Räkor är nu etablerade som en av de mest konsumerade skaldjursprodukterna och är av stor popularitet över hela världen, med ökande expansion i många länder och regioner. Det är en betydande sektor av den lukrativa vattenbruksindustrin.
Den globala räkmarknaden var 18,30 miljarder USD 2020 och beräknas nå cirka 23,4 miljarder USD 2026 med en expansion av produktionen i många regioner i världen. Räkor finns i olika arter som t.ex L. vannamei, P. monodon , och M. rosenbergii , den gigantiska sötvattensräkan.
Dessa är alla mycket populära på den internationella marknaden, och många länder uppmuntrar räkproduktion genom att ge incitament till jordbrukare och erbjuda ekonomiska incitament. För att möta växande efterfrågan i Europa och Nordamerika, stora räkproducerande länder som Indien, Kina, Vietnam, Indonesien, Thailand, Mexiko och Ecuador fortsätter att kräva ett tillräckligt stort utbud för att tillfredsställa sina starka hemma- och exportmarknader.
Behovet av effektiva kommersiella dieter
Liksom alla intensiva vattenbruksföretag, den huvudsakliga begränsningen är behovet av effektiva kommersiella dieter som kan tillgodose deras stränga näringskrav (NRC 2011) och baserad på en hållbar plattform av ingredienser som tillhandahåller nyckelnäringsämnen i en balanserad formulering för att tillåta maximal tillväxt och optimal fodereffektivitet.
Räkdieter kan innehålla låga halter av marina ingredienser som fiskmjöl och fiskebiprodukter (bläckfiskmjöl, och fiskhydrolysat) men består till stor del av växtingredienser som sojamjöl, majsglutenmjöl och spannmål som fyllmedelsingredienser och energirika stärkelsekällor som vetemedelfraktioner och majs, lägga ytterligare bördor på hållbarheten för tillgängliga resurser.
Det finns nu mycket överväganden om de långsiktiga konsekvenserna av en växande global odlad räkindustri och hållbar användning av sojamjöl på grund av miljöbelastningar förknippade med deras produktion i länder som Brasilien och ökande avskogning samt behovet av vatten och näringsämnen .
Detta är huvudmotivet för den kontroversiella fisken i:fiska ut FIFO Ratio för olika arter som nyligen förfinats av Kok et al 2020. Följaktligen, vattenbruksindustrin flyttar uppmärksamheten till nya ingredienser som kan uppfylla målen och kraven med minskat koldioxidavtryck, ökad transparens i foderförsörjningskedjan och få konsumenternas erkännande för att uppfylla hållbarhetsagendan.
Det finns en betydande potential för spannmålsbaserade proteinkoncentrat som härrör från den klassiska jäsningsindustrin för dricksprit, men på senare tid tar biprodukter från den industriella bioraffineringssektorn för generering av etanolbränsle från majs och vete fart. Dessa har förespråkats och testats för vattenbruk och i formulerade dieter för karp och tilapia med stor framgång.
Innovativ bioteknikplattform
Ett USA-baserat företag med denna avsikt är POET Nutrition , som är baserade i Sioux Falls, South Dakota. Deras innovativa bioteknikplattform förknippad med biobränslegenerering från majs har nu gett avancerade biprodukter, nämligen en rad majsfermenterade proteiner kombinerat med jäst och med mycket hög smältbar aminosyraprofil och smältbar energi som kan användas för både fisk och räkor.
NexPro® majsfermenterat protein, resultat från efterjäsning mekanisk separation av DDG-produkten med användning av en patenterad teknologi som kallas Maximized Stillage Co-Products. Genom att fraktionera materialet efter jäsning, vilket gör det möjligt för fermenteringsprocessen att öka separationen samt försvaga cellväggsmatrisen för de fibrösa fraktionerna.
Detta möjliggör också ytterligare koncentration av inaktiv Saccharomyces cerevisae-jäst som används för framställning av alkohol. Lösningen har ett överlägset råprotein (~50 vs ~28%), lägre råfibernivåer och förbättrad näringssammansättning jämfört med traditionella DDGS.
