Leistung von mit NexPro® gefüttertem Atlantiklachs:Ein neuartiger Proteininhaltsstoff der nächsten Generation, der aus der Trockenmühlen-Bioethanolproduktion gewonnen wird

von Professor Simon J. Davies FRSB, Editor, Internationales Aquafeed, VEREINIGTES KÖNIGREICH, Derek Balk und Melissa Jolly-Breithaupt, FHR Biokraftstoffe &Zutaten Ernährungsspezialisten, Flint Hill Resources LLC, Vereinigte Staaten von Amerika

Hintergrund

Die Suche nach alternativen Proteinen in der Aquakultur gewinnt zunehmend an Bedeutung, hauptsächlich aufgrund der raschen Expansion der Industrie und der Beschränkungen, die marinen Zutaten wie Fischmehl und terrestrischen Pflanzeninhaltsstoffen wie Sojabohnenmehl auferlegt werden, aus Sorge um ihre langfristige Tragfähigkeit. Die Aufzucht hochwertiger Fischarten stellt Anforderungen an eiweißreiche Futterformulierungen, um den hohen Nährstoffbedarf dieser Fische zu decken. Lachs ist von besonderer Bedeutung, angesichts des ikonischen Bildes, das sie in der Fischzucht darstellen.

Die weltweite Gesamtproduktion von gezüchtetem Atlantischen Lachs (Salmo salar) soll 2019 um rund sieben Prozent gestiegen sein. auf rund 2,6 Millionen Tonnen. Dies ist das dritte Jahr in Folge mit einem starken Angebotswachstum, nach einem Plus von rund fünf Prozent im Jahr 2018. Zu dieser Expansion trugen vor allem Norwegen, Chile und Schottland.

Es wird geschätzt, dass die weltweite Lachsindustrie einen Wert von mehr als 13 Mrd. Insofern, Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir die Verwendung neuartiger Futtermittelinhaltsstoffe für eine nachhaltige Industrie untersuchen, um die Verbraucheranforderungen und zuverlässige Produktionszahlen zu erfüllen. Die Palette der Optionen ist groß, und ein solcher Bereich von aktivem Interesse ist das Potenzial von getrockneten, getreideverstärkten Proteinnebenprodukten von Destillateuren, aus der Bio-Ethanol-Industrie.

Vorher, es bestand großes Interesse an den traditionelleren Quellen für getrocknetes Getreide von Destillateuren mit und ohne löslichen Bestandteilen als Futtermittel für eine breite Palette von Nutztieren, einschließlich Fisch in gewissem Umfang, je nach Sorte. DDGS aus der Trinkalkoholfermentation (d. h. Bier- und Whiskydestillation) wurde hauptsächlich in Rationen verwendet und der hohe Ballaststoffgehalt schränkte ihre Verwendung bei monogastrischen Tieren ein. wobei die meisten Nebenprodukte in Kraftfutterfraktionen der Nahrung für Wiederkäuer zugeführt werden. Einige Anwendungen in Aquafeed für Tilapia und Karpfen (Omar, 2009) erwies sich als recht erfolgreich und wurde von diesen allesfressenden Fischarten effizient verdaut, im Vergleich zu diätetischen Einschränkungen bei fleischfressenden Fischen wie Forelle und Lachs.

Die Nutzung von DDGS und Hefen für die Aquakulturdiät hat nun als Strategie zur Nutzung alternativer Proteine ​​und energiereicher Quellen an Bedeutung gewonnen. Relativ wenige Studien haben sich auf die Verfütterung von DDGS- und Hefe-haltigen Futtermitteln mit Süßwasserfischen und Garnelen konzentriert (Stone et al., 2005; Schaeffer et al., 2009; Zhou et al., 2010).

In jüngerer Zeit, als Folge der Expansion der Biokraftstoffindustrie in vielen Teilen der Welt hat die Verarbeitung von DDGS erhebliche Fortschritte gemacht, basierend auf der kontrollierten Vergärung von Mais und Weizen. Dieser Prozess führt zu einer signifikanten Biomasse an Treber und Resthefe, die entfasert und zu einem Mahlprodukt mit hohem Proteingehalt und einem ausgezeichneten ausgewogenen Gehalt an essentiellen Aminosäuren getrocknet werden kann. Neuere Arbeiten von Goda et al (2019, 2020) hat gezeigt, dass ein proteinreiches DDG, das aus der Maisfermentation für Biokraftstoffe mit zusätzlichen Enzymeinschlüssen gewonnen wird, in der Ernährung des Europäischen Wolfsbarschs (Dicentrarchus labrax) gut funktioniert.

