Die Verwendung zusätzlicher Aminosäuren zur Reduzierung des Nahrungsproteingehalts von Niltilapia bietet wirtschaftliche und ökologische Vorteile

von Karthik Masagounder1, Sofia Engrola2, Rita Teodósio2, 3, Rita Colen2 und Cláudia Aragão2, 3
1 Evonik Nutrition &Care GmbH, Hanau-Wolfgang, Deutschland 2 Zentrum für Meereswissenschaften (CCMAR), Faro, Portugal 3 Universidade do Algarve, Faro, Portugal

Die weltweite Aquakulturproduktion von Flossenfischen ist zunehmend gestiegen, und macht mittlerweile fast 47 Prozent der gesamten Fischproduktion aus. Auf globaler Ebene, Tilapia sind die am zweithäufigsten kultivierte Flossenfischgruppe, wobei Niltilapia (Oreochromis niloticus) im Jahr 2016 acht Prozent der gesamten Flossenfische ausmachte. Die Art ist aufgrund ihres schnellen Wachstums besonders beliebt. Krankheitsresistenz, Robustheit und Anpassungsfähigkeit an verschiedene landwirtschaftliche Systeme.

In der Aquakultur, Futtermittel machen 50 Prozent der gesamten Produktionskosten aus. Eine große Herausforderung besteht darin, neue Strategien für eine präzise Diätformulierung zu finden, die die Futterkosten minimieren, bei gleichzeitiger Steigerung der Nachhaltigkeit. Die Futterkosten werden weitgehend durch die Proteinquellen und die Aufnahmemenge in der Nahrung bestimmt.

In den letzten Jahren, Fortschritte im Wissen über Tilapia-Ernährung, und die kommerzielle Verfügbarkeit von ergänzenden Aminosäuren haben es den Futtermittelherstellern ermöglicht, bei der Verwendung von Pflanzenquellen zur Formulierung ausgewogener Diäten flexibel zu sein. Neben der Möglichkeit der Industrie, eine fischmehlfreie Ernährung umzusetzen, zusätzliche Aminosäuren öffnen Fenster, um den Proteingehalt der Nahrung zu reduzieren und gleichzeitig die Ernährung für den Aminosäuregehalt auszugleichen.

In der Schweine- und Geflügelindustrie, Das Low-Protein-Konzept mit der Verwendung von ergänzenden Aminosäuren ist seit langem gängige Praxis. In der Aquakultur, Dieses Konzept ist nicht so verbreitet, und Proteinmenge wird immer noch als Indikator für die Ernährungsqualität verwendet. Jedoch, Die Qualität der Ernährung wird vielmehr von der Proteinqualität und nicht von der Quantität bestimmt.

Dies erfordert zusätzliche Aufmerksamkeit hinsichtlich quantitativer und qualitativer Aminosäuren. Die Reaktion von Niltilapia auf den Proteingehalt in der Nahrung wurde umfassend untersucht und hängt von der Größe/dem Alter der Fische ab. Nahrungsaminosäureprofil und Verdaulichkeit.

Typischerweise Nil-Tilapia-Starter- oder Frittier-Diäten enthalten 45 Prozent Rohprotein, während die optimale Wachstumsleistung für Jungfische und fortgeschrittene Jungtiere 35 Prozent Rohprotein enthält. Für Erwachsene, 25-30 Prozent Protein werden häufig verwendet. Diäten mit hohem Proteingehalt, aber mit einem unausgewogenen Aminosäureprofil führen zu einem erhöhten Aminosäureabbau und folglich zu höheren Stickstoffverlusten.

Angesichts des Produktionsvolumens von Tilapia und des erwarteten Wachstums der Aquakultur als Strategie, um bis 2050 neun Milliarden Menschen zu ernähren, Es ist wichtig, eine kostengünstige und umweltverträgliche Ernährung zu finden.

Wir führten eine Studie durch, um den Proteineinschlussgehalt in der Ernährung auf pflanzlicher Proteinbasis für juvenile Niltilapia zu reduzieren. durch ausreichende Aminosäuren-Supplementierung, um die ernährungsbedingte Umweltbelastung zu minimieren und gleichzeitig die biologische Effizienz zu maximieren. Außerdem, Es wurden metabolische Studien mit dem Ziel durchgeführt, eine in-vivo-Momentaufnahme der Proteinverwertung bei Niltilapia-Jugendlichen als Funktion des Proteingehalts in der Nahrung zu erhalten.