Poet Nutrition har genomfört en serie oberoende försök med olika arter inklusive atlantlax ( Salmo salar ) och regnbåge ( Onchorhyncus mykiss ), tilapia och räkor med utmärkta resultat. Laxfiskarbetet rapporterades tidigare i IAF 2020, 2021.
Denna artikel kommer att presentera försök med L.vannamei för att utvärdera prestandan hos NexPro® under klassiska experimentella förhållanden.
För att bedöma dess effektivitet, utfodringsförsök som genomförs med det huvudsakliga syftet att utvärdera effektiviteten av ett majsfermenterat protein (CFP) i räkor, och dess livskraft som en högkvalitativ proteinkälla för användning i vattenfoderformuleringar.
Vårt mål är att karakterisera tillväxtprestanda och foderutnyttjandemått för unga räkor och fastställa
den optimala praktiska inkluderingsnivån av CFP i typiska dieter av produktionstyp för L. vannamei . Sekventiella tillväxtförsök genomfördes för att utvärdera användningen av majsfermenterat protein i praktiska Stillahavsräkor med vita ben ( L. vannamei ) foderformuleringar.
Experimentella dieter och tillväxtförsök
Sekventiella tillväxtförsök genomfördes vid E. W. Shell Fisheries Research Station i Auburn, AL, USA. CFP-produkterna erhölls från Flint Hills Resources (Wichita, KS, USA) (nu POET Nutrition group) Ett preliminärt försök (försök 1) med 4 dieter och ett andra försök (försök II) med fem experimentdieter (tabell 1, 2) formulerades med CFP som ersättning för fiskmjöl i försök 1 och sedan en kombination av fiskmjöl och sojamjöl i försök II.
Den närmaste sammansättningen av dieterna analyserades vid University of Missouri Agricultural Experiment Station Chemical Laboratories (Columbia, MO, USA) till AOAC-metoder (2000) och presenteras för respektive dietberedningar (tabell 1 och 2).
Dieterna bereddes genom att blanda de torra ingredienserna i en mixer (Hobart, Troja, ÅH, USA) i cirka 15 minuter.
Fiskolja inkorporerades sedan, följt av en graderad tillsats av kokande vatten till blandningen tills en lämplig konsistens för pelletering erhålls. Dieter fick sedan passera genom en 2,5 mm form i en köttkvarn. De våta pelletsen placerades sedan i en varmluftsugn (<50 °C) över natten för att uppnå en fukthalt på mindre än 10. Torra pellets smulades, packade i förseglade påsar, och förvaras i frysen tills det behövs.
I den första rättegången, unga räkor ( L. vannamei (1,24 g initial vikt) lagrades i replikatakvarier (fyra replikat fördelade slumpmässigt per behandling) med 80 L volym vardera som en komponent i ett recirkulerande system med en beläggningstäthet av 10 räkor per tank. Det återcirkulerande odlingssystemet inomhus bestod av odlingstankar, sumptank med biologiskt filter, pärlfilter, cirkulationspump och tilläggsluftning.
Varje experimentdiet fördelades slumpmässigt till fyra replikerade tankar per behandling. Räkor gruppvägdes vid början och slutet av tillväxtförsöket (fem veckor). De fick experimentdieterna fyra gånger dagligen med två matningar på morgonen och två på eftermiddagen.
Fodertillförseln fastställdes baserat på historisk tillväxt och foderintag, med mängden foder som konsumeras noggrant övervakad för beräkningar av foderomvandlingsförhållandet (FCR) och relaterade mätvärden såsom termisk tillväxtkoefficient (TGC) - en tillväxtparameter som inkluderar temperaturens effekter på ämnesomsättningen.
Testar ett mer specifikt område för inkludering
Denna studie använde samma ingredienser som i det första försöket men testade ett mer specifikt snävare inkluderingsintervall för att bäst hitta inkluderingen för optimerad prestanda, alltså 6, 12, 18 och 24 procent, till exempel. Samma experimentella hållsystem och uppfödningsförhållanden användes. På nytt, postlarvräkor användes med en mindre initial medelvikt på 0,25 g och kapacitet för högre termisk tillväxtkoefficient (TGC).
