Welkom bij
Moderne landbouw
!
door professor Simon J Davies, Internationale Aquacultuurredacteur, emeritus hoogleraar, Harper Adams-universiteit.
&Derek Balk en Melissa Jolly-Breithaupt, Flint Hills-bronnen, VS
De productie van regenboogforel draagt aanzienlijk bij aan de wereldwijde zalmachtigenindustrie en is een iconische soort van hoge waarde en aanvaardbaarheid. Het wordt op grote schaal gekweekt in veel gematigde streken van de wereld, zoals in de VS, Canada, Noorwegen, Denemarken, en het VK en in de meeste gebieden van Europa en regio's van Latijns-Amerika zoals Mexico en, Chili en in delen van Australië.
De wereldwijde regenboogforelmarkt werd geschat op $ 3, 524,08 miljoen in 2018 en naar verwachting US $ 4, 998,19 miljoen tegen 2025, met een CAGR van 5,14 procent in de periode 2018 tot 2025 met een productie van meer dan een miljoen ton.
Regenboogforel is een vleesetende vis en vereist diëten met een hoog eiwit- en energiegehalte als oliën (meestal 45 en 25 procent) in commercieel voer. Bijgevolg, De productie van aquafeed moet blijven groeien om aan de vraag te kunnen voldoen. Voederformuleringen voor zalmachtigen waren van oudsher afhankelijk van vismeel om het grootste deel van de voedingseiwitten te leveren. Hoewel het totale gebruik van vismeel in aquacultuurvoeders tot 2007-2008 elk jaar toenam, het percentage vismeel in voerformuleringen is voor de meeste soorten met 35 tot 50 procent afgenomen (Tacon en Metian, 2008). Alternatieve voederingrediënten zoals sojameel, soja-eiwitconcentraat, canola-maaltijd, canola eiwitconcentraat, mais gluten maaltijd, katoenzaad maaltijd, erwten, en tarweglutenmeel zijn onderzocht om vismeel te vervangen en de kosten van de visproductie te verlagen (Gatlin et al, 2007).
Opmerkelijk, veel plantaardige eiwitingrediënten bevatten antinutriënten zoals fytinezuur en proteaseremmers die de opname van voedingsstoffen verstoren. Op plantaardige eiwitten gebaseerde diëten kunnen ook lagere niveaus van beperkende aminozuren bevatten, zoals methionine, lysine en threonine dan diëten op basis van vismeel. Echter, het aanvullen van de beperkende EAA's met kristallijne bronnen kan de groeisnelheid van vissen herstellen, tot op zekere hoogte (Cheng et al, 2003). Consumenten hebben tegenwoordig ernstige ethische bezwaren geuit over de duurzaamheid van sojameel, voornamelijk gedreven door het probleem van ontbossing.
Van 2000 tot 2020, de Amerikaanse bioraffinage-industrie is gegroeid van 56 naar 209 grootschalige fermentatiefaciliteiten voor de productie van alcohol, ook wel ethanol genoemd, uit verschillende graankorrels. De productie van drooggemalen ethanol resulteerde in 3,3 miljard pond maïsdistilleerdersolie en 29,4 miljoen ton gedroogde distilleerdersgranen in 2020 (Renewable Fuels Association, 2020).
Tussen alle DDG-producten van verschillende granen, maïs DDGS is de overheersende. Maïs DDGS wordt geproduceerd in ethanolfabrieken met behulp van een dry-grind-methode (Overland et al, 2013). Conventioneel DDGS bevat een matig gehalte aan ruw eiwit (24-32 procent) in vergelijking met vismeel en soja-eiwitproducten en bevat minder fosfor dan vismeel (Gatlin et al, 2007).
Het gebruik van DDGS is onderzocht in de voeding van veel aquacultuursoorten, waaronder regenboogforel (Cheng et al., 2003; Cheng en Hardy, 2004; Barnes et al, 2012). Ook, diëten met 10 of 20 procent DDGS bleken de groei van regenboogforel te verminderen, zelfs met suppletie van essentiële aminozuren en fytase vanwege het hoge vezelgehalte (Barnes et al, 2012a).
