Welkom bij
Moderne landbouw
!
door Dominique P Bureau, hoogleraar, afdeling Dierlijke Biowetenschappen, Universiteit van Guelph
De kosteneffectieve productie van diervoeders die zowel aan de voedingsbehoeften van dieren als aan specifieke productiedoelstellingen voldoen, hangt af van het nauwkeurig definiëren van optimale voerspecificaties op basis van verteerbare of biologisch beschikbare voedingsstoffen. Het vereist ook een nauwkeurige karakterisering van de voedingssamenstelling en de verteerbaarheid van de voerbronnen die bij de formulering worden gebruikt.
Ons onderzoek aan de Universiteit van Guelph heeft consequent aangetoond dat de verteerbaarheid van eiwitten en aminozuren aanzienlijk kan variëren tussen verschillende soorten ingrediënten en zelfs tussen batches van hetzelfde ingrediënt. In de jaren negentig documenteerden we significante variabiliteit in de verteerbaarheid van eiwitten en de biologische beschikbaarheid van aminozuren in regenboogforel wanneer ze verschillende batches van dezelfde voeringrediënten kregen. Recenter werk met vis en garnalen bevestigt dat deze variabiliteit blijft bestaan tussen soorten en geografische herkomst.
Samenwerkingen met het APOTEC Research Center (Ho Chi Minh City, Vietnam), Wittaya Aqua en het Fish Nutrition Research Laboratory van de Universiteit van Guelph hebben 5-15% verschillen in de verteerbaarheid van ruwe eiwitten en essentiële aminozuren aangetoond tussen sojameel (SBM), vlees- en beendermeel (MBM) en maïsgedroogde distilleerderkorrels en oplosbare stoffen (DDGS) van verschillende oorsprong in Nijltilapia en witte garnalen uit de Stille Oceaan (Tabel 1). Uit groeiproeven met dezelfde ingrediënten bleek dat variaties in de schijnbare verteerbaarheid zich vertaalden in meetbare verschillen in de biologische beschikbaarheid van aminozuren, zoals aangetoond door sterke correlaties tussen de verteerbare aminozuurniveaus in diëten en de eiwittoename (Figuur 1). Deze bevindingen onderstrepen het economische belang van batchselectie van ingrediënten, zoals geïllustreerd door een simulatie van de productiekosten van tilapia met behulp van SBM van verschillende oorsprong (tabel 2).
De oorzaak van verschillen in verteerbaarheid tussen anderszins vergelijkbare ingrediënten blijft onduidelijk, maar zowel de herkomst van de grondstoffen als de verwerkingsomstandigheden zijn erbij betrokken. Thermische verwerking (drogen, koken of roosteren) staat centraal bij veel voeringrediënten, en warmtebehandeling is waarschijnlijk een aanjager van de waargenomen variatie in de verteerbaarheid. Blootstelling aan hitte kan een reeks chemische veranderingen veroorzaken, gezamenlijk ‘hitteschade’ genoemd, waaronder eiwitoxidatie, pyrolyse, racemisatie van aminozuren, Maillard-reacties en verknoping van aminozuren. Hoewel deze reacties onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden zijn onderzocht, zijn hun relatieve bijdragen en gecombineerde effecten in commerciële voeringrediënten nog niet goed begrepen.
Maillard-reacties krijgen bijzondere aandacht omdat ze optreden bij verhoogde temperaturen en waarbij aminogroepen betrokken zijn die reageren met reducerende suikers. Lysine is het meest gevoelige aminozuur, gevolgd door arginine. Reactieve lysine wordt daarom gebruikt als indicator voor de intensiteit van de Maillard-reactie, en recente testen maken nu kwantificering van Maillard-reactieproducten mogelijk.
De Maillard-reacties vertegenwoordigen echter slechts een deel van het plaatje. Warmte kan ook verknoping van eiwitten veroorzaken, waardoor verbindingen worden gevormd zoals lysinoalanine (LAL), histidinoalanine (HAL) en lanthionine (LAN). Deze verknoopte aminozuren kunnen peptiden creëren die resistent zijn tegen enzymatische vertering, zelfs als ze oplosbaar blijven en in vitro verteerbaar lijken. Jahanbin et al. (2021) toonden aan dat hogere verwerkingstemperaturen de concentraties van essentiële aminozuren verlaagden, terwijl het aantal verknoopte aminozuren toenam. Omdat deze peptiden mogelijk niet door dieren worden opgenomen of gebruikt, wordt de voedingswaarde van de aangetaste eiwitten verminderd. Een directe beoordeling van de biologische beschikbaarheid van aminozuren is daarom essentieel, maar is doorgaans te complex, duur en tijdrovend voor routinematig gebruik in de industrie.
Het beoordelen van de omvang van de schade door hitte en de gevolgen ervan voor de voeding blijft een uitdaging. Standaard kwaliteitscontrolemethoden, zoals routinematige aminozuuranalyses, detecteren geen beschadigde of verknoopte residuen. Gangbare in-vitrotests, waaronder de pepsine-HCl-afbreekbaarheidstest, maken een slecht onderscheid tussen ingrediënten met variërende hitteschade. Opkomende technieken – pH-stat verteerbaarheidstesten, Raman-spectroscopie of directe meting van markers voor hitteschade – zijn veelbelovend, maar zijn nog niet gevalideerd of praktisch voor routinematig gebruik.
Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS) is het meest gebruikte kwaliteitscontrolehulpmiddel in de diervoederindustrie, maar het vermogen om de voedingswaarde van door hitte beschadigde ingrediënten te voorspellen is beperkt zonder robuuste, ingrediëntspecifieke kalibraties. Het ontwikkelen van dergelijke kalibraties zou uitgebreide inspanningen vergen om rekening te houden met de complexe chemische veranderingen die gepaard gaan met schade door hitte. Als gevolg daarvan ontbeert de diervoederindustrie momenteel snelle, betrouwbare en praktische hulpmiddelen om de impact van hitteschade op de kwaliteit van de ingrediënten te evalueren. Dergelijke hulpmiddelen zouden fabrikanten in staat stellen het verteerbare en biologisch beschikbare aminozuurgehalte van verschillende batches nauwkeuriger te schatten, waardoor de nauwkeurigheid van de formulering en de kosteneffectiviteit zouden worden verbeterd.
Wittaya Aqua, APOTEC en het Fish Nutrition Research Laboratory van de Universiteit van Guelph zetten actief onderzoek naar dit onderwerp voort met steun van de United States Soybean Export Council (USSEC) en andere partners. We verwachten de komende maanden aanzienlijke vooruitgang en verwelkomen feedback en samenwerking van belanghebbenden uit de sector die geïnteresseerd zijn in het bevorderen van deze onderzoeksinspanningen.
Tabel 1:Samenvatting van de resultaten van recente verteerbaarheidsproeven, uitgevoerd in samenwerking tussen het APOTEC Research Center (Vietnam), Wittaya Aqua en het Fish Nutrition Research Laboratory van de Universiteit van Guelph.
Schijnbare verteerbaarheidscoëfficiënt (ADC) Ruw eiwit Bruto energie Arginine Lysine Threonine Nijl Tilapia (proef 1) % % % % % SBM uit Argentinië 88 79 94 96 77 SBM uit Brazilië 85 83 94 98 74 SBM uit de VS 91 86 95 98 84 Nile Tilapia (proef 2) SBM uit Argentinië 85 79 93 94 84 MBM batch 1 uit de VS 91 80 90 93 86 MBM batch 2 uit de VS 87 81 91 91 77 MBM batch uit Hongarije 80 69 77 78 72 Pacific witte garnalen DDGS batch 1 uit de VS 86 77 66 60 86 DDGS batch 2 uit de VS 80 82 74 67 87
Figuur 1:Eiwittoename van Pacifische witte garnalen tijdens een groeiproef van 56 dagen in functie van de totale en verteerbare arginine van de experimentele diëten.
Tabel 2:Bio-economische vergelijking van productiescenario's voor tilapia uit de Nijl*, waarbij de kosteneffectiviteit wordt geëvalueerd van voer dat is geformuleerd met sojameelbronnen met verschillende verteerbaarheid (simulatie door Wittaya Aqua op basis van laboratoriumproeven uitgevoerd in Vietnam)
Dieet met Amerikaanse SBM Dieet met Argentijnse SBM Dieet met Braziliaanse SBM Voorraadvoorraad 35.000 35.000 35.000 Beslaggewicht g/vis 30 30 30 Cultuurdagen (DOC) dagen 162 167 173 Oogstgewicht g/vis 1.000 1.000 1.000 eFCR 1,49 1,54 1,56 Overleving % 70 70 70 Productiecycli per jaar 2.3 2.2 2.1 Productiekosten Voerkosten USD/ton 756 757 758 Gevaccineerde jonge visjes USD/Fingerling 0,175 0,175 0,175 Afschrijving van de investering USD/jaar 30.000 30.000 30.000 Energie USD/dag 20 20 20 Arbeid USD/dag 30 30 30 Oogst en verwerking USD/kg 0,4 0,4 0,4 Marktprijs van hele tilapia USD/kg 2,25 2,25 2,25 Marktprijs voor tilapiafilet USD/kg 7,50 7,50 7,50 Samenvatting bij oogst/jaar Oogstvoorraad 55.200 53.547 51.690 Oogstbiomassa kg 55.200 53.547 51.690 Biomassawaarde (als hele vis) USD 124.200 120.481 116.303 Filetopbrengst per vis % 34 34 34 Filetgewicht kg 18.768 18.206 17.575 Totale filetwaarde (inkomen) USD/jaar 140.760 136.546 131.810 Cumulatieve feedvereiste kg 82.800 82.249 82.497 Cumulatieve voerkosten USD 62.597 62.262 62.533 Kosten van jonge visjes bij het uitzetten USD 13.800 13.387 12.923 Kosten van oogst en verwerking USD/jaar 22.080 21.419 20.676 Afschrijvingskosten van energie, arbeid en investeringen USD/jaar 25.750 25.750 25.750 Totale productiekosten USD/jaar 124.227 122.818 121.882 Winst/verlies USD/jaar 16.533 13.728 9.928 Winst/verlies USD/kg 0,30 0,26 0,19 Marge % 13 11 8
*Bio-economische modellering werd uitgevoerd met inachtneming van een typisch IPRS-productiescenario, waarbij Nijltilapia groeide van 30 g naar 1.000 g bij een watertemperatuur van 29 °C, met een voorraadinventaris van 35.000 vissen (140 vissen/m3) en een overlevingspercentage van 70%. De kostencomponenten zijn gebaseerd op schattingen voor Colombia.