Under uppfödningsperioden för både försök I och II, löst syre (DO), temperatur, salthalt, och pH mättes två gånger dagligen i en av uppfödningstankarna med en YSI 556 MPS-mätare (Yellow Spring Instrument Co, Yellow Springs, ÅH, USA). Vattenprover togs i en av tankarna för att bestämma total ammoniak-kväve (TAN) på veckobasis.
Alla data analyserades statistiskt med användning av envägsvariansanalys för att bestämma signifikanta skillnader (P <0,05). Det multipla jämförelsetestet användes för att fastställa signifikanta skillnader mellan behandlingsmedel om en signifikant behandlingseffekt observerades.
Ett Dunnet T-test användes för att jämföra basalbehandlingen med de andra behandlingarna. Alla statistiska analyser utfördes med hjälp av SAS (V9.4. SAS Institute, Bära, NC, USA).
Resultatsammanfattning
I den första rättegången, fiskmjöl ersattes på en iso-kvävehaltig och iso-lipidbasis med upp till 30 procent CFP. Resultaten visade att upp till 20 och 30 procent var genomförbara nivåer som ingår i kosten. Den fullständiga tillväxtprestanda och foderanvändningsdata visas i tabell 3.
I den andra rättegången, 5 dieter med en maximal inkludering på 24 procent utvärderades med stegvisa nivåer av 0, 6, 12, 18 &24 procent. I denna rättegång, den lägsta nivån (6 % CFP) förbättrade faktiskt tillväxten över kontrollgruppen.
Om än, det fanns inga signifikanta skillnader mellan den högsta inkluderingen och basaldieten, men en nivå på 24 procent ansågs vara maximal under dessa förhållanden, vilket validerades av Dunnet T-testet jämfört med den högsta inkluderingsnivån av CFP med basaldieten som matades med räkor (tabell 4).
En 18 procent optimal inkludering för NexPro® på en mycket högre nivå av inkludering, vissa näringsbegränsningar inklusive marginella nivåer av essentiella aminosyror, smältbarhetsskillnad eller det faktum att fiskmjöl är på mycket låga nivåer av kosten blir uppenbar. Dock, ekonomiska fördelar kvarstår för bonden på grund av besparingar i de totala foderkostnaderna.
Hållbarhet är ett stort internationellt mål
Användningen av alternativa ingredienser för att ersätta fiskmjöl och sojamjöl är nu ett stort internationellt mål, som syftar till att kompensera för de miljömässiga och etiska konsekvenserna som är förknippade med att använda marina och landbaserade högproteinkoncentrat som sojamjöl.
Det har funnits många strategier för att använda andra ingredienser i kommersiell dieter med räkor och på senare tid insektsmjöl, alger och olika encellsproteiner (SCP) från mikrobiella och jästsvampar som Roy et al (2009).
Dessa har testats i räkor med god framgång. Dock, dessa exotiska ingredienser har visat sig dyra på grund av utbudsbegränsningar och höga produktionskostnader. De kan också ha vissa begränsningar på grund av närvaron av cellväggsstrukturkomponenter och varierande näringsspecifikationer.
Alternativen har med framgång inkluderat biprodukter från industriella processer, inklusive strömmar från både dricks- och bioetanolindustrin, och den senare väcker stort intresse för vattenbruksdieter. Även om det finns många studier för att främja övervägandet av destillatörernas torkade spannmål och olika former av High Protein DDG och DDGS är dessa råvaror av varierande kvalitet för vattenbruk och har ett brett spektrum av proteininnehåll och energivärde.
De har också ofta ett betydande innehåll av olösliga fibrer och kan därför inte smältas helt i fiskens mag-tarmkanal eller för räkor där tarmen är kort och transittiden för digesta är ganska snabb. Den nuvarande begränsningsmarginalen för högprotein-HP-DDGS-inkludering kan delvis tillskrivas fibern (icke-stärkelsepolysackarider NSP) i spannmålsbaserade produkter, men också till de minskade nivåerna av kolesterol och fosfolipider när fiskmjöl reduceras. Dessa anses väsentliga för räkors tillväxt och hälsa och måste ingå i kosten.
