por el profesor Simon J Davies, Editor Internacional de Acuicultura, Profesor emérito, Universidad Harper Adams.
Y Derek Balk y Melissa Jolly-Breithaupt, Recursos de Flint Hills, Estados Unidos
La producción de trucha arco iris contribuye significativamente a la industria mundial de los salmónidos y es una especie icónica de alto valor y aceptabilidad. Se cría extensamente en muchas regiones templadas del mundo, como en los EE. UU., Canadá, Noruega, Dinamarca, y el Reino Unido y en la mayoría de las áreas de Europa y regiones de América Latina como México y, Chile y partes de Australia.
Se estimó que el mercado mundial de la trucha arco iris estaba valorado en 3 dólares EE.UU. 524,08 millones en 2018 y se proyecta que alcance US $ 4, 998,19 millones para 2025, a una tasa compuesta anual de 5,14 por ciento durante el período de 2018 a 2025 con una producción de más de un millón de toneladas.
La trucha arco iris es un pez carnívoro y requiere dietas que contengan un alto nivel de proteínas y energía en forma de aceites (típicamente 45 y 25 por ciento) en los alimentos comerciales. Como consecuencia, La producción de alimentos acuícolas debe seguir expandiéndose para satisfacer la demanda. Las formulaciones de piensos para salmónidos se han basado tradicionalmente en la harina de pescado para proporcionar la mayor parte de las proteínas de la dieta. Aunque el uso total de harina de pescado en los alimentos para la acuicultura aumentó cada año hasta 2007-08, el porcentaje de harina de pescado en las formulaciones de alimentos ha disminuido para la mayoría de las especies entre un 35 y un 50 por ciento (Tacon y Metian, 2008). Ingredientes alimenticios alternativos, como harina de soja, concentrado de proteína de soja, harina de canola, concentrado de proteína de canola, harina de gluten de maíz, harina de semilla de algodón, guisantes, y la harina de gluten de trigo se han investigado para reemplazar la harina de pescado y reducir el costo de producción de pescado (Gatlin et al, 2007).
Notablemente, muchos ingredientes de proteínas de origen vegetal contienen antinutrientes como el ácido fítico y los inhibidores de proteasa que interfieren con la asimilación de nutrientes. Las dietas a base de proteínas vegetales también pueden contener niveles más bajos de aminoácidos limitantes como metionina, lisina y treonina que las dietas a base de harina de pescado. Sin embargo, complementar los EAA limitantes con fuentes cristalinas puede restaurar las tasas de crecimiento en los peces, hasta cierto punto (Cheng et al, 2003). Los consumidores de hoy han planteado serias preocupaciones éticas sobre la sostenibilidad de la harina de soja, impulsado principalmente por el problema de la deforestación.
De 2000 a 2020, La industria de la biorrefinería de EE. UU. ha crecido de 56 a 209 instalaciones de fermentación a gran escala para la producción de alcohol, también conocido como etanol a partir de diferentes cereales. La producción de etanol de molienda en seco resultó en 3.3 mil millones de libras de aceite de destilería de maíz y 29.4 millones de toneladas métricas de granos secos de destilería en 2020 (Renewable Fuels Association, 2020).
Entre todos los productos DDG de diferentes granos, Los DDGS de maíz son los predominantes. Los DDGS de maíz se producen en plantas de etanol mediante un método de molienda en seco (Overland et al, 2013). Los DDGS convencionales contienen un nivel moderado de proteína cruda (24-32 por ciento) en comparación con la harina de pescado y los productos de proteína de soja y tienen menos fósforo que la harina de pescado (Gatlin et al, 2007).
El uso de DDGS se ha estudiado en la dieta de muchas especies de acuicultura, incluida la trucha arco iris (Cheng et al., 2003; Cheng y Hardy, 2004; Barnes et al, 2012). También, Las dietas que contienen 10 o 20 por ciento de DDGS parecen reducir el crecimiento de la trucha arco iris incluso con la suplementación de aminoácidos esenciales y fitasa debido al alto contenido de fibra (Barnes et al, 2012a).
En otro estudio, Los DDGS se incluyeron en las dietas de trucha arco iris hasta en un 22,5 por ciento sin afectar el crecimiento cuando se suplementaron con lisina y metionina (Cheng y Hardy, 2004). Stone et al (2005) afirmaron que si se pudiera aumentar el contenido de proteína cruda y disminuir la fibra no digerible, el nivel de inclusión de DDGS puede incrementarse en los alimentos para peces. Esto se puede lograr fraccionando y eliminando las fracciones no fermentables antes o después de la producción de etanol. Fraccionamiento pre-fermentativo que crea un DDG de alto contenido proteico (HPDDG, 42 y 45 por ciento de proteína cruda) se ha evaluado en trucha arco iris con resultados contrastantes (Barnes et al, 2012; Overland et al, 2013).