Eines dieser führenden Unternehmen ist FHR Biofuels &Ingredients mit Sitz in Kansas, VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA, mit ihrem fortschrittlichen Produkt NexPro, das sich in Futterformulierungen für Zuchtfischarten bewährt hat. NexPro hat viele Eigenschaften in Bezug auf sein Nährwertprofil, nämlich eine gleichbleibende Produktqualität und Verfügbarkeit mit einem hohen Proteingehalt von 50 Prozent aus dem kombinierten Hefe- (25%) und Maisgluten-Komposit im Nebenprodukt nach der Ethanolentfernung. Das Material bietet eine hervorragende Verdaulichkeit der Trockenmasse, Energie und Protein im Vergleich zu DDGS-Produkten der ersten Generation und ist eine ausgezeichnete Quelle für EAAs und Lysin und Methionin, die normalerweise in anderen freistehenden pflanzlichen Futtermittelinhaltsstoffen begrenzt sind, und ist eine bewährte kostengünstige Alternative zu vielen anderen terrestrischen Proteinen sowie Fischmehl. Zusätzlich, NexPro hat eine sehr gute Haltbarkeit und Stabilität, aufgrund des niedrigen Fettgehalts. Diese Attribute wurden unter verschiedenen Bedingungen für Fische vollständig getestet und es wird jetzt weiter daran gearbeitet, unsere Wissensbasis zu erweitern.

Wir berichten über vorläufige Versuche, die kürzlich durchgeführt wurden, um NexPro in der Ernährung von atlantischem Lachs nach dem Smolt (Wachstumsstadium) zu bewerten. Die Studie befasste sich mit Wachstum und Futterverwertungsleistung unter kontrollierten Bedingungen. Die Auswirkungen abgestufter Einschlussmengen von Hefeprodukt (NexPro) auf das Wachstum, Futtereffizienz, Nährstoffverwertung, fleischpigmentierung, Blutbiochemie und Darmhistologie wurden beurteilt.

Versuchsprotokoll für Atlantischen Lachs

Fünf Forschungsdiäten wurden wie in Tabelle 1 gezeigt formuliert. d.h. eine Kontrolldiät (Diät 0, Tabelle 1) ohne NexPro wurde formuliert, um den bekannten Nährstoffbedarf von Atlantischem Lachs (NRC, 2011) mit vier zusätzlichen Diäten mit unterschiedlichen NexPro-Niveaus bei 5, 10, 15 bzw. 20 Prozent.

Die Zutaten wurden gemischt und extrudiert unter Verwendung eines gleichläufigen, ineinandergreifender Doppelschnecken-Kochextruder (ZSK-57, Werner &Pfleiderer, Ramsey, NJ, VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA). Die Öle wurden den Extrudaten unter Verwendung eines Vakuumbeschichters UAS Canada Inc. (Abbotsford, BC, Kanada). Die ungefähre Zusammensetzung der Testdiäten ist in Tabelle 2 dargestellt. nach den Standardprotokollen der AOAC 2019 analysiert und für jede Diät wurden auch essentielle Aminosäuren bestimmt.

Atlantischer Lachs (Stamm St. John River; anfängliches Körpergewicht 304,0 ± 10,7 g), der zufällig 35 Fischen pro Tank zugeordnet wurde, wurde in Salzwasser (25 ppt) in einem rezirkulierenden Aquakultursystem (RAS) mit fünfzehn 750-Liter-Rundtanks aufgezogen. Die Wassertemperatur wurde bei 14,2 ± 0,6°C gehalten und der gelöste Sauerstoff wurde bei>90% Sättigung gehalten. Das waren optimale Bedingungen für die Art, für ein hervorragendes Wachstum und eine hervorragende Futterverwertung.

Lachse wurden mit der Hand gefüttert, um satt zu werden, dreimal täglich für die Dauer der 12-wöchigen Studie. Bei Beendigung des Fütterungsversuchs wurden Blutproben und distale Darmproben von Lachsen entnommen. Das Blut wurde auf eine Reihe von hämatologischen Indizes analysiert, um die Gesundheit und Stressindikatoren zu beurteilen. Darmschnitte wurden fixiert und histologisch auf ernährungsbedingte Läsionen wie Enteritis und damit verbundene morphologische Veränderungen untersucht.

