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Agricoltura moderna
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Il gambero è ormai affermato come uno dei prodotti ittici più consumati ed è di notevole popolarità in tutto il mondo, con una crescente espansione in molti paesi e regioni. È un settore significativo della redditizia industria dell'acquacoltura.
Il mercato globale dei gamberetti è stato di 18,30 miliardi di dollari nel 2020 e si prevede che raggiungerà i 23,4 miliardi di dollari entro il 2026 con l'espansione della produzione in molte regioni del mondo. I gamberetti sono disponibili in varie specie come L. vannamei, P. monodon , e M. rosenbergii , il gambero gigante d'acqua dolce.
Questi sono tutti molto popolari nel mercato internazionale, e molti paesi stanno incoraggiando la produzione di gamberetti dando incentivi agli agricoltori e offrendo incentivi finanziari. Al fine di soddisfare le crescenti richieste in Europa e Nord America, principali paesi produttori di gamberetti come l'India, Cina, Vietnam, Indonesia, Tailandia, Il Messico e l'Ecuador continuano a richiedere un'offerta sufficientemente ampia da soddisfare i loro forti mercati interni ed esteri.
La necessità di diete commerciali efficienti
Come tutte le imprese di acquacoltura intensiva, il vincolo principale è la necessità di diete commerciali efficienti in grado di soddisfare i loro rigorosi requisiti nutrizionali (NRC 2011) e basate su una piattaforma sostenibile di ingredienti che forniscono nutrienti chiave in una formulazione bilanciata per consentire la massima crescita e un'efficienza alimentare ottimale.
Le diete dei gamberetti possono contenere bassi livelli di ingredienti marini come farina di pesce e sottoprodotti della pesca (farina di calamari, e idrolizzati di pesce) ma comprendono in gran parte ingredienti vegetali come farina di soia, farina di glutine di mais e cereali come ingredienti di riempimento e fonti di amido ricche di energia come frazioni di grano e mais, ponendo ulteriori oneri alla sostenibilità delle risorse disponibili.
Ora si fa molta attenzione alle conseguenze a lungo termine di un'industria globale in espansione dei gamberi d'allevamento e dell'uso sostenibile delle farine di soia a causa delle pressioni ambientali associate alla loro produzione in paesi come il Brasile e dell'aumento della deforestazione, nonché della necessità di acqua e sostanze nutritive .
Questa è la motivazione principale per il controverso pesce in:pescare il rapporto FIFO per varie specie come recentemente perfezionato da Kok et al 2020. Di conseguenza, l'industria dell'acquacoltura sta spostando l'attenzione su nuovi ingredienti in grado di soddisfare gli obiettivi e i requisiti con una ridotta impronta di carbonio, una maggiore trasparenza della catena di approvvigionamento dei mangimi e ottenere il riconoscimento dei consumatori per aver rispettato l'agenda della sostenibilità.
Esiste un notevole potenziale per i concentrati proteici a base di cereali derivati dalle classiche industrie di fermentazione per l'alcol potabile, ma più recentemente i co-prodotti provenienti dal settore della bioraffinazione industriale per la generazione di carburante etanolo da mais e frumento stanno guadagnando slancio. Questi sono stati consigliati e testati per l'acquacoltura e nelle diete formulate per carpe e tilapia con molto successo.
Piattaforma biotecnologica innovativa
Una società con sede negli Stati Uniti con questo intento è POETA Nutrizione , che hanno sede a Sioux Falls, Sud Dakota. La loro innovativa piattaforma biotecnologica associata alla generazione di biocarburanti dal mais ha ora prodotto co-prodotti avanzati, vale a dire una gamma di proteine fermentate di mais combinate con lievito e con un profilo di aminoacidi digeribili molto elevato ed energia digeribile che può essere utilizzata sia per i pesci pinna che per i gamberetti.
NexPro® proteine fermentate di mais, risulta dalla separazione meccanica post-fermentazione del prodotto DDG utilizzando una tecnologia brevettata chiamata Maximized Stillage Co-Products. Frazionando il materiale post-fermentazione, consentendo al processo di fermentazione di aumentare la separazione e indebolire la matrice della parete cellulare delle frazioni fibrose.
