Welkom bij
Moderne landbouw
!
door professor Simon J Davies FRSB, Editor, Internationale Aquafeed, VK, Derek Balk en Melissa Jolly-Breithaupt, FHR Biobrandstoffen &Ingrediënten Voedingsspecialisten, Flint Hill Resources LLC, VS
Achtergrond
De zoektocht naar alternatieve eiwitten in de aquacultuur wordt steeds belangrijker, voornamelijk vanwege de snelle expansie van de industrie en de beperking die wordt opgelegd aan mariene ingrediënten zoals vismeel en ingrediënten van terrestrische planten zoals sojameel, uit bezorgdheid over hun duurzaamheid op lange termijn. Het kweken van hoogwaardige vissoorten stelt eisen aan voerformuleringen met een hoog eiwitgehalte om aan de strenge voedingseisen van deze vissen te voldoen. Zalm is van bijzonder belang, gezien het iconische beeld dat ze uitbeelden in de viskweek.
De totale wereldwijde productie van gekweekte Atlantische zalm (Salmo salar) is in 2019 naar schatting met zo'n zeven procent gestegen, tot ongeveer 2,6 miljoen ton. Dit is het derde achtereenvolgende jaar van sterke groei van het aanbod, na een stijging van ongeveer vijf procent in 2018. De drie belangrijkste bijdragers aan deze uitbreiding waren Noorwegen, Chili en Schotland.
Geschat wordt dat de wereldwijde zalmindustrie meer dan 13 miljard euro waard is en in hoge mate afhankelijk is van grote investeringen en ondersteunende infrastructuur, waaronder een gerenommeerd platform voor de productie van voer. In dit opzicht, het is van cruciaal belang dat we het gebruik van nieuwe voederingrediënten voor een duurzame industrie onderzoeken om te voldoen aan de eisen van de consument en betrouwbare productiecijfers. Het scala aan opties is groot en een van die gebieden van actief belang is het potentieel van de gedroogde, graanversterkte eiwitbijproducten van distilleerders, voortkomend uit de bio-ethanolindustrie.
Eerder, er is veel belangstelling geweest voor de meer traditionele bronnen van gedroogde granen van distilleerders met en zonder oplosbare stoffen als grondstof voor een breed scala aan productiedieren, met inbegrip van vis tot op zekere hoogte, afhankelijk van de soort. DDGS van drinkalcoholfermentatie (d.w.z. bier- en whiskydistillatie) werd voornamelijk gebruikt in rantsoenen en de kwestie van een hoog vezelgehalte legde beperkingen op aan het gebruik ervan voor dieren met één maag, waarbij de meeste bijproducten naar voer voor herkauwers gaan in krachtvoerfracties van het dieet. Enkele toepassingen in aquafeed voor tilapia en karper (Omar, 2009) bleken behoorlijk succesvol en werden efficiënt verteerd door deze allesetende vissoorten, in vergelijking met dieetbeperkingen bij vleesetende vissen zoals forel en zalm.
De exploitatie van DDGS en gisten voor aquacultuurdiëten is nu van belang geworden als strategie om alternatieve eiwitten en energierijke bronnen te gebruiken. Relatief weinig studies hebben zich gericht op het voeren van diëten met DDGS en gist met zoetwatervissen en garnalen (Stone et al., 2005; Schaeffer et al., 2009; Zhou et al., 2010).
Recenter, er zijn aanzienlijke vorderingen gemaakt in de verwerking van DDGS als gevolg van de uitbreiding van de biobrandstofindustrie in vele delen van de wereld, op basis van gecontroleerde fermentatie van maïs en tarwe. Dit proces leidt tot een aanzienlijke biomassa van verbruikte granen en resterende gist die kan worden ontvezeld en gedroogd tot een gemalen product met een hoog eiwitgehalte en een uitstekend uitgebalanceerd gehalte aan essentiële aminozuren. Recent werk van Goda et al (2019, 2020) heeft aangetoond dat een eiwitrijk DDG afgeleid van maïsfermentatie voor biobrandstof met de toegevoegde insluitsels van enzymen goed werkte in diëten voor Europese zeebaars (Dicentrarchus labrax).