El resultado de la separación mecánica post-fermentativa.
Proteína fermentada NexPro, un producto de Flint Hills Resources, con sede en EE. UU., es el resultado de la separación mecánica posterior a la fermentación del producto DDG utilizando una tecnología patentada llamada Coproductos de vinaza maximizada. El fraccionamiento del producto después de la fermentación permite que el proceso de fermentación ayude con la separación y debilite la estructura de la pared celular de las fracciones fibrosas y la concentración de levadura Saccharomyces cerevisae inactiva. que se utiliza para la producción de alcohol.
NexPro® tiene una proteína cruda superior (~ 50 frente a ~ 28 por ciento), niveles más bajos de fibra cruda y una composición nutricional mejorada en comparación con los DDGS tradicionales. Como resultado, (NexPro®) probablemente competirá con el concentrado de proteína de soja, concentrado de proteína de maíz, harina de gluten de maíz y levadura de cerveza como ingrediente en formulaciones de alimentos para peces.
Este estudio evaluó NexPro® como una fuente de proteína sostenible en alimentos para trucha arco iris mediante el reemplazo del concentrado de proteína de soja (SPC) en una serie equilibrada de dietas. incluyendo otros ingredientes y harina de pescado. Los parámetros elegidos del estudio incluyen el rendimiento del crecimiento, eficiencia alimenticia, digestibilidad y retención de nutrientes, el último de los cuales es importante desde la perspectiva de reducir las pérdidas de nutrientes de las piscifactorías que causan impacto ambiental (como el fósforo y el nitrógeno).
Flint Hills Resources suministró proteína fermentada de maíz NexPro® al Bozeman Fish Technology Center (BFTC), Bozeman, Montana, para la producción experimental de piensos como se describe a continuación. Primero, el ensayo de digestibilidad y luego el ensayo de crecimiento fueron realizados por el Instituto de Investigación de Acuicultura de la Universidad de Idaho, específicamente la Estación Experimental de Cultivo de Peces Hagerman (HFCES) en Hagerman, Idaho. El producto se analizó en HFCES para determinar la composición de nutrientes.
Composición y aplicación de la dieta.
Alimentos experimentales:La digestibilidad aparente de nutrientes in vivo de NexPro® se determinó mediante la alimentación de grupos separados de trucha arco iris subadultos con una dieta que contenía el producto al 30 por ciento. En el HFCES se preparó una dieta de referencia (lote de 10 kg) que contenía ingredientes prácticos y un marcador inerte indigerible al 0,1 por ciento (óxido de itrio). Se prepararon dietas de prueba que contenían un 30 por ciento de NexPro® y un 70 por ciento de puré de dieta de referencia en base a materia seca. Ambas dietas se peletizaron en frío con una peletizadora de California equipada con un troquel de cuatro milímetros. Los gránulos se secaron en un secador de aire forzado a 35 ° C durante 48 horas. Se tomaron muestras de cada dieta para análisis aproximados de composición y minerales, incluido el análisis de itrio.
Régimen de alimentación y mantenimiento de los peces:Para el estudio se utilizaron truchas arco iris de los reproductores internos HFCES (cepa House Creek). Se sembraron veinticinco peces (~ 250 g) en cuatro tanques de 145 L, cada uno se suministra con 12 L min-1 de agua de manantial a temperatura constante (15 ° C) suministrada por gravedad al laboratorio de cría de peces.
Cada una de las dietas de referencia y de prueba se asignó al azar a dos tanques de peces. Los peces fueron alimentados con sus respectivas dietas dos veces al día, de las 08.30 a las 09.00 y de las 15.30 a las 16.00 h hasta la saciedad aparente durante una semana. El día 4 y 8, Los peces de cada tanque se anestesiaron ligeramente con tricaína - metanosulfonato (MS-222, 100 mg L-1, tamponado a pH 7,0), sacar del agua durante 30 a 60 segundos, y las heces se expulsan suavemente con una ligera presión sobre el abdomen cerca del respiradero, un proceso llamado 'stripping'.
Alimentos experimentales:Todas las dietas experimentales para la prueba de crecimiento se formularon con un software de formulación de alimentos (WinFeed 2.8, Cambridge, Reino Unido) después de que los datos de digestibilidad de nutrientes estuvieran disponibles para NexPro®.