In een andere studie, DDGS werd tot 22,5% opgenomen in het dieet van regenboogforel zonder de groei te beïnvloeden wanneer lysine en methionine werden aangevuld (Cheng en Hardy, 2004). Stone et al (2005) stelden dat als het gehalte aan ruw eiwit zou kunnen worden verhoogd en onverteerbare vezels zouden afnemen, het opnameniveau van DDGS kan worden verhoogd in visvoer. Dit kan worden bereikt door niet-vergistbare fracties voor of na de ethanolproductie te fractioneren en te verwijderen. Pre-fermentatie fractionering waardoor een eiwitrijk DDG (HPDDG, 42 en 45 procent ruw eiwit) is geëvalueerd in regenboogforel met contrasterende resultaten (Barnes et al, 2012; Overland et al, 2013).
Het resultaat van mechanische scheiding na de fermentatie
NexPro gefermenteerd eiwit, een product van het Amerikaanse Flint Hills Resources, is het resultaat van mechanische scheiding na de fermentatie van het DDG-product met behulp van een gepatenteerde technologie genaamd Maximized Stillage Co-Products. Door het product na de fermentatie te fractioneren, kan het fermentatieproces helpen bij de scheiding en de celwandstructuur van de vezelachtige fracties en de concentratie van inactieve Saccharomyces cerevisae-gist verzwakken, die wordt gebruikt voor de productie van alcohol.
NexPro® heeft een superieur ruw eiwit (~50 vs ~28 procent), lagere gehaltes ruwe celstof en verbeterde voedingssamenstelling in vergelijking met traditionele DDGS. Als resultaat, (NexPro®) zal waarschijnlijk concurreren met soja-eiwitconcentraat, maïs eiwitconcentraat, maïsglutenmeel en biergist als ingrediënt in visvoerformuleringen.
Deze studie evalueerde NexPro® als een duurzame eiwitbron in voeders voor regenboogforel door vervanging van soja-eiwitconcentraat (SPC) in een uitgebalanceerde reeks diëten, inclusief andere ingrediënten en vismeel. De gekozen parameters van de studie omvatten groeiprestaties, voerefficiëntie, verteerbaarheid en het vasthouden van voedingsstoffen, dat laatste is van belang vanuit het oogpunt van vermindering van nutriëntenverliezen uit viskwekerijen die milieubelasting veroorzaken (zoals fosfor en stikstof).
Flint Hills Resources heeft NexPro® maïs gefermenteerd eiwit geleverd aan Bozeman Fish Technology Center (BFTC), Bozeman, Montana, voor experimentele voerproductie zoals hieronder beschreven. Eerst, de verteerbaarheidsproef en vervolgens de groeiproef werden uitgevoerd door het Aquaculture Research Institute van de Universiteit van Idaho, specifiek het Hagerman Fish Culture Experiment Station (HFCES) in Hagerman, Idaho. Het product werd op HFCES geanalyseerd op de samenstelling van de voedingsstoffen.
Dieetsamenstelling en toepassing
Experimenteel voer:In vivo werd de schijnbare verteerbaarheid van voedingsstoffen van NexPro® bepaald door afzonderlijke groepen sub-volwassen regenboogforellen een dieet te geven dat het product voor 30 procent bevatte. Een referentiedieet (10 kg batch) met praktische ingrediënten en 0,1 procent onverteerbare inerte marker (yttriumoxide) werd bereid op de HFCES. Er werden testdiëten bereid die 30 procent NexPro® en 70 procent referentievoerbrij op droge stofbasis bevatten. Beide diëten werden koud gepelleteerd met een Californische pelletmolen die was uitgerust met een matrijs van vier millimeter. Pellets werden 48 uur gedroogd in een geforceerde luchtdroger bij 35°C. Er werden monsters van elk dieet genomen voor analyse van de samenstelling en mineralen, inclusief yttriumanalyse.
