Phytogenics in Aqua:Auf der Suche nach den „großen Fischen“?

von Dr. Alex Makol, Dr. Anja Keiner und Dr. Andreas Müller, Delacon, Österreich

Als direkte Folge der Stagnation der Fangfischerei und des weltweit steigenden Fischkonsums Die Aquakultur ist einer der am schnellsten wachsenden Sektoren in der Lebensmittelproduktion.

Jedoch, die Begrenzung mariner Rohstoffe in Aquakulturdiäten und deren Ersatz durch nachhaltigere Protein- und Lipidquellen terrestrischen Ursprungs, in manchen Fällen, ist mit negativen Folgen für den Stoffwechsel und das Immunsystem von Aquakulturarten verbunden und kann die Entwicklung des Sektors verlangsamen.

Der weltweite Trend, antibiotische Wachstumsförderer zu verbieten, aus Angst vor der Entwicklung resistenter Bakterienstämme, und zum Schutz der Gesundheit der Verbraucher, hat den Sektor dazu veranlasst, stattdessen in die Erforschung natürlicher Alternativen zu investieren.

Pflanzenstoffe auf dem Vormarsch

Phytogene Futtermittelzusatzstoffe (PFA), allgemein als pflanzliche Futtermittelzusatzstoffe oder Pflanzenstoffe definiert, stellen eine Gruppe von Naturstoffen dar, die in der Tierernährung verwendet werden. Diese Stoffe werden aus Kräutern gewonnen, Gewürze, andere Pflanzen und deren Extrakte, die aus hochaktiven Pflanzenstoffen bestehen und weit mehr umfassen als ätherische Öle:Sie umfassen Würz- oder Bitterstoffe, Saponine, Flavonoide, Schleimstoffe oder Tannine.

Während der letzten zwei Jahrzehnte, die Forschung zu Phytogenen als potenzielle funktionelle Inhaltsstoffe hat zugenommen, und damit, ihre kommerzielle Verwendung in der Tierproduktion. Jedoch, Ein tieferes Verständnis der Wirkungsweise der bioaktiven Verbindungen von Phytogenen in Fischen und Schalentieren ist der Schlüssel zur Verbesserung ihrer Verwendung in der Aquakultur.

Einige der bioaktiven phytogenen Verbindungen stimulieren nachweislich die Produktion von Verdauungsenzymen, Unterstützung der Leberfunktion, modulieren von Ungleichgewichten der Darmmikrobiota, und haben starke antioxidative und entzündungshemmende Eigenschaften.

Glücklicherweise, in den letzten Jahren, Wissenschaftler und Unternehmen haben viel geforscht, um aufzuklären, wie spezifische Phytogene die Nährstoffaufnahme und/oder Krankheits- und Stressresistenz bei Fischen und Schalentieren als wichtige Grundlage für eine optimale Sektorerweiterung verbessern können.

Das Verständnis der Wirkungsweise neu formulierter komplexer phytogener Mischungen (Blends) wird dem Aquakultursektor helfen, verfügbare Phytogene richtig zu verwenden, Synergien und Antagonismen zwischen bioaktiven Verbindungen zu erforschen und Wechselwirkungen mit anderen Futtermittelinhaltsstoffen zu klären. Diese Fakten werden dem Aquakultursektor zusätzlich helfen, seine Produktionsleistung zu verbessern.

Auswirkungen auf die Wachstumsleistung

Die Wachstumsleistung ist der am häufigsten verwendete Parameter, um ein angemessenes Produktionsmanagement zu bestimmen, und es kann von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden, wie Ernährung, Umgebung, Krankheitserreger oder Handhabung. Eine optimale Wachstumsrate in Stresssituationen aufrechtzuerhalten oder sogar unter normalen Bedingungen zu fördern, ist eine der Hauptanforderungen der Branche.

Es wurde gezeigt, dass spezifische Phytogene die Wachstumsleistung und die Futtereffizienz bei mehreren Fisch- und Schalentierarten fördern. Zum Beispiel, Aloe Vera (Aloe barbadensis Miller) Extrakt verbesserte die Wachstumsleistung bei Karpfen (Cyprinus carpio) bei einer achtwöchigen Fütterung.

Auszüge aus Knoblauch (Allium sativum), Oregano (Origanum heracleoticum), Ginseng, Quillaja (Quillaja Saponaria), mentha (Mentha piperita) und süßes Basilikum (Ocimum basilicum) förderten in mehreren Versuchen die Wachstumsleistung von Niltilapia (Oreochromis niloticus).