Se formuló una dieta de control más cinco alimentos experimentales para contener un 40 por ciento de proteína digestible y 17.2 MJ / kg de energía digestible. tres por ciento de lisina y ~ 0.8 por ciento de fósforo digerible (tal cual).
Los piensos se formularon de la siguiente manera:
Dieta 1:Control - nivel estándar de harina de pescado en alimentos comerciales para truchas:Dietas 2 a 5 (reemplazo incremental de 25 a 100 por ciento de SCP con NexPro®); Dieta 6:25 por ciento de reemplazo de SPC con levadura de cerveza seca (BY) sobre una base de proteína cruda.
Todas las dietas cumplieron o superaron los requisitos mínimos de nutrientes de la trucha arco iris (NRC, 2011). La levadura de cerveza seca (Saccharomyces cerevisiae) también se probó reemplazando el 25 por ciento de SPC sobre una base de proteína cruda para compararla con el control y la dieta con NexPro® reemplazando el 25 por ciento de SPC sobre una base de proteína cruda. Las dietas se produjeron mediante peletización por extrusión similar a la tecnología comercial de producción de alimentos para peces. La composición nutricional de los productos de prueba se presenta en la Tabla 1. El contenido de proteína cruda de NexPro® (50.87 por ciento) fue mayor que el de DDGS (28.36 por ciento) mientras que la grasa cruda fue menor en NexPro® (4%) que en DDGS (11.6 por ciento) %). El contenido de energía fue mayor en DDGS que en NexPro®.
La composición aproximada y el contenido energético de las dietas utilizadas en la prueba de crecimiento se presentan en la Tabla 4, mientras que la composición mineral de las dietas se presenta sobre la base de la alimentación en la Tabla 5.
Pesca y alimentación:alevines de trucha arco iris, eclosionados de huevos comprados de una fuente comercial (TroutLodge, Sumner, WA) se utilizaron en el estudio. Se sembraron treinta peces (peso medio inicial:15,6 g) en cada uno de los 18, Depósitos de 145 L. Cada tanque se suministró con 10 a 12 L / min de agua de manantial a temperatura constante (15 ° C) suministrada por gravedad al laboratorio de cría de peces.
En un diseño completamente aleatorio, cada una de las seis dietas experimentales se asignó aleatoriamente a tanques por triplicado dentro del sistema de laboratorio para tener en cuenta los efectos de la posición del tanque. Cada dieta se alimentó a mano a los respectivos tanques de peces hasta una aparente saciedad, tres veces al día y seis días a la semana durante 12 semanas. El fotoperíodo se mantuvo constante a 14 h de luz:10 h de oscuridad.
Composición próxima (humedad, proteína, grasa y ceniza) de pienso, El pescado de cuerpo entero y las muestras fecales se determinaron mediante los procedimientos de la AOAC (2002).
Cálculos de coeficientes de digestibilidad aparente de dietas
Coeficientes de digestibilidad aparente (ADC), tanto para dietas como para NexPro®, para materia seca, materia orgánica, proteína, lípido energía y minerales, (incluido el fósforo), se calcularon utilizando la fórmula descrita por Bureau et al. (2002):Empleando los datos de peso vivo y consumo de alimento, e índices calculados por Hardy y Barrows (2002)
Análisis estadístico de datos:Los datos se probaron para determinar la normalidad y homogeneidad de la varianza antes del análisis de varianza unidireccional (ANOVA). Cuando sea necesario, los datos se transformaron para lograr una distribución normal y se sometieron a la prueba HSD de Tukey para separar las medias a un nivel de significación de P <0,05. En caso de varianza no homogénea, Se realizó el ANOVA de Welch. Si se encontraron diferencias significativas, Prueba de Tukey, que correspondía a la prueba de Games-Howell, se llevó a cabo para separar los medios. En caso de distribución anormal, Se realizó la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis. Todas las pruebas estadísticas se realizaron con el software SAS 9.3.
Los ratios de conversión alimenticia fueron muy buenos
En el ensayo de digestibilidad, la composición de nutrientes de la dieta de referencia utilizada para el ensayo de digestibilidad se presenta en la Tabla 2. La dieta contenía 44,7% de proteína cruda y 17,8% de grasa cruda que son típicas de las dietas utilizadas para un ensayo de crecimiento en nuestro laboratorio. Los coeficientes de digestibilidad aparente de los nutrientes de los DDGS en la trucha arco iris se presentan en la Tabla 3. Aunque la digestibilidad de la materia seca (50.5 por ciento) fue menor, La digestibilidad de la proteína cruda fue muy buena (86,4 por ciento). El ADC de energía fue ligeramente bajo (59,6%). Minerales especialmente Mg, PAG, K, Cu y Zn fueron muy digeribles.
