Stéphane Frouel, Julie Castier och Maxime Hugonin från Mixscience, Frankrike, rapport om en provkörning i Portugal för att utvärdera potentialen hos ett kommersiellt fytogen för att förbättra motståndet och prestanda hos regnbåge Oncorhynchus mykiss utmanad av Yersinia ruckeri
Effekten av en kommersiell fytogen lösning på regnbåge
Oncorhynchus mykiss) utmanad av Yersinia ruckeri
av Stéphane Frouel, Projektledare för vattenbruk, Julie Castier, RID projektledare och Maxime Hugonin, Produktchef för vattenbruk, Mixscience, Frankrike
Vattenbruk är den snabbast växande livsmedelsproducerande sektorn i världen, bidrar till en tredjedel av den globala matfiskproduktionen.
De näringsmässiga fördelarna med fiskkonsumtion har en positiv koppling till proteintillgången, som hjälper till att minska fattigdomen i utvecklingsländerna.
Regnbåge Oncorhynchus mykiss är en av de viktigaste odlade vattenlevande arterna. Det antas av experter att världens konsumtion av regnbåge nådde 950, 000 ton årligen i början av detta år.
Majoriteten av denna volym kommer från vattenbruk, med den globala försäljningsvolymen för odlad öring som uppgår till cirka 830, 000 ton. De fortsatt relativt höga kostnaderna för lax har fått regnbåge att etablera sig som en billigare alternativ fisk, erbjuder många av samma hälsofördelar.
Specialisterna förutspår en sammansatt årlig tillväxttakt för den världsomspännande marknaden för regnbåge på cirka fem procent under de kommande 10 åren.
Ändå, denna öringindustri står inför ständiga utmaningar och sjukdomar som avsevärt påverkar lönsamheten och kvaliteten på gårdsproduktionen.
En allvarlig sjukdom hos laxfiskar
Bland de viktigaste bakteriesjukdomarna, Enteric Red Mouth (ERM) sjukdom är en allvarlig septicemisk bakteriell sjukdom hos laxfiskarter. Det orsakas av Yersinia ruckeri, en gramnegativ stavformad enterobakterie som har ett brett värdområde, bred geografisk spridning och orsakar betydande ekonomiska förluster.
Denna sjukdom har fått sitt namn från de subkutana blödningar som uppstår i mungiporna och tungan, med andra kliniska tecken inkluderar exoftalmi, mörkare av huden, splenomegali och inflammation i nedre tarmen med ansamling av tjock gul vätska. Bakterien kommer in i fisken via de sekundära gällamellerna och därifrån, det sprider sig till blodet och inre organ. Hittills, den huvudsakliga lösningen på detta problem är fortfarande användningen av antibiotika tack vare deras enkla användning och snabba effekter vid botande behandling.
Tyvärr, användning och missbruk av kemikalier ger upphov till folkhälsoproblem som antibiotikaresistens och negativa effekter på miljön. Detta har i sin tur i vissa fall lett till att dessa botemedel gett vattenbruksproduktionen och dess tillhörande produkter en negativ bild av allmänheten. För att utforska alternativ pågår aktiv forskning för närvarande som kommer att minska användningen av dem.
Näring och fodertillsatser med specifika antibakteriella och/eller immunmodulerande egenskaper blir allt viktigare för att stödja industrin med många av dessa utmaningar.
Bland dessa alternativ, som inkluderar lösningar som fytogenik, intressanta fördelar har hittats som förbättring av tillväxtprestanda, fodereffektivitetsoptimering och sjukdomsresistens.
En av dem, utvecklad av Mixscience, Frankrike, har bevisat sin effektivitet från laboratorie- till fältskala i olika vattenlevande arter (Hugonin et Frouel, 2019). I den här studien, författare försökte undersöka dess effekt på motståndet hos regnbåge (Oncorhynchus mykiss) mot en infektion av Yersinia ruckeri.
Dessutom, för att utvidga tillämpningen till hela värdekedjan för öringindustrin och för att säkerställa att produkten kan appliceras antingen på gården eller i foderbruket genom extruderingsprocessen, produkten testades antingen direkt i det extruderade fodret eller toppdressades i fodret efter processen. Den resulterande bioeffektiviteten jämfördes sedan.
Öringförsök
Försöket genomfördes i inomhusanläggningar i Portugal, med regnbåge (Oncorhynchus mykiss) härstammar från en kommersiell gård den experimentella arten som testas. Fisken överfördes till försöksanläggningarna av en vederbörligen auktoriserad transportör och hölls i sanitär karantän i tre veckor.