Också, det finns problem som rör den övergripande smältbarheten och tillgängligheten av oumbärliga aminosyror och dessa kan bli begränsande vid högre inkludering av produkter av typen HD-DDGS. Det finns också ett potentiellt smakproblem när fiskmjöl reduceras i formuleringar och räkor är särskilt känsliga med avseende på kostens smak- och luktegenskaper.
Dessa arbetare studerade kapaciteten hos tonfiskbiproduktproteinhydrolysat (TBPH) för att förbättra kvaliteten och smältbarheten hos Stillahavsräkor ( Litopenaeus vannamei ) utfodras med låg fiskmjölsdiet. Många av dessa faktorer kan korrigeras genom användning av exogena enzymer för att underlätta matsmältningen såsom proteaser, kolhydraser som bättre bryter ned protein och icke-stärkelsepolysackarider (NSP). Användningen av fytas kan avsevärt öka P-tillgängligheten i formulerad kost hos vattenlevande arter och räkor.
Verkligen, mer arbete krävs för att komplettera kost med högt spannmålsprotein med essentiella aminosyror som metionin, lysin och treonin för att höja barriären för att möta konceptet "ideal aminosyra" som är känt för att vara viktigt för att uppnå maximal prestanda och uppfylla kraven för proteinaccretion i nyckelvävnader, organ som muskler under intensiva tillväxtfaser.
Dietens smaklighet och acceptans kan förbättras avsevärt genom tillsats av lockande ämnen i kosten som musslor och bläckfiskmjölsextrakt/oljor och kosttillskott som glycin-betain, lösliga ämnen i torkad fisk – höga biogena aminer i kosten för att initiera ett robust fodersvar.
Mycket effektiv inom optimala marginaler
Våra resultat indikerar att NexPro® är mycket effektiv inom optimala marginaler när den ryms inom dieter för räkor på bekostnad av fiskmjöl och sojamjöl samtidigt som de bibehåller balanserade protein- och lipidnivåer för L. vannamei .
Det visade sig att vi utan att kompromissa kunde inkludera prestanda upp till 18-20 procent och avsevärt minska sojabönor och fiskmjölskomponenter i kosten. Räkornas tillväxtprestanda och foderanvändningsparametrar låg inom den förväntade normaliteten för denna art och endast vid 24 procent observerade vi en viss minskning av tillväxten jämfört med kontrolldietgrupperna för båda försöken.
Dock, Utförandet av denna behandling var kostnadseffektivt på grund av den minskade foderkostnaden och skulle ge en vinstmarginal för lantbrukaren under en tillväxt på 100 dagar att skörda jämfört med en hög fiskmjölsbaserad formulering.
Framtida arbete inriktas för att optimera användningen av produkten och utöka dess inkluderingsnivå. Också, det finns ett behov av att utvärdera potentiella funktionella egenskaper på tarmhälsan i räkor under typiska odlade förhållanden. Undersökningar kommer att omfatta en undersökning av dess effekter på sjukdomsresistens baserat på patogentest, överlevnad och även tarmmikrobiell balans och undersökning av histologiska egenskaper hos tarm och leverpankreas indikatorer på hälsotillstånd.
Införandet av NexPro® ger redan kostnadsfördelar eftersom priset på dietformulering sänks avsevärt med 20 procents inkludering mätt med tillväxttakt och ekonomisk FCR.
Detta lovar ökad vinst för bonden samtidigt som den möter den viktiga hållbara agendan och bidrar till minskningen av marina och landbaserade proteiner genom att fylla den framväxande "proteinluckan" i den globala vattenbruksproduktionen.
Om Författarna
Den här artikeln bidrog mycket vänligt till denna publikation av professor Simon J Davies, Redaktör för International Aquafeed magazine, Professorsadjunkt, National University of Ireland, Galway, Irland &Derek Balk och Melissa Jolly-Breithaupt, Poet Nutrition, Sioux Falls, USA.
referenser är tillgängliga på förfrågan
