Nieuwe mogelijkheden voor microalgen in aquafeed ontsluiten

door Jorge Dias, Algemeen manager, Sparos, Olhão, Portugal, Paulo Gavaia, Onderzoeker, Het Centrum voor Mariene Wetenschappen, Faro, Portugal, en Andrew Spicer, DIRECTEUR, algeniteit, Stewart, VK

Duurzame voedselbronnen zijn essentieel voor een steeds groeiende wereldbevolking, extra druk uitoefenen op een snelgroeiende aquacultuursector. Effectieve productie van gezonde aquacultuursoorten vereist uitgebalanceerde en kosteneffectieve aquafeeds; de formulering van deze voeders brengt veel uitdagingen met zich mee, en er wordt voortdurend naar nieuwe oplossingen gezocht.

Dit artikel bespreekt de geschiktheid van algen als duurzame grondstof in aquafeeds, evenals de gezondheidsvoordelen die genetisch modificerende algen kunnen toevoegen, zoals een verbeterde opname van voedingsstoffen, immunostimulatie en darmgezondheid en welzijn.

De aquafeed-industrie is sterk kostengedreven. Grondstoffen die in diervoeders worden gebruikt, moeten alle essentiële voedingsstoffen bevatten die een bepaalde soort nodig heeft, maar dit moet worden afgewogen tegen de kosten. De beschikbaarheid van deze grondstoffen is ook een zeer belangrijke overweging, aangezien de fabrieksoutput voor de productie van visvoer in de buurt van 150 tot 200 duizend ton per jaar kan liggen.

Ingrediënten die seizoensgebonden zijn of een zeer lage marktbeschikbaarheid hebben, zijn:daarom, best vermeden. Niet verrassend, onderzoekers zijn continu op zoek naar alternatieve voeroplossingen, en een van de meest veelbelovende hiervan zijn microalgen.

Op zoek naar nieuwe aquafeeds

Microalgen worden al geruime tijd gebruikt als onderdeel van de keten van levend voer in broederijen voor aquacultuur, maar er is nu een drive om deze organismen te exploiteren in geformuleerde voeders. Deze technologie staat nog in de kinderschoenen en Momenteel, het gebruik van microalgen als bulkvoederingrediënten is nog ver weg, vanwege kosten en beperkingen van de productbeschikbaarheid.

Als resultaat, de huidige focus ligt op het gebruik van algenproducten als functionele ingrediënten om traditionele voeders te verbeteren tijdens gevoelige periodes van de productiecyclus, of in specifieke situaties die voortvloeien uit landbouwpraktijken. Microalgen hebben een groot potentieel als bron van functionele ingrediënten, het aanbieden van aanvullende voordelen naast basisvoeding, een opmerkelijke leemte in de aquafeedsector opvullen.

De deur openen naar nieuwe benaderingen in de aquacultuur

Een decennium geleden, aquafeeds bevatten veel vismeel dat uit de zee was geoogst, maar dit is een beperkte hulpbron en een alternatieve bron van eiwitten en lipiden – met name lipiden die rijk zijn aan de meervoudig onverzadigde omega-3-vetzuren, zoals docosahexaeenzuur (DHA) – zou zeer gunstig zijn.

Meer en meer, vissen worden gekweekt op aquafeeds met een hoog gehalte aan soja of plantaardige eiwitten, maar vertonen vaak een zekere mate van inflammatoire darmreactie op deze diëten. Naarmate het aandeel van de wereldwijd geconsumeerde vis dat wordt toegeschreven aan wilde vangsten afneemt, en de relatieve intensiteit van viskwekerijen en de druk om meer vis per oppervlakte-eenheid te produceren neemt toe, het belang van de gezondheid en het welzijn van vissen wordt steeds urgenter en er wordt meer nadruk gelegd op de ontwikkeling en toepassing van preventieve strategieën om verliezen als gevolg van veelvoorkomende ziekten te verminderen.

Immunostimulantia zoals lactoferrine zijn potentieel gunstig voor de darmgezondheid van vissen; de opname van lactoferrine in aquavoer zou een mogelijke manier zijn om de negatieve effecten van andere voercomponenten te minimaliseren. Lactoferrine kan ook een extra preventieve werking hebben, verbetering van het immuunsysteem van de vissen om te reageren op een stressgebeurtenis of een ziekte, en het verbeteren van hun weerstand tegen bacteriën en virussen, mogelijk het darmmicrobioom wijzigen.

Deze aanpak is het doelwit van de in het VK gevestigde algenspecialist Algenuity, die een technologie heeft ontwikkeld om commercieel relevante, recombinante microalgenstammen die een verscheidenheid aan gewenste eiwitten tot expressie brengen - waaronder lactoferrine en andere - met als doel de gemodificeerde algen op te nemen als potentiële functionele ingrediënten voor aquafeed.