Ciò consente anche un'ulteriore concentrazione di lievito Saccharomyces cerevisae inattivo utilizzato per la produzione di alcol. La soluzione ha una proteina grezza superiore (~50 vs ~28%), livelli inferiori di fibra grezza e migliore composizione nutrizionale rispetto ai DDGS tradizionali.
Poet Nutrition ha condotto una serie di prove indipendenti con varie specie tra cui il salmone atlantico ( Salmo salar ) e trota iridea ( Onchorhyncus mykiss ), tilapia e gamberi con ottimi risultati. Il lavoro sui salmonidi era stato precedentemente segnalato in IAF nel 2020, 2021.
Questo articolo presenterà le prove con L.vannamei per valutare le prestazioni di NexPro® in condizioni sperimentali classiche.
Per valutarne l'efficacia, prove di alimentazione intraprese con l'obiettivo principale di valutare l'efficacia di una proteina fermentata di mais (CFP) nei gamberetti, e la sua fattibilità come fonte proteica di alta qualità da utilizzare nelle formulazioni di aquafeed.
I nostri obiettivi sono di caratterizzare le prestazioni di crescita e le metriche di utilizzo del mangime per i gamberetti giovani e determinare
il livello pratico ottimale di inclusione della PCP nelle diete tipiche di tipo produttivo per L. vannamei . Sono stati condotti studi di crescita sequenziali per valutare l'uso di proteine fermentate di mais in pratici gamberi bianchi del Pacifico ( L. vannamei ) formulazioni di mangimi.
Diete sperimentali e prove di crescita
Prove di crescita sequenziali sono state condotte presso la E. W. Shell Fisheries Research Station di Auburn, AL, STATI UNITI D'AMERICA. I prodotti CFP sono stati ottenuti da Flint Hills Resources (Wichita, KS, USA) (ora gruppo POET Nutrition) Una prova preliminare (Trial 1) con 4 diete e una seconda prova (Trial II) con cinque diete sperimentali (Tabelle 1, 2) sono stati formulati utilizzando la CFP come sostituto della farina di pesce nella prova 1 e poi una combinazione di farina di pesce e farina di soia nella prova II.
La composizione approssimativa delle diete è stata analizzata presso i laboratori chimici della stazione di esperimento agricolo dell'Università del Missouri (Columbia, MO, USA) ai metodi AOAC (2000) e presentati per le rispettive formulazioni dietetiche (Tabelle 1 e 2).
Le diete sono state preparate mescolando gli ingredienti secchi in un mixer (Hobart, Troia, OH, USA) per circa 15 minuti.
L'olio di pesce è stato poi incorporato, seguita dall'aggiunta graduale di acqua bollente alla miscela fino ad ottenere una consistenza adeguata per la pellettatura. Le diete sono state quindi passate attraverso uno stampo da 2,5 mm in un tritacarne. I pellet umidi sono stati quindi posti in un forno ad aria forzata (<50 ° C) durante la notte per raggiungere un contenuto di umidità inferiore a 10. I pellet asciutti sono stati sbriciolati, confezionato in buste sigillate, e conservate in congelatore fino al momento del bisogno.
Nella prima prova, novellame di gambero ( L. vannamei ) (1,24 g di peso iniziale) sono stati stoccati in acquari replica (quattro repliche assegnate casualmente per trattamento) con un volume di 80 L ciascuno come componente di un sistema di ricircolo con una densità di allevamento di 10 gamberetti per vasca. Il sistema di coltura a ricircolo indoor era costituito da serbatoi di coltura, pozzetto con filtro biologico, filtro a perline, pompa di circolazione e aerazione supplementare.
Ogni dieta sperimentale è stata assegnata in modo casuale a quattro serbatoi replicati per trattamento. I gamberetti sono stati pesati in gruppo all'inizio e alla fine della prova di crescita (cinque settimane). Sono stati alimentati con le diete sperimentali quattro volte al giorno con due poppate al mattino e due al pomeriggio.
Gli input di mangime sono stati fissati in base alla crescita storica e all'assunzione di mangime, con la quantità di mangime consumata attentamente monitorata per i calcoli del rapporto di conversione del mangime (FCR) e relative metriche come il coefficiente di crescita termica (TGC) - un parametro di crescita che incorpora gli effetti della temperatura sul metabolismo.