En la prueba de crecimiento, los juveniles de trucha arco iris fueron alimentados con dietas que contenían niveles graduados de NexPro® (NXP) y un solo nivel de levadura de cerveza durante 12 semanas. Los peces aceptaron fácilmente las dietas experimentales. En general, los peces eran robustos sin anomalías ni deformidades. Los índices de crecimiento y utilización de alimento de los peces se presentan en la Tabla 6.
El peso final medio del pescado fue significativamente diferente entre los grupos dietéticos (P <0,05). Los peces alimentados con la dieta 75NXP (240 g) tuvieron un peso final significativamente mayor que los alimentados con la dieta BY (217 g). Sin embargo, no hubo diferencia significativa en el peso final entre los peces alimentados con dietas NexPro®.
El aumento de peso fue mayor en los peces alimentados con la dieta 75NXP (224 g / pez) que en los peces alimentados con la dieta BY (202 g / pez) y fueron significativamente diferentes. No hubo diferencias significativas en el porcentaje de aumento de peso, tasa de crecimiento específica, índice de crecimiento diario, supervivencia, consumo de alimento de pescado o FCR entre los grupos de tratamiento dietético después de 12 semanas de alimentación (P> 0.05).
El aumento de peso porcentual medio fue el más alto en el 75NXP (1421) y el más bajo en el BY (1296). La tasa de crecimiento específico osciló entre el 3,14 por ciento / día (BY) y el 3,24 por ciento / día (75NXP). La supervivencia fue alta en todos los grupos de tratamiento dietético (93,3 a 100 por ciento) al final de las 12 semanas. El consumo de alimento por pez varió de 179 g (BY) a 209 g (100NXP) mientras que el consumo diario de alimento varió de 1.83% de peso corporal / día (75NXP y BY) a 2.02% de peso corporal / día (100NXP).
Los índices de conversión alimenticia fueron muy buenos para todos los alimentos (0,87 a 0,97). El índice de eficiencia proteica fue significativamente menor en los peces alimentados con una dieta 100NXP (2,20) que en los peces alimentados con otras dietas (2,33 a 2,39). Los factores de condición del pescado fueron altos en las dietas (1,55 a 1,63) y no fueron significativamente diferentes entre los tratamientos dietéticos.
La composición aproximada de cuerpo entero y la composición mineral de los peces alimentados con las dietas experimentales se presentan en la Tabla 7. Esto no varió significativamente entre los tratamientos dietéticos (P> 0.05). El fósforo varió de 0.365 por ciento (75NXP) a 0.40 por ciento (Control) y disminuyó a medida que aumentaba el nivel de HP 330 en las dietas. El nivel de hierro en todo el cuerpo varió de 14,5 ppm a 18,3 ppm. El nivel de zinc varió de 21,3 ppm (25NXP) a 31,0 ppm (100NXP).
La retención de nutrientes de las truchas arco iris juveniles alimentadas con dietas experimentales durante 12 semanas se presenta en la Tabla 8. No hubo diferencias significativas entre los grupos dietéticos para la retención de grasas y proteínas (P> 0.05). La retención de grasa osciló entre el 71,62 por ciento (100NXP) y el 82,3 por ciento (control).
La retención de proteínas en la trucha arco iris osciló entre el 37,8% (100NXP) y el 40,8% (50NXP). La retención de energía fue significativamente mayor en los grupos Control (45,3%) y 75NXP (46%) que en el grupo 100NXP (40,8%). Los valores de retención de calcio (18,6 a 23,1 por ciento) y fósforo (26,4 a 29,8 por ciento) no fueron significativamente diferentes entre los tratamientos dietéticos (P> 0,05).
Un excelente candidato como fuente de proteínas en la alimentación de peces.
Proteína fermentada de maíz, siendo una combinación de proteína de maíz recuperada y levadura gastada, es rico en proteínas y proporciona un mejor perfil de aminoácidos que la harina tradicional de gluten de maíz, especialmente lisina. NexPro® tiene menor contenido de carbohidratos y fibra cruda que los DDGS. Es más, niveles de minerales como fósforo, el hierro y el zinc son sustancialmente más altos en NexPro® que en los DDGS. NexPro® también es diferente del grano de destilería seco con alto contenido de proteínas en que se produce después de la producción de etanol, mientras que el HPDDG se produce mediante un fraccionamiento antes de la producción de etanol. NexPro tiene una proteína cruda más alta (50 frente a 45 por ciento) que HPDDG, pero tiene niveles de lisina ligeramente más bajos (1,93 y 2,1 por ciento) y metionina similar (0,83 y 0,89 por ciento). Todas estas características favorables de NexPro® lo convierten en un excelente candidato como fuente de proteínas en la alimentación de los peces.
