av professor Simon J Davies FRSB, Redaktör, International Aquafeed, STORBRITANNIEN, Derek Balk och Melissa Jolly-Breithaupt, FHR Biobränslen &Ingredients Nutritionsspecialister, Flint Hill Resources LLC, USA

Bakgrund

Jakten på alternativa proteiner inom vattenbruket blir allt viktigare, främst på grund av den snabba expansionen av industrin och den begränsning som läggs på marina ingredienser som fiskmjöl och landlevande växtingredienser som sojamjöl, på grund av oro för deras långsiktiga hållbarhet. Uppfödning av högvärdiga fiskarter ställer krav på foderformuleringar som innehåller mycket protein för att möta de stränga näringskraven för dessa fiskar. Lax är särskilt viktigt, med tanke på den ikoniska bild de skildrar inom fiskodling.

Den totala globala produktionen av odlad atlantlax (Salmo salar) beräknas ha ökat med cirka sju procent under 2019, till cirka 2,6 miljoner ton. Detta är det tredje året i rad med stark utbudstillväxt, efter en ökning med cirka fem procent under 2018. De tre största bidragsgivarna till denna expansion var Norge, Chile och Skottland.

Det uppskattas att den globala laxindustrin är värd över 13 miljarder EU (14,7 miljarder USD) och är starkt beroende av en stor investering och stödjande infrastruktur som inkluderar en väletablerad fodertillverkningsplattform. I det här avseendet, det är avgörande att vi undersöker användningen av nya foderingredienser för en hållbar industri för att möta konsumenternas krav och tillförlitliga produktionssiffror. Utbudet av alternativ är stort och ett sådant område av aktivt intresse är potentialen hos destillatörernas torkade spannmålsförstärkta proteinbiprodukter, som härrör från bioetanolindustrin.

Tidigare, det har funnits ett stort intresse för de mer traditionella källorna för destillatörernas torkade spannmål med och utan lösliga ämnen som foder till ett brett spektrum av produktionsdjur, inklusive fisk i viss utsträckning, beroende på art. DDGS från jäsning av alkoholdrycker (d.v.s. öl- och whiskydestillation) användes främst i ransoner och frågan om högt fiberinnehåll satte begränsningar för deras användning för enmagade djur, med de flesta av biprodukterna riktade mot foder för idisslare i koncentratfraktioner av kosten. Vissa tillämpningar i vattenfoder för tilapia och karp (Omar, 2009) visade sig vara ganska framgångsrik och smältes effektivt av dessa allätande fiskarter, jämfört med kostbegränsningar hos köttätande fiskar som öring och lax.

Exploateringen av DDGS och jäst för vattenbruksdieter har nu blivit av betydelse som en strategi för att använda alternativa proteiner och höga energikällor. Relativt få studier har fokuserat på utfodring av dieter som innehåller DDGS och jäst med sötvattensfisk och räkor (Stone et al., 2005; Schaeffer et al., 2009; Zhou et al., 2010).

På senare tid, det har skett avsevärda framsteg i behandlingen av DDGS som en konsekvens av expansionen av biobränsleindustrin i många delar av världen, baserad på kontrollerad jäsning av majs och vete. Denna process leder till en betydande biomassa av förbrukade spannmål och restjäst som kan defibreras och torkas till en mald produkt med högt proteininnehåll och utmärkt balanserat innehåll av essentiella aminosyror. Nyligen verk av Goda et al (2019, 2020) har visat att en högprotein-DDG härrörande från majsjäsning för biobränsle med tillsats av enzymer fungerade bra i dieter för europeisk havsabborre (Dicentrarchus labrax).

Ett sådant ledande företag är FHR Biofuels &Ingredients i Kansas, USA, med deras avancerade produkt NexPro som har bevisade fördelar i foderformuleringar för odlade fiskarter. NexPro har många attribut när det gäller att dess näringsprofil är av jämn produktkvalitet och tillgänglighet med en hög proteinhalt på 50 procent från den kombinerade jäst (25 %) och majsglutenkompositen i samprodukten efter etanolborttagning. Materialet erbjuder överlägsen smältbarhet av torrsubstans, energi och protein jämfört med första generationens DDGS-produkter och är en utmärkt källa till EAA och lysin och metionin, vanligtvis begränsande i andra fristående växtbaserade foderingredienser och är ett bevisat kostnadseffektivt alternativ till många andra markbundna proteiner såväl som fiskmjöl. Dessutom, NexPro har en mycket bra hållbarhet och stabilitet, på grund av låga fetthalter. Dessa attribut har testats fullständigt under varierande förhållanden för fisk och mer arbete pågår nu för att utöka vår kunskapsbas.