Visonderhoud en voedingsregime:Regenboogforel van de HFCES in-house broedstock (House Creek-stam) werd gebruikt voor het onderzoek. Vijfentwintig vissen (~ 250 g) werden opgeslagen in vier tanks van 145 l, elk voorzien van 12 L min-1 bronwater met constante temperatuur (15 °C) dat door zwaartekracht wordt geleverd aan het kweeklaboratorium voor vissen.
Elk van de referentie- en testdiëten werd willekeurig toegewezen aan twee tanks met vissen. Vissen kregen tweemaal per dag hun respectievelijke diëten, om 0830 tot 0900 en 1530 tot 1600 uur tot schijnbare verzadiging gedurende een week. Op dag 4 en 8, vissen in elke tank werden licht verdoofd met behulp van tricaïne - methaansulfonaat (MS-222, 100mg L-1, gebufferd tot pH 7,0), 30 tot 60 seconden uit het water gehaald, en uitwerpselen die voorzichtig worden verdreven met lichte druk op de buik bij de ventilatieopening, een proces dat 'strippen' wordt genoemd.
Experimentele voeders:Alle experimentele diëten voor de groeiproef werden geformuleerd met een voederformuleringssoftware (WinFeed 2.8, Cambridge, UK) nadat de verteerbaarheidsgegevens van de voedingsstoffen beschikbaar waren voor NexPro®.
Een controledieet plus vijf experimentele voeders werden geformuleerd om 40 procent verteerbaar eiwit en 17,2 MJ/kg verteerbare energie te bevatten, drie procent lysine en ~0,8 procent verteerbaar fosfor (zoals het is).
De voeders waren als volgt samengesteld:
Dieet 1:Controle – standaardniveau van vismeel in commerciële forelvoeders:Diëten 2 tot 5 (25 tot 100 procent incrementele vervanging van SCP door NexPro®); Dieet 6:25 procent vervanging van SPC door gedroogde biergist (BY) op basis van ruw eiwit.
Alle diëten voldeden aan of overtroffen de minimale voedingsbehoeften van regenboogforel (NRC, 2011). Gedroogde biergist (Saccharomyces cerevisiae) werd ook getest door 25 procent SPC op basis van ruw eiwit te vervangen om het te vergelijken met de controle en het dieet met NexPro® ter vervanging van 25 procent SPC op basis van ruw eiwit. Diëten werden geproduceerd door middel van extrusiepellets, vergelijkbaar met commerciële technologie voor de productie van visvoer. De voedingssamenstelling van de testproducten is weergegeven in Tabel 1. Het ruw eiwitgehalte van NexPro® (50,87 procent) was hoger dan dat van DDGS (28,36 procent), terwijl ruw vet lager was in NexPro® (4%) dan dat in DDGS (11,6 procent). %). De energie-inhoud was hoger in DDGS dan in NexPro®.
De geschatte samenstelling en energie-inhoud van de diëten die in de groeiproef zijn gebruikt, worden weergegeven in tabel 4, terwijl de minerale samenstelling van de diëten wordt weergegeven op basis van voeding in Tabel 5.
Vissen en voeren:Regenboogforel fingerlings, uitgebroed uit eieren die zijn gekocht bij een commerciële bron (TroutLodge, zomer, WA) werden gebruikt in het onderzoek. Dertig vissen (aanvankelijk gemiddeld gewicht:15,6 g) werden in elk van 18, 145 liter tanks. Elke tank werd voorzien van 10 tot 12 l/min bronwater met constante temperatuur (15 ° C) dat door de zwaartekracht aan het laboratorium voor het kweken van vissen werd geleverd.
