por el profesor Simon J Davies FRSB, Editor, International Aquafeed, REINO UNIDO, Derek Balk y Melissa Jolly-Breithaupt, Especialistas en nutrición de ingredientes y biocombustibles de FHR, Flint Hill Resources LLC, Estados Unidos
Fondo
La búsqueda de proteínas alternativas en la acuicultura es de creciente importancia, principalmente debido a la rápida expansión de la industria y la restricción impuesta a los ingredientes marinos como la harina de pescado y los ingredientes de plantas terrestres como la harina de soja, debido a la preocupación por su sostenibilidad a largo plazo. La cría de especies de peces de alto valor exige fórmulas de alimentos con alto contenido de proteínas para satisfacer los estrictos requisitos nutricionales de estos peces. El salmón es de especial importancia, considerando la imagen icónica que retratan en la piscicultura.
Se estima que la producción mundial total de salmón del Atlántico cultivado (Salmo salar) aumentó en un siete por ciento en 2019, a alrededor de 2,6 millones de toneladas. Este es el tercer año consecutivo de fuerte crecimiento de la oferta, tras un aumento de alrededor del cinco por ciento en 2018. Los tres principales contribuyentes a esta expansión fueron Noruega, Chile y Escocia.
Se estima que la industria mundial del salmón tiene un valor superior a los 13.000 millones de euros de la UE (14.700 millones de dólares EE.UU.) y depende en gran medida de una gran inversión y de una infraestructura de apoyo que incluye una plataforma de fabricación de piensos bien establecida. En este sentido, Es fundamental que examinemos la utilización de nuevos ingredientes para piensos para que una industria sostenible satisfaga las demandas de los consumidores y las cifras de producción fiables. La gama de opciones es amplia y una de esas áreas de interés activo es el potencial de los subproductos proteicos mejorados de granos secos de destilería. resultante de las industrias del bioetanol.
Previamente, Ha habido mucho interés en las fuentes más tradicionales de granos secos de destilería con y sin solubles como materia prima para una amplia gama de animales de producción. incluyendo pescado hasta cierto punto, dependiendo de la especie. Los DDGS de la fermentación de alcohol potable (es decir, la destilación de cerveza y whisky) se utilizaron principalmente en raciones y la cuestión del alto contenido de fibra impuso limitaciones a su uso para animales monogástricos. y la mayoría de los subproductos se dirigen a los piensos para rumiantes en fracciones concentradas de la dieta. Algunas aplicaciones en alimentos acuícolas para tilapia y carpa (Omar, 2009) resultaron bastante exitosos y fueron digeridos de manera eficiente por estas especies de peces omnívoros, en comparación con las limitaciones dietéticas en peces carnívoros como la trucha y el salmón.
La explotación de DDGS y levaduras para dietas de acuicultura se ha convertido en una estrategia importante para utilizar proteínas alternativas y fuentes de alta energía. Relativamente pocos estudios se han centrado en la alimentación de dietas que contienen DDGS y levaduras con peces de agua dulce y langostinos (Stone et al., 2005; Schaeffer y col., 2009; Zhou y col., 2010).
Más recientemente, Ha habido avances considerables en el procesamiento de DDGS como consecuencia de la expansión de la industria de los biocombustibles en muchas partes del mundo. basado en la fermentación controlada de maíz y trigo. Este proceso conduce a una biomasa significativa de granos usados y levadura residual que se puede desfibrar y secar en un producto molido con alto contenido de proteínas y un excelente contenido equilibrado de aminoácidos esenciales. Trabajo reciente de Goda et al (2019, 2020) ha demostrado que un DDG con alto contenido de proteínas derivado de la fermentación del maíz para biocombustible con inclusiones adicionales de enzimas funcionó bien en las dietas para la lubina europea (Dicentrarchus labrax).
Una de estas empresas líderes es FHR Biofuels &Ingredients ubicada en Kansas, ESTADOS UNIDOS, con su producto avanzado NexPro que ha demostrado beneficios en formulaciones de alimentos para especies de peces de cultivo. NexPro tiene muchos atributos en términos de que su perfil nutricional es de calidad y disponibilidad constante del producto con un alto contenido de proteína del 50 por ciento de la levadura combinada (25%) y el compuesto de gluten de maíz en el coproducto después de la eliminación del etanol. El material ofrece una digestibilidad superior de la materia seca, energía y proteína en comparación con los productos DDGS de primera generación y es una excelente fuente de EAA y lisina y metionina generalmente limitantes en otros ingredientes de alimentos derivados de plantas independientes y es una alternativa competitiva en costos comprobada a muchas otras proteínas terrestres, así como a la harina de pescado. Adicionalmente, NexPro tiene una muy buena vida útil y estabilidad, debido a los bajos niveles de grasa. Estos atributos se han probado completamente en diferentes condiciones para los peces y ahora se está trabajando más para ampliar nuestra base de conocimientos.