Ähnlich, für Kanalwelse (Ictalurus punctatus), Wachstumsleistung und Futtereffizienz wurden verbessert, als Fische mit Oreganoöl gefüttert wurden. Diese Vorteile könnten mit einer positiven Wirkung auf die Zusammensetzung der Fischmikrobiota in Verbindung gebracht werden, abgeleitet von den gut beschriebenen antimikrobiellen Eigenschaften von Oregano. Knoblauch- und Zwiebelextrakte (Allium cepa) unterstützten das Wachstum beim Europäischen Wolfsbarsch (Dicentrarchus labrax) und bei der Weißschenkelgarnele (Litopenaeus vanamei), mehrere phytogene Stoffe, wie Yucca (Yucca schidigera), quillaja, Ingwer (Zingiber officinale), curcuma (Curcuma longa) und astralagus (Astralagus membranaceus) förderten die Wachstumsleistung.

Die potentielle Wirkungsweise der oben genannten einzelnen Phytogene, im Allgemeinen, wurde mit einer verbesserten Schmackhaftigkeit des Futters in Verbindung gebracht, Förderung der Sekretion von Verdauungsenzymen, verbesserte Nährstoffaufnahme und ausgleichende Wirkung auf die Darmmikrobiota. Es ist interessant zu bemerken, dass die Wirkung von Phytogenics in direktem Zusammenhang mit der Fischart steht. dem Extraktionsverfahren und ihrer Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen und nicht von der Aufnahmerate.

Resilienz unterstützen

Eine optimale Immunfunktion von Zuchtfischen und Schalentieren ist ein wesentlicher Faktor für den Schutz vor Infektionen mit Krankheitserregern. Es wurden mehrere Studien durchgeführt, um zu bestimmen, wie Phytogene das angeborene und/oder adaptive Immunsystem stärken können, wenn sie zu kultivierten Fischen und Schalentieren ergänzt werden. In diesem Kontext, Knoblauch ist das am besten untersuchte phytogene Mittel in Bezug auf die Stärkung des Immunsystems und die Erhöhung der Krankheitsresistenz.

Zum Beispiel, Knoblauchpulver, das an Niltilapia verfüttert wird, erhöht den phagozytischen Fischindex, bakterizide und Lysozym-Aktivitäten sowie erhöhte Krankheitsresistenz gegen Aeromona hydrophila.

Ähnlich, Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss), die mit Knoblauchextrakt gefüttert wurde, zeigte eine verbesserte phagozytische Aktivität, Atemausbruch, Lysozymaktivität und Folglich, verringerte die Fischsterblichkeit, wenn sie mit Aeromona hydrophila herausgefordert wurde.

Kürzlich wurde bewiesen, dass eine Mischung aus Knoblauchöl und Labiatae-Pflanzenextrakten, die neun Wochen lang ergänzt wurden, die Krankheitsresistenz und die Reaktion des Immunsystems verbessert. förderte ein gesünderes Mikrobiom und reduzierte den Cortisolspiegel bei europäischen Wolfsbarschen, die mit einer geringen Fischmehl- und Fischöldiät gefüttert wurden.

In der Tat, Oregano, Ingwer und Rosmarin (Rosmarinus officinalis) haben gezeigt, dass sie mosambikanischen Tilapia (O. mossambicus) und die Reaktion des europäischen Wolfsbarsches immunmodulieren. Kurkumaöl und Gynura bicolor reduzierten die Sterblichkeit von Weißschenkelgarnelen, die mit V. harveyi infiziert waren, V. alginolyticus und White-Spot-Syndrom-Virus (WSSV), teilweise aufgrund ihrer verstärkenden Wirkung auf Lysozym, Prophenoloxidase (proPO) und Superoxiddismutase (SOD) Aktivität.

Weiter, Es scheint, dass Ernährungs- und Umweltfaktoren das Darmmikrobiom erheblich beeinflussen. Die Zusammensetzung der Nahrung, einschließlich pflanzlicher Wirkstoffe, stellt somit einen entscheidenden Faktor dar, daher verantwortlich für die Modifikation von Bakterienpopulationen.

In diesem Kontext, Phytogene können die Darmmikrobiota modulieren, indem sie die Vermehrung von Milchsäurebakterien (LAB) wie Lactobacillus verstärken und das Vorhandensein potenziell pathogener Bakterien verringern. Übrigens, Phytogene haben nachweislich eine höhere Aktivität gegen pathogene Bakterien als gegen kommensale Mikrobiota.

Dieser Modulation liegen wahrscheinlich verschiedene Mechanismen zugrunde, einschließlich direkter und spezifischer antimikrobieller Wirkung gegen bestimmte Bakterienarten, oder ein Quorum-Sensing-hemmender Effekt. Direkte antimikrobielle Wirkungen verschiedener Phytogene gegen spezifische Krankheitserreger wurden in verschiedenen In-vitro-Assays basierend auf der minimalen Hemmkonzentration (MHK) des Phytogens nachgewiesen.

