von Jorge Dias, Hauptgeschäftsführer, Sparos, Olhao, Portugal, Paulo Gavaia, Forscher, Das Zentrum für Meereswissenschaften, Faro, Portugal, und Andrew Spicer, CEO, Algenität, Stewartby, Vereinigtes Königreich

Nachhaltige Nahrungsquellen sind für eine ständig wachsende Weltbevölkerung unerlässlich, zusätzlichen Druck auf eine schnell wachsende Aquakulturindustrie ausüben. Eine wirksame Produktion gesunder Aquakulturarten erfordert ernährungsphysiologisch ausgewogene und kostengünstige Aquafeeds; die Formulierung dieser Futtermittel stellt viele Herausforderungen dar, und es wird ständig nach neuen Lösungen gesucht.

Dieser Artikel diskutiert die Eignung von Algen als nachhaltiger Rohstoff in Aquafeeds, sowie die gesundheitlichen Vorteile, die gentechnisch veränderte Algen hinzufügen können, wie eine verbesserte Nährstoffaufnahme, Immunstimulation und Darmgesundheit und Wohlbefinden.

Die Aquafeed-Industrie ist stark kostengetrieben. Rohstoffe, die in Futtermitteln verwendet werden, müssen alle essentiellen Nährstoffe liefern, die von einer bestimmten Art benötigt werden, aber dies muss mit Kosten abgewogen werden. Die Verfügbarkeit dieser Rohstoffe ist ebenfalls ein sehr wichtiger Aspekt, als Fabrikleistung für die Herstellung von Fischfutter kann im Bereich von 150 bis 200.000 Tonnen pro Jahr liegen.

Zutaten, die saisonal sind oder eine sehr geringe Marktverfügbarkeit haben, sind, deshalb, am besten vermieden. Nicht überraschend, Forscher suchen ständig nach alternativen Futterlösungen, und eine der vielversprechendsten davon sind Mikroalgen.

Auf der Suche nach neuartigen Aquafeeds

Mikroalgen werden seit einiger Zeit als Teil der Lebendfutterkette in Aquakulturbrütereien verwendet. aber es gibt jetzt einen Drang, diese Organismen in formulierten Futtermitteln auszubeuten. Diese Technologie steckt noch in den Kinderschuhen und derzeit, der Einsatz von Mikroalgen als Bulkfuttermittel ist noch in weiter Ferne, aufgrund von Kosten- und Produktverfügbarkeitsbeschränkungen.

Als Ergebnis, der aktuelle Fokus liegt auf der Verwendung von Algenprodukten als funktionelle Inhaltsstoffe zur Verbesserung traditioneller Futtermittel in sensiblen Phasen des Produktionszyklus, oder in besonderen Situationen, die sich aus landwirtschaftlichen Praktiken ergeben. Mikroalgen haben ein großes Potenzial als Quelle für funktionelle Inhaltsstoffe, Ergänzungsleistungen neben der Grundernährung anbieten, eine bemerkenswerte Lücke im Aquafeed-Sektor zu schließen.

Die Tür zu neuen Ansätzen in der Aquakultur öffnen

Vor einem Jahrzehnt, Aquafeeds enthielten viel Fischmehl aus dem Meer, Dies ist jedoch eine begrenzte Ressource und eine alternative Quelle für Protein und Lipide – insbesondere Lipide, die reich an mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren sind, wie Docosahexaensäure (DHA) – wäre sehr vorteilhaft.

Zunehmend, Fische werden mit Aquafeeds gezüchtet, die einen hohen Anteil an Soja oder pflanzlichen Proteinen enthalten, zeigen jedoch häufig ein gewisses Maß an entzündlicher Darmreaktion auf diese Diäten. Da der Anteil des weltweit verzehrten Fischs, der Wildfängen zugeschrieben wird, abnimmt, und die relative Intensität der Fischfarmen und der Druck, mehr Fisch pro Flächeneinheit zu produzieren, nehmen zu, Die Bedeutung der Gesundheit und des Wohlbefindens von Fischen wird immer dringlicher, und es wird mehr Wert auf die Entwicklung und Anwendung von Präventionsstrategien gelegt, um Verluste aufgrund von Volkskrankheiten zu reduzieren.

Immunstimulanzien wie Lactoferrin sind potenziell vorteilhaft für die Darmgesundheit von Fischen; die Beimischung von Lactoferrin in Aquafeed wäre ein mögliches Mittel, um die negativen Auswirkungen anderer Futtermittelbestandteile zu minimieren. Lactoferrin kann auch zusätzlich präventiv wirken, Verbesserung der Immunkapazität der Fische, um auf ein Stressereignis oder eine Krankheit zu reagieren, und Verbesserung ihrer Resistenz gegen Bakterien und Viren, möglicherweise das Darmmikrobiom verändern.

Diesen Ansatz verfolgt der britische Algenspezialist Algenuity, die eine Technologie etabliert hat, um kommerziell relevante, rekombinante Mikroalgenstämme, die eine Vielzahl wünschenswerter Proteine ​​exprimieren – darunter Lactoferrin und andere – mit dem Ziel, die modifizierten Algen als potenzielle funktionelle Aquafeed-Inhaltsstoffe aufzunehmen.