Een voorbeeld van zo'n toonaangevend bedrijf is FHR Biofuels &Ingredients, gevestigd in Kansas, VS, met hun geavanceerde product NexPro dat bewezen voordelen heeft in voerformuleringen voor gekweekte vissoorten. NexPro heeft veel kenmerken in termen van zijn voedingsprofiel, namelijk een constante productkwaliteit en beschikbaarheid met een hoog eiwitgehalte van 50 procent van de gecombineerde gist (25%) en maïsglutencomposiet in het bijproduct na verwijdering van ethanol. Het materiaal biedt een superieure verteerbaarheid van droge stof, energie en eiwit in vergelijking met DDGS-producten van de eerste generatie en is een uitstekende bron van EAA's en lysine en methionine die gewoonlijk beperkend zijn in andere vrijstaande, van planten afgeleide voederingrediënten en is een bewezen kostenconcurrerend alternatief voor veel andere terrestrische eiwitten en vismeel. Aanvullend, NexPro heeft een zeer goede houdbaarheid en stabiliteit, vanwege het lage vetgehalte. Deze eigenschappen zijn volledig getest onder wisselende omstandigheden voor vissen en er wordt nu meer werk verzet om onze kennisbasis uit te breiden.
We rapporteren over voorlopige proeven die onlangs zijn uitgevoerd om NexPro te evalueren in diëten van Atlantische zalm na de smolt (groeifase). Het onderzoek richtte zich op groei en voergebruik onder gecontroleerde omstandigheden. De effecten van graduele inclusieniveaus van gistproduct (NexPro) op de groei, voerefficiëntie, nutriëntengebruik, pigmentatie van het vlees, bloedbiochemie en darmhistologie werden beoordeeld.
Proefprotocol voor Atlantische zalm
Er werden vijf onderzoeksdiëten geformuleerd zoals weergegeven in tabel 1, d.w.z. één controledieet (dieet 0, Tabel 1) zonder NexPro is samengesteld om te voldoen aan de bekende nutriëntenbehoeften van Atlantische zalm (NRC, 2011) met vier extra diëten met verschillende niveaus van NexPro op 5, 10, respectievelijk 15 en 20 procent.
Ingrediënten werden gemengd en geëxtrudeerd met behulp van een meedraaiende, in elkaar grijpende kookextruder met dubbele schroef (ZSK-57, Werner &Pfleiderer, Ramsey, NJ, VS). De oliën werden aan de extrudaten toegevoegd met behulp van een vacuümcoater UAS Canada Inc. (Abbotsford, voor Christus, Canada). De dichtstbijzijnde samenstelling van de testdiëten wordt weergegeven in Tabel 2, geanalyseerd volgens standaard AOAC 2019-protocollen en voor elk dieet werden ook essentiële aminozuren bepaald.
Atlantische zalm (St John River-stam; aanvankelijk lichaamsgewicht 304,0 ± 10,7 g) willekeurig toegewezen aan 35 vissen per tank, werd gekweekt in zout water (25 ppt) in een recirculerend aquacultuursysteem (RAS) uitgerust met vijftien circulaire tanks van 750 liter. De watertemperatuur werd op 14,2 ± 0,6°C gehouden en de opgeloste zuurstof werd op> 90% verzadiging gehouden. Dit waren optimale omstandigheden voor de soort, waardoor een uitstekende groei en voerbenutting mogelijk is.
Zalm werd met de hand gevoerd tot verzadiging, driemaal daags gedurende de 12 weken durende studie. Bloedmonsters en distale darmmonsters werden genomen van zalm na beëindiging van de voerproef. Bloed werd geanalyseerd op een reeks hematologische indices om de gezondheid en indicatoren van stress te beoordelen. Darmcoupes werden gefixeerd en histologisch onderzocht op eventuele door voeding veroorzaakte laesies zoals enteritis en bijbehorende morfologische veranderingen.
resultaten en discussie
Er werd aangetoond dat NexPro een hoge voedingswaarde had en een aanvaardbaar voerbestanddeel was voor Atlantische zalm en geen significant nadelig effect had op de groei, voeropname van zalm, tot 15 procent inclusieniveau in deze studie (zie tabel 3).