In een volledig gerandomiseerd ontwerp, elk van de zes experimentele diëten werd willekeurig toegewezen aan tanks in drievoud in het laboratoriumsysteem om rekening te houden met eventuele tankpositie-effecten. Elk dieet werd met de hand gevoerd aan respectievelijke tanks met vissen tot schijnbare verzadiging, drie keer per dag en zes dagen per week gedurende 12 weken. De fotoperiode werd constant gehouden op 14 uur licht:10 uur donker.
Nabije samenstelling (vocht, eiwit, vet en as) van voer, hele lichaam vis en fecale monsters werden bepaald met behulp van AOAC (2002) procedures.
Berekeningen van schijnbare verteerbaarheidscoëfficiënten van diëten
Schijnbare verteerbaarheidscoëfficiënten (ADC), voor zowel diëten als NexPro®, voor droge stof, organisch materiaal, eiwit, lipide, energie en mineralen, (inclusief fosfor), werden berekend met behulp van de formule beschreven door Bureau et al. (2002):Gebruikmakend van de gegevens over levend gewicht en voerverbruik, en indices berekend volgens Hardy en Barrows (2002)
Statistische analyse van gegevens:Gegevens werden getest op normaliteit en homogeniteit van variantie voorafgaand aan eenrichtingsanalyse van variantie (ANOVA). Wanneer nodig, gegevens werden getransformeerd om een normale verdeling te bereiken en onderworpen aan Tukey's HSD-test om de gemiddelden te scheiden op een significantieniveau van P<0,05. In het geval van niet-homogene variantie, Welch's ANOVA werd uitgevoerd. Als er significante verschillen worden gevonden, Tukey's test, die overeenkwam met de Games-Howell-test, werd uitgevoerd om de middelen te scheiden. In het geval van een niet-normale verdeling, de niet-parametrische Kruskal-Wallis-test werd uitgevoerd. Alle statistische tests werden uitgevoerd met SAS 9.3-software.
Voerconversieratio's waren zeer goed
In de verteerbaarheidsproef is de voedingsstofsamenstelling van het referentiedieet dat gebruikt is voor de verteerbaarheidsproef weergegeven in Tabel 2. Het dieet bevatte 44,7% ruw eiwit en 17,8% ruw vet, wat typisch is voor diëten die gebruikt worden voor een groeiproef in ons laboratorium. De schijnbare verteerbaarheidscoëfficiënten van nutriënten voor DDGS bij regenboogforel zijn weergegeven in tabel 3. Hoewel de verteerbaarheid van de droge stof (50,5 procent) lager was, De verteerbaarheid van ruw eiwit was zeer goed (86,4 procent). ADC voor energie was iets laag (59,6%). Mineralen vooral Mg, P, K, Cu en Zn waren goed verteerbaar.
In de groeiproef kregen de juvenielen van de regenboogforel 12 weken lang diëten met gegradeerde niveaus van NexPro® (NXP) en een enkel niveau biergist. Vissen accepteerden de experimentele diëten gemakkelijk. Algemeen, vissen waren robuust zonder afwijkingen of misvormingen. De groei- en voerbenuttingsindices van de vissen zijn weergegeven in tabel 6.
Het gemiddelde eindgewicht van de vis was significant verschillend tussen de voedingsgroepen (P <0,05). Vissen die het 75NXP-dieet (240 g) kregen, hadden een significant hoger eindgewicht dan die met het BY-dieet (217 g). Echter, er was geen significant verschil in eindgewicht tussen de vissen die NexPro®-diëten kregen.
Gewichtstoename was het hoogst bij vissen die het 75NXP-dieet kregen (224 g/vis) dan bij vissen die BY-dieet kregen (202 g/vis) en ze waren significant verschillend. Er waren geen significante verschillen in procenten gewichtstoename, specifieke groeisnelheid, dagelijkse groei-index, overleving, voerconsumptie van vissen of FCR onder de dieetbehandelingsgroepen na 12 weken voeren (P>0,05).