Informamos sobre ensayos preliminares realizados recientemente para evaluar NexPro en dietas de salmón del Atlántico post-smolt (etapa de crecimiento). El estudio abordó el crecimiento y el rendimiento de la utilización del alimento en condiciones controladas. Los efectos de los niveles de inclusión graduados del producto de levadura (NexPro) en el crecimiento, eficiencia alimenticia, utilización de nutrientes, pigmentación de la carne, Se evaluaron la bioquímica sanguínea y la histología intestinal.
Protocolo de prueba del salmón del Atlántico
Se formularon cinco dietas de investigación como se muestra en la Tabla 1, es decir, una dieta de control (dieta 0, Tabla 1) sin NexPro se formuló para cumplir con los requisitos de nutrientes conocidos del salmón del Atlántico (NRC, 2011) con cuatro dietas adicionales que contienen niveles variables de NexPro en 5, 10, 15 y 20 por ciento respectivamente.
Los ingredientes se mezclaron y extruyeron usando un co-rotatorio, Extrusora de cocción de doble tornillo entrelazado (ZSK-57, Werner y Pfleiderer, Ramsey, NUEVA JERSEY, ESTADOS UNIDOS). Los aceites se agregaron a los extruidos usando un revestidor al vacío UAS Canada Inc. (Abbotsford, ANTES DE CRISTO, Canadá). La composición aproximada de las dietas de prueba se presenta en la Tabla 2, analizados de acuerdo con los protocolos estándar AOAC 2019 y también se determinaron los aminoácidos esenciales para cada dieta.
El salmón del Atlántico (cepa St John River; peso corporal inicial 304,0 ± 10,7 g) asignado aleatoriamente a 35 peces por tanque se crió en agua salada (25 ppt) en un sistema de recirculación de acuicultura (RAS) equipado con quince tanques circulares de 750 litros. La temperatura del agua se mantuvo a 14,2 ± 0,6 ° C y el oxígeno disuelto se mantuvo a> 90 por ciento de saturación. Estas fueron las condiciones óptimas para la especie, permitiendo un excelente crecimiento y utilización del alimento.
Los salmones fueron alimentados a mano hasta la saciedad, tres veces al día durante la duración del estudio de 12 semanas. Se obtuvieron muestras de sangre y muestras de intestino distal del salmón al finalizar la prueba de alimentación. La sangre se analizó en busca de una variedad de índices hematológicos para evaluar la salud y los indicadores de estrés. Las secciones de intestino se fijaron y examinaron histológicamente para detectar cualquier lesión inducida por la dieta, como enteritis y cambios morfológicos asociados.
Resultados y discusión
Se demostró que NexPro tenía un alto valor nutricional y un ingrediente alimentario aceptable para el salmón del Atlántico y no tenía un impacto adverso significativo en el crecimiento. ingesta de alimento de salmón, hasta un 15 por ciento de nivel de inclusión en este estudio (Ver Tabla 3).
La brecha del Coeficiente de Crecimiento Térmico (TGC) convergió entre el salmón alimentado con el Control y la Dieta D (NexPro-20) durante el período de estudio. El salmón alimentado con Dieta C (NexPro-10) tuvo el peso corporal final más alto después de 84 días (Ver Figura 1).
La inclusión incremental de NexPro en dietas experimentales de salmón del Atlántico post-smolt dio como resultado valores de tasa de conversión de alimento (FCR) en conformidad con los esperados para la especie en las condiciones experimentales encontradas. La FCR fue excelente por debajo de 1.0 y varió entre 0.93 y 0.98 para todos los tratamientos respectivos. No hubo indicios de cambios en la calidad del gránulo o la palatabilidad del alimento cuando se presentó a los peces.
Las respuestas de crecimiento y consumo de alimento no fueron impulsadas significativamente por los contenidos de lípidos y / o proteínas de la dieta. El rendimiento del salmón fue, por lo tanto, afectados principalmente por el nivel de inclusión de NexPro dentro de la formulación de la dieta.
Fue interesante encontrar que el nivel de inclusión de NexPro no tuvo un efecto significativo sobre la composición próxima del contenido de aminoácidos y de todo el cuerpo del pescado (Ver Tabla 4). Proteína de cuerpo entero lípido Los resultados de la retención de cenizas y aminoácidos coincidieron con los datos publicados en la bibliografía (p. ej., Shearer et al., 1994; NRC, 2011). Estos hallazgos concuerdan con una evaluación previa de salmónidos de DDGS con trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) realizada por Overland et al. 2013.
En nuestro estudio con salmón, composición de todo el cuerpo, utilización de nutrientes, La pigmentación del filete y la histología intestinal fueron comparables a las del salmón alimentado con una dieta Control práctica. El color del filete del salmón tampoco se vio afectado por la inclusión de DDG y el pescado conservó una buena expresión de pigmentación con consistencia en toda la gama de formulaciones dietéticas. Esto mostró que la distribución general de la pulpa de carotenoides y la retención de astaxantina agregada al alimento como pigmento principal no estaban enmascaradas por la inclusión de NexPro.