Materialen und Methoden

Experimentelle Diäten

Es wurden fünf isoenergetische Diäten mit unterschiedlichem Proteingehalt formuliert (36%, 34%, 32 %, 30% und 28% Diät), Verwendung von pflanzlichen Zutaten sowie Fleisch- und Knochenmehl als Proteinquellen. Die Diäten wurden so formuliert, dass sie den Mindestbedarf an Aminosäuren, auf verdaulicher Basis, für Niltilapia-Jugendliche nach AMINOTilapia (ein von Evonik entwickeltes Tool für die Aminosäureempfehlungen von Niltilapia).

Scheinbare Verdaulichkeitskoeffizienten (ADC) von Aminosäuren für die verwendeten Inhaltsstoffe wurden unserem Review-Bericht entnommen (Konnert und Masagounder 2017). Die Nahrung wurde mit steigenden Mengen ausgewählter unverzichtbarer Aminosäuren und Dicalciumphosphat mit abnehmenden Mengen an Nahrungsprotein ergänzt, um Aminosäure- oder Mineralstoffungleichgewichte zu vermeiden.

Wachstumsversuch

Es wurden Niltilapia-Jugendliche mit einem durchschnittlichen Körpergewicht von 5,91 ± 1,66 g verwendet und das Experiment wurde am CCMAR in Portugal durchgeführt.

Dreifach-Tanks wurden nach dem Zufallsprinzip einer der fünf diätetischen Behandlungen (D36, D34, D32, D30 und D28). Fische wurden von Hand bis zur visuellen Sättigung verfüttert, dreimal täglich (09:30, 12:30 und 16:30 Uhr). Die Wasserqualitätsparameter wurden täglich überwacht:Temperatur gemittelt 25,2 ± 0,1°C, gelöster Sauerstoff im Wasser wurde über 80 Prozent der Sättigung gehalten, Der pH-Wert wurde zwischen 7,70 und 8,20 gehalten und die Konzentration von nichtionisiertem Ammoniak und Nitriten im Wasser betrug 0 mg/l während der gesamten Versuchsdauer. Die Fische wurden täglich auf jegliche Sterblichkeit überwacht und die Futteraufnahme wurde 59 Tage lang täglich aufgezeichnet.

Stoffwechselstudie

Nach dem Wachstumsversuch Fisch aus der Höhe, mittlere und proteinarme diätetische Behandlungen (D36, D32 und D28) wurden zufällig ausgewählt und in das Nährstoffflusslabor überführt. Die Versuchsdiäten wurden mit [U-14C]-L-Aminosäure-Mischung markiert

Die Sondenfütterung wurde an narkotisierten Fischen durchgeführt, die dann in individuelle Inkubationskammern überführt wurden, die mit CO2-Fallen verbunden waren (Rust et al. 1993; Rønnestad et al. 2001). Jede Kammer war hermetisch verschlossen und wurde während der 24 Stunden der Inkubation mit einem sanften Sauerstoffstrom versorgt. Am Ende der Inkubationszeit, jeder Fisch wurde gewogen und filetiert, um die Radioaktivität im Muskel zu bestimmen.

Resultate und Diskussionen

Wachstumsleistung und Futterverwertung

Alle Fische hatten am Ende des Experiments eine fünffache Zunahme des Körpergewichts, unabhängig von der Ernährung, und am Ende des Experiments wurden keine signifikanten Unterschiede (p> .05) gefunden, mit Mittelwerten von 29,34 bis 31,49 g.

Die Gewichtszunahme der Fische wurde durch die unterschiedlichen Proteingehalte in der Nahrung nicht beeinflusst (p> 0,05). Die Futterumwandlungsrate (FCR) stieg mit abnehmenden Mengen an Nahrungsprotein, unterschied sich jedoch signifikant (p <0,05) nur zwischen der Gruppe, die mit D28 (1,30 ± 0,05) gefüttert wurde, und denen, die mit der D36-Diät (1,16 ± 0,05) gefüttert wurden. Protein Efficiency Ratio (PER) stieg mit abnehmenden Mengen an Nahrungsprotein; deshalb, die D28-Gruppe zeigte den höchsten PER (2,60 ± 0,09) und die D36-Gruppe den niedrigsten (2,27 ± 0,09).

