments were selected and investigated regarding their marking unambiguousness, colour retention after processing and visual neutrality in food and feed made from marked ABP by evaluation of five untrained judging persons in the course of a simply delineative, sensorial and impartial test (official list of analysis methods, ASU §35 LMBG, L 00.90-6), and by comparative RGB-colour measurement of images scanned from stained ABP samples. Detection of aberrant or deliberate discharge of marked ABP into food production was evaluated by investigation of thin layer chromatography (TLC), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), photometry and fluorescence spectrometry. Neutrality of marking feed additives in feedstuff was determined by a feeding preference test with nine dogs of the Beagle breed using pet food made from unmarked und marked ABP. Lissamine Green E142 (1,3 mg E142 per kg ABP) was selected as marker dye for slaughter by-products on site based on its unambiguousness of marking due to the significant different red-colour intensity compared to the non-marked ABP as well as the simultaneous neutrality of the colouring additive E142 in the final products feed and food. Colour retention of E142 marking was conclusive with regard to handling by washing, cold (8°C for two days) respectively fridge storage (-25°C for 14 days) and utilisation of a 14-, 90- and 150-days-stored marker solution. For marking, Lissamine Green was combined with the chemical detectable and registered food colour titanium dioxide (E171: 90 mg/kg ABP). The marker additives are classified as safe for humans and animals within the preferred concentrations for colouring ABP. With E142 und E171 marked ABP were traceable in food and feed using detection methods TLC (limit of detection: ≥7,5 µg E142 per kg sample), photometry and ICP-OES (limit of detection: ≥8,3 mg E171 per kg sample) at a proportion of 0,55% (TLC: E142) respectively 9% (ICP-OES: E171), whereas the named markers were not detectable in chemical and thermal extracted fats produced from marked high-fat ABP. Based on the visible and fluorescence spectrometric detectable autofluorescence of animal tissues as well as the uncharacteristic emission and absorption spectra of fluorescence pigments in processed ABP, fluorescence markers are not preferential for marking of slaughter by-products from category 3. Marking of slaughter by-products by air spraying device appeared practicable in due consideration of marker depletion and tissue-adapted marker per kg ABP. Current time of marking under laboratory conditions (5 sec. per kg ABP) must be graded as too long, regarding high transfer rates in slaughterhouses. Concerning the residue-free cleaning of stainless steel and even plastic surfaces from the marker solution, the utilisation of marked ABP for manufacturing of feed and technical products is unproblematic. Investigated pet food samples produced from marked ABP were from comparable commercial sensory product quality and showed no deviation of normal storability due to sterilisation. In conclusion, with E142 and E171 visible marked ABP from category 3 are suitable as crude materials for pet food production. The application of the combined marker solution (E142 and E171) have to be evaluated as comparative expensive (33 Euro per ton ABP), while the exclusive application of E142 as the optic conclusive and sensitive detectable marker for ABP is associated with sustainable costs from 1,70 to 3,40 Euro per ton ABP. To date, an EU-common regulatory framework for marking of ABP from category 3 could not be specified. Nevertheless the political discussion is still continued, especially in Germany.

Durch die Nutzung des fischfutterbedingten Nährstoffeintrags für die kombinierte Produktion von Fischen und Pflanzen können Aquaponiksysteme eine nachhaltige Erweiterung von Kreislaufanlagen der Aquakultur (RAS) darstellen. Herkömmliche Aquakulturfutter zielen jedoch auf Fischproduktion mit geringer Umweltbelastung ab und sind somit nicht für die Aquaponik optimiert. Daher weist RAS-Wasser häufig Mängel im Profil gelöster anorganischer Pflanzennährstoffe auf. So war es Ziel dieser Arbeit, die Auswirkungen unterschiedlicher Proteinquellen auf die Nährstoffdynamik in RAS durch Fütterungsversuche mit Afrikanischem Raubwels und Nil-Tilapia zu untersuchen, bei denen Wachstum, gelöste anorganische Nährstoffkonzentrationen im RAS-Wasser und die Ausscheidung von Nährstoffen über den Kot verfolgt wurden. Der Fokus lag auf nachhaltigen alternativen Proteinquellen zu marinem Fischmehl und terrestrischen Pflanzenproteinen: Larvenmehl der Schwarzen Soldatenfliege (BSFM), Welsschlachtabfallmehl (CM), Geflügelschlachtabfallmehl (PM) und Geflügelblutmehl (PBM). Experimentalfutter, die phosphorreiches PM und CM enthielten, förderten erhöhte Ausscheidung von löslichem reaktivem Phosphor, erzeugten die besten gelösten N:P-Verhältnisse im RAS-Wasser verglichen mit einer Hydroponik-Nährlösung und ermöglichten in Kombination mit PBM besseres Wachstum beim Wels als ein vergleichbares kommerzielles Futter. In Futtern basierend auf einer einzigen Proteinquelle führte PM bei Wels und insbesondere bei Tilapia zu ähnlichem Wachstum verglichen mit marinem Fischmehl, wohingegen BSFM und PBM bei beiden Arten Wachstumsleistung beeinträchtigte. Meta-Analysen aller Versuche legen nahe, dass höherer Phosphor-, Kalium- und Magnesiumgehalt im Futter erhöhte Ausscheidung dieser Elemente in gelöster Form bedingt, was sie zu Zielnährstoffen in Aquaponikfuttern macht, während die Optimierung des Protein zu Energie-Verhältnisses im Futter die gelösten N:P- und N:K-Verhältnisse im RAS-Wasser verbessern kann. / By using the nutrient input from fish feeds for the combined production of fish and plants, aquaponic systems can be a sustainable extension of recirculating aquaculture systems (RAS). However, conventional aquaculture feeds are optimized for fish production and reduced environmental impact rather than aquaponics. Hence, RAS water is often characterized by deficiencies regarding its dissolved inorganic plant nutrient profile. Therefore, this thesis aimed to explore the effect of purposeful dietary protein choice on nutrient dynamics in RAS through four systematic feeding trials involving African catfish and Nile tilapia in which growth performance, dissolved inorganic nutrient concentrations in RAS water and solid fecal nutrient excretion were tracked. Focus was on sustainable alternative protein sources to marine fish meal and terrestrial plant proteins: black soldier fly larvae meal (BSFM), catfish by-product meal (CM), poultry by-product meal (PM) and poultry blood meal (PBM). Experimental diets including phosphorus-rich PM and CM supported increased excretion of soluble reactive phosphorus, produced the most favorable dissolved N:P ratios in RAS water when compared to a renowned hydroponic nutrient solution, and, combined with PBM, enabled better growth performance in African catfish than a comparable commercial diet. In single protein source diets, PM produced similar growth performance in African catfish and particularly Nile tilapia versus marine fish meal, whereas BSFM and PBM impaired growth performance in both species. Meta-analyses covering all trials suggest that higher dietary phosphorus, potassium and magnesium content leads to their increased excretion in dissolved form, making them target nutrients for aquaponic feed formulation, while the optimization of the dietary protein to energy ratio can further improve dissolved N:P and N:K ratios in RAS water.