Los valores de ADC obtenidos fueron similares o superiores a los obtenidos por Cheng y Hardy (2004) para diferentes categorías próximas de DDGS y se utilizaron para la formulación de dietas utilizadas para ensayos de crecimiento posteriores. El presente estudio evaluó NexPro® como un reemplazo del concentrado de proteína de soja en las dietas de trucha arco iris mientras que los niveles de harina de pescado, otras proteínas animales, y la harina de soja se mantuvieron constantes para evitar cualquier efecto de confusión de los niveles variables de otras fuentes de proteínas.
Los peces crecieron bien con FCR bajas (0,87 a 0,97) similares a lo que generalmente observamos con las buenas dietas comerciales que se utilizan en nuestro laboratorio. Aunque existieron diferencias significativas en el peso final o en el aumento de peso por pez entre los tratamientos dietéticos, el porcentaje de ganancia de peso o las tasas de crecimiento específicas no fueron significativamente diferentes. También, no hubo diferencia entre el control y las dietas que contienen NexPro® en términos de rendimiento de crecimiento. Cheng y Hardy (2004) también obtuvieron hallazgos similares, cuando el 22,5 por ciento de DDGS se incluyó en las dietas de trucha arco iris con suplementos de lisina y metionina y reemplazó el 75 por ciento de la harina de pescado.
This study also corroborates with the findings of Overland et al (2013) who successfully replaced a mixture of plant proteins such as SPC, sunflower meal and rapeseed meal with 22.5 and 45 an excellent candidate as a protein source in fish feed high protein dried distiller's grain (HPDDG) in the diets of 143 g rainbow trout.
In their study, just like in the present study, fishmeal level was constant across the diets (~21 percent). In another study with 34 g rainbow trout, similar results were obtained when 10% or 20% HPDDG was included by replacing fishmeal in the diets (30-40 percent fishmeal) but supplementing essential amino acids including lysine and methionine (Barnes et al, 2012).
Rainbow trout fed the highest level of NexPro (24 percent, 100NXP) tended to consume more feed even though not significantly more than the control group. As the level of NexPro® increased (0-24 percent) in the diet, feed intake appeared to increase marginally indicating no palatability issue associated with tested levels of NexPro®. Sin embargo, protein efficiency ratio (weight gain per unit protein consumed) of fish was significantly lower in the 100NXP group than the other dietary groups.
Protein retention was numerically lower and energy retention was significantly lower in the 100NXP group than in the control group. The results suggested that when fish were fed the highest level of NexPro® (24%), they tended to eat more but not utilise the nutrients as efficiently as the control group. This is in contrast to the findings of Overland et al. (2013) who observed no differences in feed intake with 22.5 or 45 percent HPDDG in the diets of rainbow trout.
También, they did not see significant differences in protein or energy retention among the dietary treatments despite a decrease in protein digestibility and an increase in energy digestibility. En general, protein and phosphorus retention were higher across the treatments in that study than in the present study due to lower dietary crude protein and phosphorus levels in the earlier study. En ese estudio, HPDDG replaced a mixture of SPC, sunflower meal and rapeseed meal whereas NexPro® replaced only SPC in the present study. Soy protein concentrate is a highly digestible protein (90-95 percent crude protein digestibility).
Even though NexPro® replaced SPC in terms of digestible protein incrementally in the diets in the present investigation, the values used were actually of DDGS in the absence of digestibility values for NexPro®. Corn co-products' quality and nutrient profile vary widely due to the grain source and processing methods employed (Liu, 2011; Welker et al, 2014) but NexPro® has consistently uniform quality control and specifications.
Brewers' yeast in the diet (6.9 percent) reduced the weight but not the growth rate of fish as compared to control diet. It might have slightly reduced the palatability of the diet causing marginally lower feed intake that was not apparent during feeding of fish.
En resumen, NexPro® corn fermented protein can effectively replace SPC up to 100 percent in a rainbow trout diet without significantly affecting growth performance or feed efficiency.
An inclusion at 18 to 24 percent in the diet in the presence of other good quality protein sources was deemed to be optimal under the trial conditions. NexPro® is a viable solution for mitigating the 'protein gap' in advanced trout feeds for a sustainable trout industry. The relative prices of NexPro® and SPC and effects of NexPro® on feed conversion ratio will likely dictate decisions by feed formulators as to appropriate levels of SPC and/or NexPro® in rainbow trout diet formulations.