Ingen signifikant mortalitet eller patologiska tecken observerades i samband med deras transport. Under denna karantänperiod, fisken underhålls och matades med en vanlig kommersiell öringdiet.
Försöket hade tre distinkta experimentella faser:en anpassningsperiod, en utfodringsperiod och en utmaningsperiod som beskrivs i figur 1. Försöket omfattade totalt fyra dietbehandlingar, allt baserat på en enda basformulering.
Denna basalformulering innehöll 20 procent av marina proteiner (fiskmjöl och fiskhydrolysat) och växtingredienser som sojaproteinkoncentrat, vete gluten, majsglutenmjöl, sojamjöl, hela ärter och vete. En blandning av fiskolja och rapsolja användes som den huvudsakliga lipidkällan. Denna basala kost kompletterades med kristallina essentiella aminosyror och en oorganisk fosfatkälla för att undvika näringsbrister. Alla dieter var isonitrogena (44 procent råprotein), isolipidisk (22 procent råfett) och isoenergetisk (22,5 MJ/kg).
Denna diet tjänade till att ge både den icke-utmanade positiva kontrollen [PC] och den utmanade negativa kontrollen [NC] behandlingarna. Denna basformel kompletterades också ytterligare med testtillsatsen på fem kg/ton [Phytogenic EX], varvid produkten införlivas i mäsken (förextrudering).
För att jämföra extrudering och topdressing-applikationer, en diet som innehöll basformeln var också toppdressad med testtillsatsen på fem kg/ton [Fytogen TD] efter extrudering.
Dieter tillverkades med hjälp av extrudering och alla pulveringredienser, inklusive det fytogena (Phytogenic EX), blandades i enlighet med målformuleringarna i en dubbelspiralblandare och maldes (under 400 µm) i en hammarkvarn med mikropulveriserare. Dieter tillverkades med hjälp av en dubbelskruvextruder i pilotskala med en skruvdiameter på 55,5 mm och en temperatur från 106- till 111ºC. Foder torkades i en vibrerande fluidiserad bädd.
Vid behandling med toppklädd fytogen (Phytogenic TD), efter torkning, oljorna och produkten applicerades genom vakuumbeläggning. Suspensionen av oljor och tillsatser sprutades på pelletsen under vakuum (800 mbar) under ungefär två minuter.
Fas I - Försök med tillväxtprestanda
Bestånd av regnbåge med en genomsnittlig initial kroppsvikt (IBW) på 26,8 ± 1,6 g utfodrades med en av de fyra experimentdieterna under 35 dagar. Fisk växte i fyrkantiga PVC-tankar (volym:750L) försedda med recirkulerat sötvatten.
Under hela rättegången, medelvattentemperaturen var 15 ± 0,3 ºC och den genomsnittliga nivån av löst syre var 6,4 ± 0,5 mg/L. Fisk utsattes för en kontrollerad fotoperiod på 12:12 (ljus:mörk). Fiskar handmatades till visuell mättnad, med tre måltider per dag (09:00, 14.00 och 17.00) under vardagar och två gånger om dagen (09.00 och 14.00) under helger. Yttersta försiktighet vidtogs för att undvika foderspill och möjliggöra en exakt kvantifiering av foderintaget och fisken gruppvägdes i början och i slutet av försöket.
Fas II - Sjukdomsutmaning med Yersinia ruckeri
Efter 35 dagars matning, fisk från varje dietbehandling utsattes för en stark sjukdomsutmaning med Yersinia ruckeri, isolerad från regnbåge i Portugal. Bakterier odlades rutinmässigt vid 22˚C i tryptisk sojabuljong (TSB) eller i tryptisk sojaagar (TSA) kompletterad med NaCl till en slutlig koncentration av en procent (vikt/volym).
Båda kulturerna förvarades vid -80˚C i TSB kompletterat med 15 procent (v/v) glycerol. Till
förbereda inokulatet för injektion i fiskens peritoneala håligheter, 100 µL lagrade bakterier odlades över natten vid 22˚C på TSA. Bakterierna uppsamlades exponentiellt från TSA och återsuspenderades i steril TSB. Baserat på tidigare utmaningsdata, den avsedda bakteriekoncentrationen för att döda 20-30 procent av fisken (LD50) erhölls genom absorbansavläsning och justering mot dess tillväxtkurva till 4 x 106 kolonibildande enheter (CFU)/ml. Bakteriekoncentrationen bekräftades genom att utsträcka de resulterande kulturerna på TSA-plattor och räkna av de kolonibildande enheterna (CFU/ml).