De kloof tussen de thermische groeicoëfficiënt (TGC) kwam samen tussen de zalm die de controle kreeg en de dieet D (NexPro-20) gedurende de onderzoeksperiode. Met zalm gevoerd Diet C (NexPro-10) had het hoogste uiteindelijke lichaamsgewicht na 84 dagen (zie figuur 1).
De incrementele opname van NexPro in experimentele diëten van post-smolt Atlantische zalm resulteerde in Feed Conversion Ratio (FCR)-waarden die overeenkwamen met de waarden die voor de soort werden verwacht onder de aangetroffen experimentele omstandigheden. FCR was uitstekend bij minder dan 1,0 en varieerde tussen 0,93 en 0,98 voor alle respectieve behandelingen. Er waren geen aanwijzingen voor veranderingen in de kwaliteit van de pellets of de smakelijkheid van het voer wanneer het aan de vissen werd aangeboden.
De reacties op groei en voeropname werden niet significant bepaald door het lipiden- en/of eiwitgehalte in de voeding. Zalmprestaties waren, daarom, voornamelijk beïnvloed door het opnameniveau van NexPro in de dieetformulering.
Het was interessant om te ontdekken dat het inclusieniveau van NexPro geen significant effect had op de nabije samenstelling van het hele lichaam en het aminozuurgehalte van vissen (zie tabel 4). eiwit voor het hele lichaam, lipide, as- en aminozuurretentieresultaten waren in overeenstemming met gegevens die in de literatuur zijn gerapporteerd (bijv. Shearer et al., 1994; NRC, 2011). Deze bevindingen waren in overeenstemming met een eerdere evaluatie van zalmachtigen van DDGS met regenboogforel (Oncorhynchus mykiss) uitgevoerd door Overland et al. 2013.
In onze studie met zalm, samenstelling van het hele lichaam, nutriëntengebruik, filetpigmentatie en darmhistologie waren vergelijkbaar met die van zalm die een praktisch controledieet kreeg. De filetkleur van zalm werd ook niet beïnvloed door de toevoeging van DDG en de vis behield een goede pigmentatie met consistentie over het hele scala van dieetformuleringen. Hieruit bleek dat de algehele verdeling van carotenoïde vlees en de retentie van astaxanthine toegevoegd aan voer als het belangrijkste pigment niet werd gemaskeerd door NexPro-opname.
Het histologisch onderzoek van de darmmorfologie met een focus op de gezondheid van de distale darm toonde interessante resultaten die de neutraliteit van NexPro bevestigden wanneer morfometrische metingen werden toegepast. We weten uit ervaring dat bepaalde categorieën sojameel distale darmenteritis bij zalmachtigen kunnen bevorderen. vooral bij zalm, vanwege verschillende anti-nutritionele factoren die aanwezig zijn in soja, zoals saponinen en niet-zetmeelpolysachariden en, samen, deze effecten kunnen synergetisch zijn om plaatselijke ontstekingsreacties en laesies te veroorzaken.
Deze ANF's zijn niet aanwezig in High Protein DDG en hebben geen nadelige effecten op de darmgezondheid van zalm. Deze zijn duidelijk weergegeven in figuur 2, die zowel een typische gezonde distale darmdwarsdoorsnede van NexPro-gevoede vis weergeeft als een voorbeeld van enteritis in een vergelijkend beeld van het distale darmgebied van Atlantische zalm die aan het einde van de proef werd bemonsterd. Aanvullend, Tabel 5 geeft gegevens over de respectieve lengte en breedte van de slijmvliesplooien van zalm zonder nadelige effecten van het verhogen van NexPro op de algehele intestinale morfometrie.
