von Karthik Masagounder, Evonik Operations GmbH

Seunghan Lee und Brian Small, Universität von Idaho

Die Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) ist bei den Verbrauchern sehr beliebt – zumal sie zu den fünf gesündesten Fischarten zählt – daher ist sie eine wichtige Art für Aquakulturproduzenten. Steigende Rohstoff- und Futterkosten sind für Forellenfutter- und Fischproduzenten immer ein Problem. Die Futterkosten werden größtenteils durch den Proteingehalt und die Quellen der Nahrung beigesteuert.

Der Rohproteingehalt (CP) lag traditionell zwischen 42 und 48 Prozent. je nach Fischgröße, in kommerziellem Züchterfutter für Regenbogenforellen (Hardy, 2002). Über das letzte Jahrzehnt, Futtermittelhersteller haben den Fischmehlgehalt (FM) in Futtermitteln deutlich reduziert, durch alternative Proteinquellen ersetzen, vor allem die pflanzlichen Ursprungs. Dies hilft Herstellern unter anderem, mit volatilen FM-Preisen umzugehen.

Es ist jedoch kein direkter Tausch. Die Aminosäureprofile von pflanzlichen Proteinmahlzeiten unterscheiden sich von denen von FM-Protein (NRC, 2011), und dies kann ihren Gehalt in Fischfutter begrenzen. Ergänzende Aminosäuren können dabei helfen, den physiologischen Bedarf zur Begrenzung der Aminosäuren zu decken und werden zunehmend in Fischfutterformulierungen auf Basis von Pflanzenproteinfuttermitteln verwendet.

Minimierung der Abhängigkeit von intakten Proteinquellen

Fische benötigen eine ausgewogene Ernährung mit Aminosäuren, statt CP, an sich. Ergänzende Aminosäuren ermöglichen es Herstellern, die Abhängigkeit von intakten Proteinquellen zu minimieren, um den Zielwert einzelner Aminosäuren in Futtermitteln zu erreichen und den CP-Wert in der Nahrung zu senken.

Ein genaueres Verständnis des Nährstoffbedarfs der Forelle und der Verdaulichkeit der Rohstoffe spielt eine wichtige Rolle, um die teuren FM- und CP-Werte in der Nahrung sowie die Gesamtfutterkosten erfolgreich zu senken.

Während viele Ernährungswissenschaftler Daten des National Research Council (2011) als Grundlage für den Nährstoffbedarf von Fischen und Garnelen bei der Formulierung von Futtermitteln verwenden, die Aquafeed-Industrie hat teilweise höhere Parallelempfehlungen entwickelt, um den Bedarf der Fische unter dynamischen Produktionsbedingungen zu puffern.

Der Nährstoffbedarf von Fischen ist unter kommerziellen Produktionsbedingungen nicht konstant und kann durch verschiedene biotische (Beispiel:Alter, Wachstumspotenz, Geschlechts- und Gesundheitszustand) und abiotische (Wasserqualität) Faktoren. Der Bedarf an bestimmten Aminosäuren und Energie kann auch durch Stress im Zusammenhang mit Fischzuchtpraktiken beeinflusst werden. wie Besatzdichte, Einstufung, Netz, und Fischtransport.

Deswegen, Der Bedarf an bestimmten Nährstoffen, die unter idealen Wachstumsbedingungen erzeugt werden, kann unter gesundheitlich schwierigen Bedingungen einschränkend werden. Wie Fische mit unterschiedlichen Ernährungsgewohnheiten mit Stress umgehen, ist unklar. vor allem in Zeiten chronischen Stresses. Der potenzielle Zusammenhang zwischen Ernährung und Stress hat erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit und das Wohlergehen von Fischen.

Wir stellten die Hypothese auf, dass sowohl der CP- als auch der FM-Gehalt in der Nahrung reduziert werden könnten, während die Wachstumsleistung und die Futtereffizienz erhalten bleiben. wenn die Anforderungen an essentielle Aminosäuren (EAA) erfüllt wurden. Jedoch, ein reduzierter CP- und FM-Gehalt in der Nahrung kann die Fischleistung unter chronischen Stressbedingungen beeinträchtigen, da die Anforderungen an bestimmte funktionelle Aminosäuren einschränkend werden können.

Aus diesem Grund haben wir eine Studie durchgeführt, um die Auswirkungen einer Senkung des FM- und CP-Spiegels in der Nahrung zu bewerten. unter Beibehaltung der EAA-Werte, auf Wachstumsleistung, Körperzusammensetzung, muskelmetabolische Genexpression, und chronische Stressreaktion der Regenbogenforelle, mit und ohne Stressbewältigung.

Bewertung der Wachstumsleistung unter Laborbedingungen

Acht experimentelle Diäten (isokalorisch) mit einem 4×2-faktoriellen Design wurden so formuliert, dass sie zwei FM-Niveaus (20%, 5%) und vier CP-Stufen (48%, 45%, 42%, 39%). Die Diäten wurden mit steigenden Mengen an limitierenden Aminosäuren ergänzt, um die diätetischen EAA-Spiegel aufrechtzuerhalten. Die Reduzierung von Fischmehl (um 15 %) in der Nahrung wurde durch eine Erhöhung des Sojaproteinkonzentrats (um 8-10 %) ausgeglichen. Maisproteinkonzentrat (um ~3%) und Geflügelnebenproduktmehl (um ~2%).