De gemiddelde gewichtstoename was het hoogst in de 75NXP (1421) en het laagst in de BY (1296). De specifieke groeisnelheid varieerde van 3,14 procent/dag (BY) tot 3,24 procent/dag (75NXP). De overleving was hoog in alle dieetbehandelingsgroepen (93,3 tot 100 procent) aan het einde van 12 weken. De voeropname per vis varieerde van 179 g (BY) tot 209 g (100NXP), terwijl de dagelijkse voerconsumptie varieerde van 1,83% lichaamsgewicht/dag (75NXP en BY) tot 2,02 procent lichaamsgewicht/dag (100NXP).
De voederconversieratio's waren voor alle voeders zeer goed (0,87 tot 0,97). De eiwitefficiëntieverhouding was significant lager in vissen die 100NXP-dieet kregen (2,20) dan in vissen die andere diëten kregen (2,33 tot 2,39). Conditiefactoren van vissen waren hoog over de diëten (1,55 tot 1,63) en waren niet significant verschillend tussen de dieetbehandelingen.
De nabije samenstelling van het hele lichaam en de minerale samenstelling van de vissen die de experimentele diëten kregen, worden weergegeven in Tabel 7. Dit verschilde niet significant tussen de dieetbehandelingen (P>0,05). Fosfor varieerde van 0,365 procent (75NXP) tot 0,40 procent (controle) en nam af naarmate het HP 330-niveau in de voeding toenam. Het ijzergehalte in het hele lichaam varieerde van 14,5 ppm tot 18,3 ppm. Het zinkgehalte varieerde van 21,3 ppm (25NXP) tot 31,0 ppm (100NXP).
De voedingsretentie van juveniele regenboogforel die gedurende 12 weken de experimentele diëten heeft gekregen, wordt weergegeven in Tabel 8. Er was geen significant verschil tussen de voedingsgroepen voor vet- en eiwitretentie (P>0,05). Vetretentie varieerde van 71,62 procent (100NXP) tot 82,3 procent (controle).
Eiwitretentie in regenboogforel varieerde van 37,8% (100NXP) tot 40,8% (50NXP). Het energiebehoud was significant hoger in de controlegroep (45,3%) en 75NXP (46%) dan in de 100NXP-groep (40,8%). Retentiewaarden voor calcium (18,6 tot 23,1 procent) en fosfor (26,4 tot 29,8 procent) waren niet significant verschillend tussen de dieetbehandelingen (P>0,05).
Een uitstekende kandidaat als eiwitbron in visvoer
Maïs gefermenteerd eiwit, zijnde een combinatie van teruggewonnen maïsproteïne en verbruikte gist, is rijk aan eiwitten en zorgt voor een beter aminozuurprofiel dan traditionele maïsglutenmeel, vooral lysine. NexPro® heeft een lager gehalte aan koolhydraten en ruwe celstof dan DDGS. Bovendien, niveaus van mineralen zoals fosfor, ijzer en zink zijn aanzienlijk hoger in NexPro® dan in DDGS. NexPro® is ook anders dan de eiwitrijke gedroogde distilleerderkorrel omdat het wordt geproduceerd na de productie van ethanol, terwijl HPDDG wordt geproduceerd via een fractionering vóór de productie van ethanol. NexPro heeft een hoger ruw eiwit (50 versus 45 procent) dan HPDDG, maar heeft iets lagere lysine (1,93 en 2,1 procent) en vergelijkbare methionine (0,83 en 0,89 procent) niveaus. Al deze gunstige eigenschappen van NexPro® maken het een uitstekende kandidaat als eiwitbron in visvoer.
De verkregen ADC-waarden waren vergelijkbaar of hoger dan de waarden verkregen door Cheng en Hardy (2004) voor verschillende nabije categorieën van DDGS en werden gebruikt voor de formulering van diëten die later voor groeiproeven werden gebruikt. De huidige studie evalueerde NexPro® als vervanging voor soja-eiwitconcentraat in regenboogforelvoer, terwijl de niveaus van vismeel, andere dierlijke eiwitten, en sojameel werden constant gehouden om eventuele verstorende effecten van variabele niveaus van andere eiwitbronnen te voorkomen.