Die protein- und lipidreichen künstlichen Mikroalgen tragen zum Nährwert bei, sowie spezifische Bioaktivität und die damit verbundenen gesundheitlichen Vorteile, potenziell sowohl Verluste zu reduzieren als auch Gewinne in Bezug auf die Futterverwertung zu steigern – eine Win-Win-Situation. In Zusammenarbeit mit Sparos, ein Entwickler neuartiger Produkte für die Aquakulturindustrie, und das Zentrum für Meereswissenschaften (CCMAR), beide in Portugal, Es wurden Proof-of-Concept-Studien durchgeführt, um die Verwendung und Wirksamkeit dieser Biomasse als Bestandteil von Aquakulturfuttermitteln zu untersuchen.

Sparos hat jahrelange Erfahrung in der Bereitstellung von Versuchsdiäten für Forscher und Aquakulturunternehmen, sowie das Anbieten von Testeinrichtungen, um jede gegebene Diät zu analysieren. Zur Zeit, es produziert kleine Futtermengen mit geringen Mengen an Lactoferrin-angereicherten Algen und wertet diese aus, um die effektivste Dosis für die Futteraufnahme zu bestimmen, sowie die beste Formulierung.

Verbesserung der Knochenentwicklung

Während Zuwächse beim Gesamtwachstum und eine Verringerung der Verluste die Hauptvorteile sind, Der Wert und die allgemeine Gesundheit von Zuchtfischen können auch von ihrer Skelettentwicklung und ihrem Wohlbefinden abhängen. Entsprechend, Das Team hat auch die Wirkung von Lactoferrin-exprimierenden Stämmen auf die Knochenentwicklung bei Fischen genau untersucht. mit Zebrafischen – die häufig in der biomedizinischen Forschung verwendet werden, zum Beispiel, Krebs zu studieren, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen – als Modellarten.

Der große Vorteil von Zebrafischen ist ihre Entwicklungsgeschwindigkeit; aussagekräftige Ergebnisse sind in Tagen verfügbar, statt Wochen, und kann leicht auf andere Arten übertragen werden. CCMAR untersucht die Wirkung der Mikroalgen selbst – mit und ohne Lactoferrin – und nicht die Ernährung, mit vielversprechenden Ergebnissen.

In frühen Experimenten, Larven wurden Wasser ausgesetzt, Ethanol- und Dimethylsulfoxid (DMSO)-Extrakte der Mikroalgen für drei Tage und die Zunahme der Knochenentwicklung des Operculums wurde bewertet. Die DMSO- und ethanolischen Extrakte zeigten eine erhöhte Knochenentwicklung im Bereich von 27-43 Prozent, anzeigt, dass, im Kontext von Biomedizin und Nutrazeutika, Es gibt anabole Faktoren, die mit den Mikroalgen verbunden sind.

Es wurden sowohl native als auch künstlich hergestellte Mikroalgen untersucht. mit positiven Ergebnissen sogar aus der Wildtyp-Biomasse, während die transgene Biomasse einen erhöhten positiven Nutzen erzeugte, was darauf hindeutet, dass die beobachteten Wirkungen auf eine Kombination von Verbindungen und/oder Proteinen zurückzuführen sind.

Weitere Experimente wurden durchgeführt, indem Zebrafische einen Monat lang mit Rädertierchen gezüchtet wurden, die sowohl mit Wildtyp- als auch mit künstlichen Algen gefüttert wurden. und Unterschiede wurden in der Skelettentwicklung beobachtet. Lactoferrin ist dafür bekannt, die Osteoblastenentwicklung in anderen Modellen zu fördern, und dies wurde auch beim Zebrafisch festgestellt.

Innerhalb von 30 Tagen, Die für die Unterschiede zwischen den beiden Mikroalgenarten verantwortlichen Knochenmarkergene konnten zuverlässig analysiert werden. Bei den gentechnisch veränderten Algen stieg sowohl die Entwicklung als auch die Qualität des Skeletts deutlich an, und die Gene, die mit der Entwicklung des Osteoblasten zusammenhängen, wurden ebenfalls hochreguliert, mehr Knochen und zusätzliche Zellen produzieren.

Abschluss

Mikroalgen haben großes Potenzial als nachhaltiger Rohstoff, nicht nur in der Aquakultur, aber generell in Tierfutter. Miteinander ausgehen, Hauptproblem ist die geringe Marktverfügbarkeit sowie der wahrgenommene Mehrwert. Bei der Lösung dieses Problems wurden in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt. Die Arbeit hat begonnen, zum Beispiel, bei der Schaffung eines effizienten und kostengünstigen Geschäftsmodells für die großtechnische Produktion von algenbasierten Aquafeeds.

Weitere Studien an Zebrafischen werden die Wirkung der von Algenuity entwickelten Mikroalgen auf die Gene des Immunsystems untersuchen. Histologie und Wachstum, vor der Umsetzung in andere Fischarten von kommerziellem Interesse. Die Zukunft für Aquafeed-Inhaltsstoffe auf Mikroalgenbasis sieht in der Tat sehr vielversprechend aus.