Jedoch, Es ist wichtig anzumerken, dass die in MIC-Assays erhaltenen Ergebnisse sich zwischen den Bakterienstämmen unterscheiden. Je nach Extraktionsverfahren für die Phytogene, Unterschiede in der MHK können aufgrund potenzieller Synergien zwischen den Hauptwirkstoffen und Spurenstoffen, die in bestimmten Extrakten enthalten sind, auftreten.

Zum Beispiel, verschiedene Extrakte aus Eukalyptus (Eucalyptus globulus), Oregano, und Zimt (Cinnamomum verum) waren sehr wirksam gegen mehrere Fischpathogene wie S. iniae, A. hydrophila, Photobakterium damselae subsp. damselae und V. parahaemolyticus. Phytogene beeinflussen auch das bakterielle Quorum Sensing, indem sie die Biofilmbildung reduzieren und die bakterielle Toxinproduktion unterdrücken. was am Ende, wird das Auftreten des Krankheitsausbruchs hemmen oder reduzieren.

Mehrere Pflanzenextrakte, wie Phenole, Flavonoide, Alkaloide, und Terpenoide können über verschiedene Mechanismen als Quorum-Sensing-Inhibitoren wirken, als Hemmung der N-Acyl-Homoserin-Lactone (AHL)-Synthese, Veränderung von Transport- oder Sekretionsmechanismen, die Bindung und Speicherung von AHLs, oder die antagonistischen Wirkungen oder die Hemmung von Zielen stromabwärts der AHL-Rezeptorbindung.

Stressreduzierende Wirkung

Stress während der Aquakulturproduktion wird durch das Produktionsverfahren (Transport, Strumpf, Sortierung oder Bemusterung) und können durch eine ordnungsgemäße Produktionsleitung auf ein Minimum reduziert werden.

Stress führt direkt zu einer reduzierten Futteraufnahme, eine geringere Leistungsfähigkeit und höhere Anfälligkeit für Krankheitsausbrüche durch eine Herunterregulation des Immunsystems und Veränderungen der Fischphysiologie, auch den Stoffwechsel beeinflussen. Einige – auch kontrollierte – Produktionspraktiken (z. B. Handhabung) bedeuten Stress für die Zuchtfische und erfordern den Einsatz von Anästhetika.

Jedoch, manchmal, die Anwendung des Anästhetikums selbst kann als Stressor wirken. Vor kurzem, spezifische Phytogene an sich haben Aufmerksamkeit erregt, als Anästhetika wirken. Begleitend zu anästhetischen Wirkungen, Phytogene kommen mit zahlreichen der oben genannten vorteilhaften Aspekte wie antioxidative Funktion, antimikrobielle Wirkung und stressreduzierende Eigenschaften. Das am besten untersuchte phytogene Anästhetikum ist Nelkenöl, dessen wirksame Anästhesiekonzentration von der Zielfischart abhängt.

Interessant, andere Phytogene, wie Zitronenverbene (Aloysia triphylla), Eukalyptus (Eukalyptus sp), Lippia Alba, Basilikum (Ocinum gratissimum) und Knoblauch wirken nachweislich als Stresslöser, indem sie den Cortisolspiegel bei Niltilapia senken, Europäischer Wolfsbarsch und südamerikanischer Wels (R. quelen). Allerdings ist der Applikationsweg für die gewünschten Effekte wichtig. Während Phytogene zur Sedierung während des Transports und der Handhabung im Bad angewendet werden, allgemeine stressreduzierende Wirkungen können durch die Ergänzung der Nahrung mit Phytogenen erzielt werden.

Schlussfolgerungen

Phytogene können physiologische Funktionen und Darmmikrobiota modulieren, ein deutliches Potenzial zur Steigerung der Wachstumsleistung aufweisen, und zur Verbesserung der Krankheits- und Stressresistenz bei verschiedenen kultivierten Fisch- und Schalentierarten. Jedoch, es gibt noch wenig Wissen über die Wirkungsweise einiger ihrer bioaktiven Verbindungen, mögliche Interaktionen und Synergien zwischen ihnen, sowie die am besten geeignete Verabreichungsform.

Folglich, weitere Forschung ist notwendig, um die am besten geeigneten Phytogene und Mischungen zu identifizieren, die auf die aktuellen Herausforderungen im Aquakultur-Produktionssektor zugeschnitten sind. Die Wirkungsweise der Phytogene im Detail zu verstehen, ist ein entscheidendes Instrument bei der Entwicklung neuer, gut formuliert, wirksame Produkte.