Vissen groeiden goed met lage FCR's (0,87 tot 0,97), vergelijkbaar met wat we over het algemeen zien bij goede commerciële diëten die in ons laboratorium worden gebruikt. Hoewel er significante verschillen waren in het uiteindelijke gewicht of de gewichtstoename per vis tussen de dieetbehandelingen, procent gewichtstoename of specifieke groeisnelheden waren niet significant verschillend. Ook, er was geen verschil tussen de controle- en NexPro®-bevattende diëten in termen van groeiprestaties. Vergelijkbare bevindingen werden ook verkregen door Cheng en Hardy (2004), toen 22,5 procent DDGS werd opgenomen in het regenboogforeldieet met suppletie met lysine en methionine en 75 procent van het vismeel verving.
This study also corroborates with the findings of Overland et al (2013) who successfully replaced a mixture of plant proteins such as SPC, sunflower meal and rapeseed meal with 22.5 and 45 an excellent candidate as a protein source in fish feed high protein dried distiller's grain (HPDDG) in the diets of 143 g rainbow trout.
In their study, just like in the present study, fishmeal level was constant across the diets (~21 percent). In another study with 34 g rainbow trout, similar results were obtained when 10% or 20% HPDDG was included by replacing fishmeal in the diets (30-40 percent fishmeal) but supplementing essential amino acids including lysine and methionine (Barnes et al, 2012).
Rainbow trout fed the highest level of NexPro (24 percent, 100NXP) tended to consume more feed even though not significantly more than the control group. As the level of NexPro® increased (0-24 percent) in the diet, feed intake appeared to increase marginally indicating no palatability issue associated with tested levels of NexPro®. Echter, protein efficiency ratio (weight gain per unit protein consumed) of fish was significantly lower in the 100NXP group than the other dietary groups.
Protein retention was numerically lower and energy retention was significantly lower in the 100NXP group than in the control group. The results suggested that when fish were fed the highest level of NexPro® (24%), they tended to eat more but not utilise the nutrients as efficiently as the control group. This is in contrast to the findings of Overland et al. (2013) who observed no differences in feed intake with 22.5 or 45 percent HPDDG in the diets of rainbow trout.
Ook, they did not see significant differences in protein or energy retention among the dietary treatments despite a decrease in protein digestibility and an increase in energy digestibility. In het algemeen, protein and phosphorus retention were higher across the treatments in that study than in the present study due to lower dietary crude protein and phosphorus levels in the earlier study. In die studie, HPDDG replaced a mixture of SPC, sunflower meal and rapeseed meal whereas NexPro® replaced only SPC in the present study. Soy protein concentrate is a highly digestible protein (90-95 percent crude protein digestibility).
Even though NexPro® replaced SPC in terms of digestible protein incrementally in the diets in the present investigation, the values used were actually of DDGS in the absence of digestibility values for NexPro®. Corn co-products' quality and nutrient profile vary widely due to the grain source and processing methods employed (Liu, 2011; Welker et al, 2014) but NexPro® has consistently uniform quality control and specifications.
Brewers' yeast in the diet (6.9 percent) reduced the weight but not the growth rate of fish as compared to control diet. It might have slightly reduced the palatability of the diet causing marginally lower feed intake that was not apparent during feeding of fish.
Samengevat, NexPro® corn fermented protein can effectively replace SPC up to 100 percent in a rainbow trout diet without significantly affecting growth performance or feed efficiency.
An inclusion at 18 to 24 percent in the diet in the presence of other good quality protein sources was deemed to be optimal under the trial conditions. NexPro® is a viable solution for mitigating the 'protein gap' in advanced trout feeds for a sustainable trout industry. The relative prices of NexPro® and SPC and effects of NexPro® on feed conversion ratio will likely dictate decisions by feed formulators as to appropriate levels of SPC and/or NexPro® in rainbow trout diet formulations.