Efter de 35 dagarna av matningsperioden, 80 fiskar per dietbehandling med en genomsnittlig kroppsvikt (100 ± 5g), överfördes till provokationsrummet och injicerades intraperitonealt med 100 µl Yersinia ruckeri (3,6 x 106 CFU/ml). Det enda undantaget var fisk från PC-behandlingen, som injicerades intraperitonealt med en identisk volym Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS). Därefter, grupper om 20 intraperitonealt injicerade (Yersinia eller HBSS) fiskar fördelades slumpmässigt bland 60L akvarier.
Under infektionsutmaningsperioden, varje dietbehandling testades i fyrdubbla exemplar. Fiskdödligheten registrerades i 17 dagar, med vikten av varje död fisk noterad. Även om de visar minskad aptit, fisken matades med motsvarande diet under provokationsperioden. Vattenuppfödningsförhållandena hölls identiska med de som registrerades under tillväxtprestandafasen (temperatur:15 ± 0,5°C; löst syre> 6,0 mg/L).
Inverkan av det fytogena på prestanda
Ingen dödlighet inträffade under utfodringsperioden före uppsättningen av provokationen, vilket tyder på att det fytogena inte hade någon negativ effekt under normala förhållanden.
I slutet av den experimentella utfodringsperioden på 35 dagar (fas I), regnbågen visade en 3,9-faldig ökning av den ursprungliga kroppsvikten i de bästa behandlingarna. Dietbehandlingar hade ingen signifikant effekt på slutlig kroppsvikt (FBW) och specifik tillväxthastighet (SGR) (P<0,05).
Därför, varken det fytogena tillskottet eller appliceringssättet för foder (före eller efter extrudering) verkade påverka prestationskriterierna hos regnbåge [se tabell 1].
frånvaron av statistisk signifikans och inom ett mycket acceptabelt intervall, behandlingen med produkten applicerad med topplackering vid 5 kg/ton (Phytogenic TD) tenderade att visa en liten ökning av FCR, och följaktligen en lägre PER, än Phytogenic EX, där samma produktdos applicerades i mäsken (pre-extrudering). Även om det inte anses vara problematiskt, denna aspekt bör bedömas under en längre utfodringsperiod.
Effekten av det fytogena på sjukdomsresistens
Efter utmaningen, den totala dödligheten för fisk från PC-behandlingen (ej infekterad med Yersinia ruckeri, men injicerad med HBSS) var låg och nådde endast 3,8 ± 2,5 procent.
Det initiala målet för utmaningen var 20-30 procent av dödligheten. I den aktuella rättegången, utmaningen var starkare än förväntat eftersom den totala dödligheten som observerades i den utmanade fisken var 42,5 ± 6,5 procent [se figur 2].
Kosttillskott med fytogena i en dos lika med 5 kg/ton visade en stark skyddande effekt mot en infektion med Yersinia ruckeri hos regnbåge. I jämförelse med fisk som matats med NC-dieten, de som matades med Phytogenic TD och Phytogenic EX visade en signifikant relativ minskning av dödligheten (från 41 till 47 procent respektive). Tillsatsen stabiliserade snabbt effekten av Yersinia eftersom dödligheten inte utvecklades åtta dagar efter utmaning medan den kontinuerligt ökade i NC-behandling.
Både i appliceringssätten för mäsk (pre-extrusion) och toppbeläggning (post-extrudering) visade sig vara effektiva, vilket tyder på att fytogenet inte förlorar sin bioeffektivitet under extruderingsprocessen.
Effektiv kontroll
Denna studie utvärderade den skyddande effekten av ett kommersiellt fytogen på tillväxtprestandan och motståndskraften hos regnbåge (Oncorhynchus mykiss) mot en infektion av Yersinia ruckeri.
Ett sekundärt mål var också att jämföra extruderingsprocessens inverkan på bioeffektiviteten hos de aktiva substanserna i produkten genom att jämföra extruderings- eller toppdressingstillämpningar.
Vi drog slutsatsen att denna fodertillsats ger effektiv kontroll för öring under utmanade förhållanden, oavsett applikationssätt. Dessa resultat konsoliderade den redan påvisade effekten av produkten i olika vattenlevande arter och bekräftar att denna fytogena kan betraktas som ett holistiskt tillvägagångssätt för att kontrollera användningen av antibiotika i alla vattenbrukssystem.