Resultate und Diskussionen

Es wurde gezeigt, dass NexPro einen hohen Nährwert und eine akzeptable Futterzutat für Atlantischen Lachs hat und keine signifikanten negativen Auswirkungen auf das Wachstum hatte. Futteraufnahme von Lachs, bis zu 15 Prozent Einschlussgrad in diese Studie (siehe Tabelle 3).

Die Lücke des thermischen Wachstumskoeffizienten (TGC) konvergierte zwischen Lachsen, die mit der Kontrolle gefüttert wurden, und der Diät D (NexPro-20) während des Studienzeitraums. Lachs, der mit Diät C (NexPro-10) gefüttert wurde, hatte nach 84 Tagen das höchste endgültige Körpergewicht (siehe Abbildung 1).

Die inkrementelle Aufnahme von NexPro in experimentelle Diäten von post-smolt atlantischen Lachsen führte zu Werten für das Futterumwandlungsverhältnis (FCR) in Übereinstimmung mit denen, die für die Art unter den angetroffenen experimentellen Bedingungen erwartet wurden. Die FCR war mit unter 1,0 ausgezeichnet und variierte bei allen entsprechenden Behandlungen zwischen 0,93 und 0,98. Es gab keine Hinweise auf Veränderungen der Pelletqualität oder der Schmackhaftigkeit des Futters, wenn es den Fischen präsentiert wurde.

Wachstum und Futteraufnahmereaktionen wurden nicht signifikant durch den Lipid- und/oder Proteingehalt der Nahrung beeinflusst. Lachsleistung war, deshalb, hauptsächlich durch die Aufnahmemenge von NexPro in der Nahrungsformulierung beeinflusst.

Es war interessant festzustellen, dass die Aufnahmemenge von NexPro keinen signifikanten Einfluss auf die ungefähre Zusammensetzung des Gesamtkörpers und den Aminosäuregehalt von Fischen hatte (siehe Tabelle 4). Ganzkörperprotein, Fett, Die Ergebnisse der Asche- und Aminosäureretention stimmten mit den in der Literatur berichteten Daten überein (z. B. Shearer et al., 1994; NRC, 2011). Diese Ergebnisse stimmten mit einer früheren Salmonidenbewertung von DDGS mit Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) überein, die von Overland et al. 2013.

In unserer Studie mit Lachs, Ganzkörperzusammensetzung, Nährstoffverwertung, Filetpigmentierung und Darmhistologie waren vergleichbar mit Lachs, der mit einer praktischen Kontrolldiät gefüttert wurde. Auch die Farbe des Lachsfilets wurde durch die Aufnahme von DDG nicht beeinflusst, und Fisch behielt eine gute Pigmentierung mit Konsistenz über die gesamte Palette der Diätformulierungen bei. Dies zeigte, dass die gesamte Carotinoid-Fleischverteilung und die Retention von Astaxanthin, das dem Futter als Hauptpigment zugesetzt wurde, nicht durch den NexPro-Einschluss maskiert wurde.

Die histologische Untersuchung der Darmmorphologie mit Fokus auf die distale Darmgesundheit zeigte interessante Ergebnisse, die die Neutralität von NexPro bei Anwendung morphometrischer Messungen bestätigten. Aus Erfahrung wissen wir, dass bestimmte Kategorien von Sojabohnenmehl die distale Darmenteritis bei Salmoniden begünstigen können. vor allem bei Lachs, aufgrund verschiedener ernährungshemmender Faktoren, die in Sojabohnen vorhanden sind, wie Saponine und Nicht-Stärke-Polysaccharide und, zusammen, diese Wirkungen können synergistisch sein, um lokalisierte entzündliche Reaktionen und Läsionen zu verursachen.

Diese ANFs sind in High Protein DDG nicht enthalten und haben keine schädlichen Auswirkungen auf die Darmgesundheit von Lachs. Diese sind in Abbildung 2 deutlich dargestellt, zeigt sowohl einen typischen gesunden distalen Darmquerschnitt von NexPro-gefütterten Fischen als auch ein Beispiel für Enteritis in einem Vergleichsbild der distalen Darmregion von atlantischen Lachsen, die am Ende des Versuchs beprobt wurden. Zusätzlich, Tabelle 5 enthält Daten über die jeweilige Länge und Breite von Lachsschleimhautfalten, ohne dass eine nachteilige Wirkung einer Erhöhung von NexPro auf die gesamte Darmmorphometrie aufgezeichnet wurde.