Samenvatting
opname in een standaard Atlantische zalmdieetformulering was in staat om de groei en voerefficiëntie te ondersteunen, wat bijdroeg aan zowel de eiwitopname als de energie-assimilatie. Er waren geen aanwijzingen voor nadelige effecten van opname in voeding op bloedindexen of metabole parameters met betrekking tot de gezondheid en stressstatus van zalm onder de experimentele omstandigheden. Deze waarden lagen binnen de normale waarden voor gekweekte Atlantische zalm, waaruit blijkt dat de metabole en fysiologische homeostase niet werd aangetast tijdens de proefperiode. Vergelijkbare resultaten voor de succesvolle opname van eiwitrijk HPDDG werden gerapporteerd voor Europese zeebaars door Goda et al, 2019 en 2020. Jin et al. 2014 vond ook geen nadelige en uitstekende prestaties van Juvenile Red Seabream (Pagrus major) bij het voeren van vergelijkbare hoeveelheden graan van een op rijst gebaseerde distilleerder, zoals in deze zalmevaluatie.
Het is waarschijnlijk dat de voortdurende expansie van de ethanol-biobrandstofindustrie zal zorgen voor een gestage en groeiende DDGS-output en dat verbeterde verwerkingstechnologieën interessante economische kansen zullen bieden voor een optimaal niveau van opname in diervoeders. Deze nieuwe eiwitten bieden een volgende generatie producten voor diervoeding waarbij aquacultuur bovenaan de agenda staat. Dit werk bevestigt de haalbaarheid van het opnemen van tot 15 procent NexPro in voer voor zalm en het voldoen aan de groei- en voergebruiksverwachtingen om het groeiende 'eiwitgat' te vullen.
Toekomstig werk zal gericht zijn op verdere optimalisatie voor verschillende ontwikkelingsstadia en studies waarbij smaakpanels worden beoordeeld op winkelwaarde en consumentenacceptatie. Het gebruik van NexPro zal waarschijnlijk een positieve betekenis hebben voor het welzijn van vissen, vooral in termen van gastro-intestinale prestaties en verbeterde opname van voedingsstoffen, vergeleken met sojabonen en andere plantaardige ingrediënten, vanwege verschillende gistgerelateerde componenten. Een arsenaal aan hoogwaardige ingrediënten kan een belangrijke bijdrage leveren aan formuleringsstrategieën tegen de laagste kosten om het gebruik van zowel vismeel als soja-eiwitconcentraten te verminderen.
Een andere strategie zou zijn om te bepalen of NexPro het immuunsysteem van zalm kan versterken door de darmmucosale interface te verbeteren en om ziekte-uitdagingen uit te voeren om de potentiële functionaliteit ervan in het dieet te testen. Verschillende pathogenen zouden worden geselecteerd in functie van de mogelijke werkingsmechanismen van NexPro op metabolisch en fysiologisch niveau bij Atlantische zalm tijdens cruciale productiestadia. Het zou zeer interessant zijn om te onderzoeken of het product het darmmicrobioom positief zou kunnen moduleren en de immuunrespons op het grensvlak van het darmslijmvlies zou kunnen beïnvloeden.
heeft, daarom, aanzienlijk potentieel als voedselingrediënt bij uitstek voor gekweekte vis en de Atlantische zalm reageerde goed als een typische vleesetende soort. Dit is goed voor andere mariene vissoorten zoals zeebaars, zeebrasem en bot. Het is ook een duurzamer ingrediënt als men kijkt naar de cyclische economie en de vereisten voor milieubeheer van hulpbronnen bij de uitbreiding van de wereldwijde aquacultuur. Het zal kosten-baten voordelen en toegevoegde waarde hebben in het voer van gekweekte vis.
*Dit werk is uitgevoerd door Flint Hill Resources LLC als onderdeel van een strategie om NexPro te ontwikkelen en het product te valideren voor verschillende vissoorten en garnalen voor aquacultuurdiëten.