Vi rapporterar om preliminära försök som nyligen genomförts för att utvärdera NexPro i dieter av post-smolt (odlingsstadiet) atlantlax. Studien behandlade tillväxt och foderutnyttjandeprestanda under kontrollerade förhållanden. Effekterna av graderade inklusionsnivåer av jästprodukt (NexPro) på tillväxt, fodereffektivitet, näringsämnesanvändning, pigmentering av kött, blodbiokemi och tarmhistologi utvärderades.

Protokoll för försök med atlantlax

Fem forskningsdieter formulerades enligt tabell 1, d.v.s. en kontrolldiet (diet 0, Tabell 1) utan NexPro formulerades för att möta de kända näringsbehoven för atlantlax (NRC, 2011) med ytterligare fyra dieter som innehåller olika nivåer av NexPro vid 5, 10, 15 respektive 20 procent.

Ingredienser blandades och extruderades med användning av en samroterande, sammankopplande matlagningsextruder med två skruv (ZSK-57, Werner &Pfleiderer, Ramsey, NJ, USA). Oljorna sattes till extrudaten med användning av en vakuumbeläggare UAS Canada Inc. (Abbotsford, FÖRE KRISTUS, Kanada). Den närmaste sammansättningen av testdieterna presenteras i tabell 2, analyserade enligt standard AOAC 2019-protokoll och essentiella aminosyror bestämdes också för varje diet.

Atlantlax (St John River-stam; initial kroppsvikt 304,0±10,7 g) slumpmässigt tilldelad till 35 fiskar per tank föds upp i saltvatten (25ppt) i ett recirkulerande vattenbrukssystem (RAS) utrustat med femton 750-liters cirkulära tankar. Vattentemperaturen hölls vid 14,2±0,6°C och löst syre hölls vid>90% mättnad. Detta var optimala förhållanden för arten, möjliggör utmärkt tillväxt och foderutnyttjande.

Laxen handmatades till mättnad, tre gånger dagligen under den 12 veckor långa studien. Blodprover och distala tarmprov erhölls från lax vid avslutande av utfodringsförsöket. Blod analyserades för en rad hematologiska index för att bedöma hälsa och indikatorer på stress. Tarmsektioner fixerades och undersöktes histologiskt för eventuella kostinducerade lesioner såsom enterit och associerade morfologiska förändringar.

resultat och diskussion

Det visades att NexPro hade högt näringsvärde och en acceptabel foderingrediens för atlantlax och inte hade någon betydande negativ inverkan på tillväxten, foderintag av lax, upp till 15 procents inkluderingsnivå i denna studie (se tabell 3).

Thermal Growth Coefficient (TGC) gapet konvergerade mellan lax som fick kontroll och Diet D (NexPro-20) under studieperioden. Laxfodrad Diet C (NexPro-10) hade den högsta slutliga kroppsvikten efter 84 dagar (se figur 1).

NexPro inkrementell inkludering i experimentfoder av post-smolt atlantlax resulterade i Feed Conversion Ratio (FCR)-värden i överensstämmelse med de som förväntas för arten under de experimentella förhållanden som påträffats. FCR var utmärkt vid under 1,0 och varierade mellan 0,93 och 0,98 för alla respektive behandlingar. Det fanns inga indikationer på förändringar i pelletskvalitet eller smakligheten hos fodret när det gavs till fisken.

Tillväxt och foderintagssvar drevs inte signifikant av lipid- och/eller proteininnehåll i kosten. Laxföreställning var, därför, påverkas mestadels av inkluderingsnivån av NexPro i dietformuleringen.

Det var intressant att finna att inklusionsnivån av NexPro inte hade någon signifikant effekt på den närmaste sammansättningen av hela kroppen och aminosyrainnehållet i fisk (se tabell 4). Helkroppsprotein, lipid, ask- och aminosyraretentionsresultat var i linje med data som rapporterats i litteraturen (t.ex. Shearer et al., 1994; NRC, 2011). Dessa fynd var i enlighet med en tidigare laxfiskutvärdering av DDGS med regnbåge (Oncorhynchus mykiss) utförd av Overland et al. 2013.

I vår studie med lax, hela kroppens sammansättning, näringsämnesanvändning, filépigmentering och tarmhistologi var jämförbara med lax som fick en praktisk kontrolldiet. Filéfärgen på lax påverkades inte heller av inkluderingen av DDG och fisken behöll ett bra uttryck av pigmentering med konsistens över hela sortimentet av dietformuleringar. Detta visade att den totala karotenoidköttfördelningen och retentionen av astaxantin tillsatt foder som huvudpigment inte maskerades av NexPro-inkludering.