Zusammenfassung

Die Aufnahme in eine Standard-Diätformulierung für Atlantischen Lachs konnte das Wachstum und die Futtereffizienz aufrechterhalten und sowohl zur Protein- als auch zur Energieassimilation beitragen. Unter den Versuchsbedingungen ergaben sich keine Hinweise auf nachteilige Auswirkungen der Aufnahme in die Nahrung auf Blutindizes oder metabolische Parameter in Bezug auf den Gesundheits- und Stresszustand von Lachsen. Diese Werte lagen im Normbereich für gezüchteten Atlantischen Lachs, Dies zeigt, dass die metabolische und physiologische Homöostase während des Versuchszeitraums nicht beeinträchtigt war. Ähnliche Ergebnisse für die erfolgreiche Aufnahme von HPDDG mit hohem Proteingehalt wurden für den europäischen Wolfsbarsch von Goda et al. 2019 und 2020. Jin et al. 2014 fand auch keine Beeinträchtigung und hervorragende Leistung von Juvenile Red Seabream (Pagrus major), wenn sie ähnliche Mengen eines auf Reis basierenden Destillierkorns gefüttert wurde. wie in dieser Lachsbewertung.

Es ist wahrscheinlich, dass die kontinuierliche Expansion der Ethanol-Biokraftstoffindustrie zu einer stetigen und wachsenden DDGS-Produktion führen wird und die Verbesserung der Verarbeitungstechnologien interessante wirtschaftliche Möglichkeiten für eine optimale Aufnahme in Tierfutter bietet. Diese neuen Proteine ​​bieten eine nächste Generation von Produkten für die Tierernährung, wobei die Aquakultur ganz oben auf der Agenda steht. Diese Arbeit bestätigt die Machbarkeit, bis zu 15 Prozent NexPro in Futtermittel für Lachse aufzunehmen und die Wachstums- und Futterverwertungserwartungen zu erfüllen, um die wachsende „Proteinlücke“ zu schließen.

Zukünftige Arbeiten werden auf eine weitere Optimierung für verschiedene Entwicklungsstadien und Studien gerichtet sein, die Geschmackspanel-Bewertungen für den Einzelhandelswert und die Verbraucherakzeptanz beinhalten würden. Die Verwendung von NexPro wird wahrscheinlich eine positive Bedeutung für das Wohlergehen der Fische haben, insbesondere in Bezug auf die Magen-Darm-Leistung und verbesserte Nährstoffaufnahme, im Vergleich zu Sojabohnen und anderen Pflanzeninhaltsstoffen, aufgrund verschiedener hefebezogener Komponenten. Ein Arsenal hochwertiger Inhaltsstoffe kann einen wesentlichen Beitrag zu den kostengünstigsten Formulierungsstrategien leisten, um die Verwendung von Fischmehl- und Sojabohnenproteinkonzentraten zu verringern.

Eine weitere Strategie wäre, festzustellen, ob NexPro das Immunsystem von Lachsen stärken kann, indem es die Darmschleimhaut-Schnittstelle verbessert und Krankheitsherausforderungen durchführt, um seine potenzielle Funktionalität in der Ernährung zu testen. In Abhängigkeit von möglichen Wirkungsweisen von NexPro auf metabolischer und physiologischer Ebene in atlantischen Lachsen während entscheidender Phasen der Produktion würden verschiedene Pathogene ausgewählt. Es wäre sehr interessant zu untersuchen, ob das Produkt das Darmmikrobiom positiv modulieren und die Immunantwort an der Grenzfläche der Darmschleimhaut beeinflussen könnte.

hat, deshalb, erhebliches Potenzial als Futtermittelzutat der Wahl für Zuchtfische, und der Atlantische Lachs reagierte gut als typische fleischfressende Art. Dies bohrt gut für andere Meeresfischarten wie Wolfsbarsch, Goldbrasse und Flunder. Es ist auch eine nachhaltigere Zutat, wenn man die Kreislaufwirtschaft und die Anforderungen an einen umweltgerechten Umgang mit Ressourcen beim Ausbau der globalen Aquakultur berücksichtigt. Es wird Kosten-Nutzen-Vorteile und einen Mehrwert bei der Ernährung von Zuchtfisch haben.

*Diese Arbeit wurde von Flint Hill Resources LLC als Teil einer Strategie zur Entwicklung von NexPro und zur Validierung des Produkts für verschiedene Fischarten und Garnelen für die Aquakulturdiät durchgeführt.