Der Proteingehalt innerhalb jedes FM-Levels wurde reduziert, indem die Aufnahmemengen von Proteinquellen (hauptsächlich Geflügelnebenproduktmehl, DDGS, Maisproteinkonzentrat) und die Erhöhung des Weizenmehl- und Fischölgehalts. Aminosäuren wurden durch Erhöhung der Mengen an ergänzenden Quellen ausgeglichen.

Alle Diäten wurden so formuliert, dass sie eine konstante verdauliche Energie von 17,8 MJ/kg aufweisen. Forelle (~35 g, Anfangskörpergewicht) wurden neun Wochen lang zweimal täglich bis zur scheinbaren Sättigung gefüttert, um die Wachstumsleistung unter Laborbedingungen zu beurteilen, und dann für weitere sechs Wochen mit und ohne Belastung durch die Handhabung (30 Sek. Jagen gefolgt von 30 Sek. Lufteinwirkung) zweimal pro Woche.

Die neunwöchige Wachstumsstudie zeigte, dass eine Reduzierung des FM-Spiegels in der Nahrung von 20 Prozent auf 5 Prozent das Fischwachstum signifikant reduziert und die Futterverwertungsrate erhöht (P<0,05). Die Reduzierung des CP-Spiegels in der Nahrung von 48 Prozent auf 42 Prozent hatte keinen Einfluss auf das Forellenwachstum. Futteraufnahme oder FCR, während signifikante Verbesserungen des Proteineffizienzverhältnisses und der Proteinretentionseffizienz gezeigt werden.

Jedoch, eine weitere Reduzierung des CP auf 39 Prozent führte zu einem Rückgang des Körpergewichts, obwohl es auch zu einer weiteren Verbesserung der Proteinretention führte. Ein Nahrungs-FM-Spiegel von 20 Prozent erhöhte die Trockenmasse des gesamten Körpers signifikant, CP und Gesamt-EAAs (P<0,05) im Vergleich zu 5 Prozent FM-Einschluss, während eine Erhöhung des CP-Spiegels in der Nahrung die Trockenmasse signifikant verringerte, Rohfett, und Bruttoenergie, aber erhöhte Gesamt-EAA (P <0,05).

Obwohl das verdauliche Energieniveau (17,8 MJ/kg) über die Diäten hinweg konstant gehalten wurde, Reduzierung des Proteingehalts in der Nahrung erhöhter Fettgehalt des gesamten Körpers bei Fischen (13% Fett bei einer 48%-CP-Diät gegenüber 15% Fett bei einer 39%-CP-Diät, auf nasser Basis). Es ist bekannt, dass die Energieverwertung von Proteinen im Vergleich zu Lipiden bei Forellen geringer ist (Schrama et al. 2018), die eine Rolle bei der erhöhten Fetteinlagerung in der eiweißreduzierten Ernährung gespielt haben könnten.

Stressbewältigung erhöhte die Plasmastressindizes signifikant, einschließlich Cortisol, Glukose- und Lysozymaktivität. Jedoch, Die Reduzierung der FM- und CP-Werte hatte keinen Einfluss auf die gemessenen Stressindizes (P>0,05). Die mRNA-Expression von Genen im ggn2/eif2α/atf4-Weg im Muskelgewebe (normalisiert gegen arp), bekanntermaßen als Reaktion auf Protein- oder Aminosäuremangel ausgelöst werden, wurden evaluiert.

Allgemeine Kontrolle nicht-derepressibel 2 (gcn2) nahm mit steigendem diätetischem CP-Spiegel über 42 Prozent ab (P<0,05), es gab jedoch keine diätetischen Auswirkungen (FM- oder CP-Spiegel) auf die Expression von eif2α (eukaryotischer Initiationsfaktor 2α) oder atf4 (aktivierender Transkriptionsfaktor 4). In Summe, Genexpressionsergebnisse deuten auf Aminosäureeinschränkungen des Muskelproteinstoffwechsels infolge einer Fütterung mit einer Diät von weniger als 42 % CP hin, auch wenn sie mit synthetischen EAA ergänzt werden, um die bekannten diätetischen Anforderungen zu erfüllen. Reduziertes Fischwachstum mit erhöhter Expression von gcn2 bei CP unter 42 Prozent deutet auf die Möglichkeit eines höheren Bedarfs an bestimmten Aminosäuren hin.

Verbesserung der Nachhaltigkeit der Forellenproduktion

Diese Studie zeigte, dass 5 Prozent FM aus der Nahrung für eine maximale Wachstumsleistung nicht ausreichen. möglicherweise wegen reduzierter Nahrungsstimulanzien, und nicht identifizierte Wachstumsförderer, die mit FM assoziiert sind. Ebenfalls, Unterschiede in der Nährstoffverdaulichkeit zwischen den Diäten können nicht ausgeschlossen werden.

Die für EAAs ausgewogene Ernährung zeigt die Möglichkeit, den CP-Gehalt von 48 Prozent auf 42 Prozent im Futter von Jungforellen zu senken, ohne dass die Wachstumsleistung beeinträchtigt wird. Körperzusammensetzung, ausreichende metabolische Aminosäuren oder Toleranz gegenüber chronischem Stress, während die Proteinverwertung durch die Nahrung verbessert wird. Die Ergebnisse dieser Studie können dazu beitragen, die Nachhaltigkeit der Forellenproduktion zu verbessern.