De eiwit- en lipidenrijke kunstmatige microalgen dragen bij aan de voedingswaarde, evenals specifieke bioactiviteit en bijbehorende gezondheidsvoordelen, potentieel zowel het verminderen van verliezen als het vergroten van de winst in termen van voerconversie - een win-winsituatie. In samenwerking met Sparos, een ontwikkelaar van nieuwe producten voor de aquacultuurindustrie, en het Centrum voor Mariene Wetenschappen (CCMAR), beide gevestigd in Portugal, Er zijn proof-of-concept-proeven uitgevoerd om het gebruik en de werkzaamheid van deze biomassa als een opgenomen ingrediënt in aquacultuurvoeders te onderzoeken.

Sparos heeft jarenlange ervaring om onderzoekers en aquacultuurbedrijven te voorzien van experimentele diëten, evenals het aanbieden van testfaciliteiten om een ​​bepaald dieet te analyseren. Momenteel, het produceert kleine hoeveelheden voer met een laag gehalte aan met lactoferrine verrijkte algen en evalueert deze om de meest effectieve dosis te bepalen die in het voer moet worden opgenomen, evenals de beste formulering.

Verbetering van de botontwikkeling

Hoewel winst in de totale groei en een vermindering van verliezen de belangrijkste voordelen zijn, de waarde en de algehele gezondheid van gekweekte vis kan ook een functie zijn van de ontwikkeling en het welzijn van hun skelet. Overeenkomstig, het team heeft ook goed gekeken naar het effect van lactoferrine tot expressie brengende stammen op de botontwikkeling bij vissen, het gebruik van zebravissen – die veel worden gebruikt in biomedisch onderzoek, bijvoorbeeld, kanker bestuderen, diabetes en hart- en vaatziekten – als modelsoort.

Het grote voordeel van zebravissen is hun ontwikkelingssnelheid; zinvolle resultaten zijn beschikbaar in dagen, in plaats van weken, en kan gemakkelijk worden omgezet naar andere soorten. CCMAR onderzoekt het effect van de microalgen zelf – met en zonder lactoferrine – in plaats van het dieet, met veelbelovende resultaten.

In vroege experimenten, larven werden blootgesteld aan water, ethanol en dimethylsulfoxide (DMSO) extracten van de microalgen gedurende drie dagen en de toename in botontwikkeling van het operculum werd geëvalueerd. De DMSO en ethanolische extracten vertoonden een verhoogde botontwikkeling variërend van 27-43 procent, aangeeft dat, in de context van medische biologie en nutraceutica, er zijn anabole factoren geassocieerd met de microalgen.

Zowel inheemse als gemanipuleerde microalgen werden onderzocht, met positieve resultaten verkregen uit zelfs de wildtype biomassa, terwijl de transgene biomassa een verhoogd positief voordeel opleverde, wat suggereert dat de waargenomen effecten te wijten zijn aan een combinatie van verbindingen en/of eiwitten.

Verdere experimenten zijn uitgevoerd door zebravissen een maand lang te kweken met raderdiertjes die gevoed zijn met zowel het wildtype als de gemanipuleerde algen, en er werden verschillen waargenomen in de ontwikkeling van het skelet. Van lactoferrine is bekend dat het de osteoblastische ontwikkeling in andere modellen bevordert, en dit werd ook opgemerkt bij de zebravis.

In 30 dagen, het was mogelijk om een ​​betrouwbare genexpressieanalyse te maken van de botmarkergenen die verantwoordelijk zijn voor de verschillen tussen de twee soorten microalgen. Met de gemanipuleerde algen was er een duidelijke toename van zowel de ontwikkeling als de kwaliteit van het skelet, en de genen met betrekking tot de ontwikkeling van de osteoblast werden ook opgereguleerd, het produceren van meer bot en extra cellen.

Conclusie

Microalgen hebben een groot potentieel als duurzame grondstof, niet alleen in de aquacultuur, maar in diervoeding in het algemeen. Daten, het belangrijkste probleem is de lage beschikbaarheid op de markt en de gepercipieerde toegevoegde waarde. De afgelopen jaren is er aanzienlijke vooruitgang geboekt om dit probleem aan te pakken. Het werk is begonnen, bijvoorbeeld, bij het creëren van een efficiënt en kosteneffectief bedrijfsmodel voor grootschalige productie van op algen gebaseerde aquafeeds.

Verdere studies over zebravissen zullen het effect van de door Algenuity gemanipuleerde microalgen op genen van het immuunsysteem onderzoeken, histologie en groei, alvorens te worden omgezet in andere vissoorten van commercieel belang. De toekomst voor op microalgen gebaseerde aquafeedingrediënten ziet er inderdaad veelbelovend uit.