Den histologiska undersökningen av tarmmorfologi med fokus på distal tarmhälsa visade intressanta resultat som bekräftar neutraliteten hos NexPro när morfometriska mätningar användes. Vi vet av erfarenhet att vissa kategorier av sojabönmjöl kan främja distal tarm enterit hos laxfisk, speciellt i lax, på grund av olika antinäringsfaktorer som finns i sojabönor såsom saponiner och icke-stärkelsepolysackarider och, tillsammans, dessa effekter kan vara synergistiska för att orsaka lokala inflammatoriska reaktioner och lesioner.

Dessa ANF finns inte i High Protein DDG och har inga skadliga effekter på laxens tarmhälsa. Dessa visas tydligt i figur 2, som visar både ett typiskt friskt distalt tarmtvärsnitt av NexPro-matad fisk och ett exempel på enterit i en jämförande bild av den distala tarmregionen hos atlantlax som provades i slutet av försöket. Dessutom, Tabell 5 tillhandahåller data om respektive längd och bredd av laxslemhinneveck utan någon negativ effekt registrerad av ökande NexPro på övergripande tarmmorfometri.

Sammanfattning

Inkorporering i en standardformulering för atlantisk laxdiet kunde upprätthålla tillväxt och fodereffektivitet, vilket bidrog till både dietprotein och energiassimilering. Det fanns inga indikationer på några negativa effekter av inkorporering i dieter på blodindex eller metabola parametrar relaterade till laxens hälsa och stressstatus under de experimentella förhållandena. Dessa värden låg inom de normala intervallen för odlad atlantlax, visar att metabolisk och fysiologisk homeostas inte äventyrades under försöksperioden. Liknande resultat för den framgångsrika inkluderingen av högprotein HPDDG rapporterades för europeisk havsabborre av Goda et al, 2019 och 2020. Jin et al. 2014 fann inte heller någon nackdel och utmärkta prestanda för Juvenile Red Seabream (Pagrus major) när de matades med liknande nivåer av en risbaserad destillationsspannmål, som i denna laxutvärdering.

Det är troligt att den kontinuerliga expansionen av etanolbiobränsleindustrin kommer att ge en stadig och växande DDGS-produktion och förbättrad bearbetningsteknik kommer att ge intressanta ekonomiska möjligheter för en optimal nivå av inkludering i djurfoder. Dessa nya proteiner erbjuder nästa generations produkter för djurfoder med vattenbruk högst upp på agendan. Detta arbete bekräftar möjligheten att inkludera upp till 15 procent NexPro inom foder för lax och möta förväntningar på tillväxt och foderutnyttjande för att fylla det växande "proteingapet".

Framtida arbete kommer att inriktas på ytterligare optimering för olika utvecklingsstadier och studier som skulle involvera smakpanelsbedömningar för detaljhandelsvärde och konsumentacceptans. Användningen av NexPro kommer sannolikt att ha positiv betydelse för fiskens välfärd, särskilt när det gäller gastrointestinala prestanda och förbättrat näringsupptag, jämfört med sojabönor och andra växtingredienser, på grund av olika jästrelaterade komponenter. En arsenal av högvärdiga ingredienser kan ge ett stort bidrag till billigaste formuleringsstrategier för att minska användningen av både fiskmjöls- och sojabönsproteinkoncentrat.

En ytterligare strategi skulle vara att avgöra om NexPro kan stärka laxens immunsystem genom att förbättra tarmslemhinnan och att genomföra sjukdomsutmaningar för att testa dess potentiella funktionalitet i kosten. Olika patogen(er) skulle väljas ut som en funktion av möjliga verkningssätt för NexPro på metabolisk och fysiologisk nivå i atlantlax under avgörande stadier i produktionen. Det skulle vara mycket intressant att utforska om produkten positivt kan modulera tarmmikrobiomet och påverka immunsvaret vid tarmslemhinnan.

har, därför, avsevärd potential som foderingrediens för odlad fisk och atlantlaxen svarade bra som en typisk köttätande art. Detta är bra för andra marina fiskarter som havsabborre, havsruda och flundra. Det är också en mer hållbar ingrediens när man tänker på den cykliska ekonomin och kraven på miljövård av resurser i expansionen av det globala vattenbruket. Det kommer att ha kostnadsfördelar och mervärde i dieter för odlad fisk.

*Detta arbete utfördes av Flint Hill Resources LLC som en del av en strategi för att utveckla NexPro och validera produkten för olika fiskarter och räkor för vattenbruksdieter.