Die Gruppen speisten D28, D30- und D32-Diäten zeigten keine signifikanten Unterschiede (p> 0,05) und unterschieden sich signifikant von der Gruppe, die mit der D36-Diät gefüttert wurde (p <0,05). Hinsichtlich der täglichen freiwilligen Futteraufnahme wurden keine Unterschiede zwischen den Behandlungen festgestellt. Es gab keine signifikanten Unterschiede (p> .05) im Überleben zwischen den Fischen, die mit dem Versuchsfutter gefüttert wurden. was insgesamt 98 ± 3 Prozent betrug.

Nahrungsproteinverwertung

Fische, die mit der D30-Diät gefüttert wurden, zeigten eine höhere Körperproteinretention als die mit der D36-Diät gefütterten Fische (41 vs. 36 % der Aufnahme, p <.05). Die Retention der meisten Aminosäuren folgte einem ähnlichen Muster wie die Proteinretention, wobei Fische, die mit der D30-Diät gefüttert wurden, tendenziell höhere Retentionswerte aufweisen als diejenigen, die mit der D36-Diät gefüttert wurden.

Die Ausnahme von diesem Trend war Methionin, die die höchste Retention bei Fischen aufwies, die mit der D36-Diät gefüttert wurden, obwohl keine signifikanten Unterschiede zwischen der D36- und der D30-Behandlung gefunden wurden (p> 0,05). Dies liegt daran, dass der Proteingehalt in der Nahrung von 36 auf 28 % abnahm, Der Cystein (Cys)-Spiegel sank von 0,53 auf 0,44 Prozent, was dazu führte, dass Met+Cys (1,33-1,35 %) stärker limitierend war als Met (0,82-0,89%) per se.

Aufgrund der Einschränkung von Cys in den eiweißarmen Diäten, Fische verwendeten Met eher als Vorläufer für die Cys-Produktion, um andere Stoffwechselbedürfnisse zu decken, als für die direkte Proteinsynthese, Dies erklärt die reduzierte Met-Retention bei Fischen, die mit eiweißarmen Diäten gefüttert wurden.

Die tägliche Stickstoffzunahme war bei den Behandlungen ähnlich, es gab jedoch signifikante Unterschiede bei den Werten der täglichen Stickstoffverluste. eiweißarme Ernährung mit Fisch, D28 und D30, zeigte den niedrigsten täglichen Stickstoffverlust, obwohl er sich nur signifikant von der D36-Gruppe unterschied (p <.05).

Die Ergebnisse der Stoffwechselversuche lieferten eine in-vivo-Momentaufnahme darüber, wie Nahrungsprotein von den Fischen verwertet wurde. Die höchsten Werte des Aminosäurekatabolismus wurden bei Fischen gefunden, die mit der D36-Diät gefüttert wurden, und die Werte zeigten einen abnehmenden Trend, wenn der Proteingehalt in der Nahrung abnahm. Spiegelung der N-Verstärkung, Die relative Aminosäureretention im Muskel (mg / g Fisch) war bei den Behandlungen ziemlich ähnlich und es wurden keine signifikanten Unterschiede gefunden.

Die vorliegende Arbeit weist darauf hin, dass der übermäßige Proteingehalt in der Nahrung letztendlich zur Verwendung von Aminosäuren als Energiequelle und damit zu höheren Umweltbelastungen führt. durch erhöhten Stickstoffausstoß.

Schlussfolgerungen

Abschließend, die vorliegende Studie zeigt, dass es möglich ist, den Proteingehalt in der Ernährung von juvenilen Niltilapia auf 30-32 Prozent zu reduzieren, ohne das Fischwachstum und die FCR zu beeinträchtigen, Gleichzeitig werden Stickstoffverluste an die Umwelt reduziert. Die Verwendung einer geeigneten Aminosäureergänzung im Tilapia-Futter scheint eine ratsame Strategie zu sein, um den Proteingehalt in der Nahrung zu minimieren. und garantieren eine wirtschaftliche und ökologisch nachhaltige Tilapia-Produktion.