El examen histológico de la morfología intestinal con un enfoque en la salud del intestino distal mostró resultados interesantes que confirman la neutralidad de NexPro cuando se aplicaron medidas morfométricas. Sabemos por experiencia que ciertas categorías de harina de soja pueden promover la enteritis del intestino distal en los salmónidos, especialmente en salmón, debido a varios factores antinutricionales presentes en la soja como las saponinas y los polisacáridos sin almidón y, juntos, estos efectos pueden ser sinérgicos para causar reacciones y lesiones inflamatorias localizadas.
Estos ANF no están presentes en los DDG de alto contenido proteico y no tienen efectos nocivos sobre la salud intestinal del salmón. Estos se muestran claramente en la Figura 2, que muestra una sección transversal típica del intestino distal sano de peces alimentados con NexPro y un ejemplo de enteritis en una imagen comparativa de la región distal del intestino del salmón del Atlántico muestreado al final del ensayo. Adicionalmente, La Tabla 5 proporciona datos sobre la longitud y el ancho respectivos de los pliegues de la mucosa del salmón sin efectos adversos registrados del aumento de NexPro en la morfometría intestinal general.
Resumen
la incorporación en una formulación de dieta estándar de salmón del Atlántico fue capaz de mantener el crecimiento y la eficiencia alimentaria contribuyendo a la asimilación de proteínas y energía de la dieta. No hubo indicios de efectos adversos de la incorporación a las dietas sobre los índices sanguíneos o los parámetros metabólicos relacionados con la salud y el estado de estrés del salmón en las condiciones experimentales. Estos valores estaban dentro de los rangos normales para el salmón del Atlántico de piscifactoría, mostrando que la homeostasis metabólica y fisiológica no se vio comprometida durante el período de prueba. Goda et al informaron resultados similares para la inclusión exitosa de HPDDG de alto contenido proteico para la lubina europea 2019 y 2020. Jin et al. 2014 tampoco encontró ningún detrimento y un excelente rendimiento de la dorada juvenil (Pagrus major) cuando se alimentaron con niveles similares de un grano de destilería a base de arroz, como en esta evaluación del salmón.
Es probable que la expansión continua de la industria de biocombustibles de etanol proporcione una producción constante y creciente de DDGS y la mejora de las tecnologías de procesamiento proporcionará oportunidades económicas interesantes para un nivel óptimo de inclusión en los alimentos para animales. Estas nuevas proteínas ofrecen una próxima generación de productos para la nutrición animal con la acuicultura a la cabeza de la agenda. Este trabajo confirma la viabilidad de incluir hasta un 15 por ciento de NexPro en los alimentos para el salmón y cumplir con las expectativas de crecimiento y utilización del alimento para llenar la creciente "brecha de proteínas".
El trabajo futuro se dirigirá hacia una mayor optimización para las diferentes etapas de desarrollo y estudios que involucren evaluaciones de panel de degustación para el valor minorista y la aceptación del consumidor. El uso de NexPro probablemente tendrá un significado positivo para el bienestar de los peces, especialmente en términos de rendimiento gastrointestinal y mejor absorción de nutrientes, en comparación con la soja y otros ingredientes vegetales, debido a varios componentes relacionados con la levadura. Un arsenal de ingredientes de alto valor puede hacer una contribución importante a las estrategias de formulación de menor costo para mitigar el uso de concentrados de proteína de soja y harina de pescado.
Una estrategia adicional sería determinar si NexPro puede fortalecer el sistema inmunológico del salmón al mejorar la interfaz de la mucosa intestinal y realizar desafíos de enfermedades para probar su funcionalidad potencial en la dieta. Se seleccionarían varios patógenos en función de los posibles modos de acción de NexPro a nivel metabólico y fisiológico en el salmón del Atlántico durante las etapas cruciales de la producción. Sería muy interesante explorar si el producto podría modular positivamente el microbioma intestinal e influir en la respuesta inmune en la interfaz de la mucosa intestinal.
tiene, por lo tanto, un potencial considerable como ingrediente alimenticio preferido para peces de cultivo y el salmón del Atlántico respondió bien como una especie carnívora típica. Esto es bueno para otras especies de peces marinos como la lubina, besugo y platija. También es un ingrediente más sostenible cuando se considera la economía cíclica y los requisitos para la administración ambiental de los recursos en la expansión de la acuicultura global. Tendrá ventajas de costo-beneficio y valor agregado en las dietas para peces de cultivo.
* Este trabajo fue realizado por Flint Hill Resources LLC como parte de una estrategia para desarrollar NexPro y validar el producto para diferentes especies de peces y camarones para dietas acuícolas.