Testare una gamma più specifica di inclusione
Questo studio ha utilizzato gli stessi ingredienti della prima prova, ma ha testato un intervallo di inclusione più specifico e più ristretto per trovare al meglio l'inclusione per prestazioni ottimizzate, quindi 6, 12, 18 e 24 percento, Per esempio. Sono stati impiegati gli stessi sistemi di detenzione sperimentali e le stesse condizioni di allevamento. Ancora, gamberetti post larvale sono stati utilizzati con un peso medio iniziale inferiore di 0,25 g e capacità per un coefficiente di crescita termica (TGC) più elevato.
Durante il periodo di allevamento per entrambe le prove I e II, ossigeno disciolto (DO), temperatura, salinità, e il pH è stato misurato due volte al giorno in una delle vasche di allevamento utilizzando un misuratore YSI 556 MPS (Yellow Spring Instrument Co, primavere gialle, OH, STATI UNITI D'AMERICA). Campioni d'acqua sono stati prelevati in una delle vasche per determinare l'azoto ammoniacale totale (TAN) su base settimanale.
Tutti i dati sono stati analizzati statisticamente utilizzando l'analisi della varianza unidirezionale per determinare differenze significative (P <0,05). Il test di confronto multiplo è stato utilizzato per determinare differenze significative tra i mezzi di trattamento se è stato osservato un effetto significativo del trattamento.
È stato utilizzato un test Dunnet T per confrontare il basale con gli altri trattamenti. Tutte le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando SAS (V9.4. SAS Institute, Caro, NC, STATI UNITI D'AMERICA).
Riepilogo dei risultati
Nella prima prova, la farina di pesce è stata sostituita su base iso-azotata e iso-lipidica con CFP fino al 30%. I risultati hanno indicato che fino al 20 e al 30 percento erano livelli fattibili inclusi nella dieta. I dati completi sulle prestazioni di crescita e sull'utilizzo dei mangimi sono visualizzati nella Tabella 3.
Nella seconda prova, 5 diete con un'inclusione massima del 24 percento sono state valutate a livelli incrementali di 0, 6, 12, 18 e 24 percento. In questo processo, il livello più basso (6% CFP) ha effettivamente migliorato la crescita rispetto al gruppo di controllo.
Anche se, non ci sono state differenze significative tra la più alta di inclusione e la dieta di base, ma un livello del 24 percento è stato ritenuto massimo in queste condizioni come convalidato dal test Dunnet T rispetto al più alto livello di inclusione di CFP nella dieta di base alimentata con gamberi (Tabella 4).
Un'inclusione ottimale del 18% per NexPro® a un livello di inclusione molto più elevato, alcune limitazioni nutrizionali, compresi i livelli marginali di aminoacidi essenziali, la differenza di digeribilità o il fatto che la farina di pesce è a livelli molto bassi della dieta diventano evidenti. Però, il vantaggio economico rimane per l'agricoltore grazie al risparmio sui costi complessivi dei mangimi.
La sostenibilità è un grande obiettivo internazionale
L'utilizzo di ingredienti alternativi per sostituire la farina di pesce e la farina di soia è oggi un importante obiettivo internazionale, che mira a compensare le conseguenze ambientali ed etiche associate all'utilizzo di concentrati ad alto contenuto proteico marini e terrestri come la farina di soia.
Ci sono state molte strategie per utilizzare altri ingredienti nelle diete commerciali di gamberetti e, più recentemente, farina di insetti, alghe e varie proteine unicellulari (SCP) da microbi e lieviti come Roy et al (2009).
Questi sono stati testati nei gamberetti con buon successo. Però, questi ingredienti esotici si sono rivelati costosi a causa delle limitazioni dell'offerta e degli alti costi di produzione. Possono anche avere alcuni vincoli dovuti alla presenza di componenti strutturali della parete cellulare e specifiche nutrizionali variabili.
Le alternative hanno incluso con successo co-prodotti da processi industriali, compresi i flussi provenienti sia dall'industria potabile che da quella del bioetanolo e quest'ultima ha attirato molto interesse per le diete dell'acquacoltura. Sebbene esistano molti studi per promuovere la considerazione dei cereali essiccati distillatori e di varie forme di DDG e DDGS ad alto contenuto proteico, questi prodotti sono di qualità variabile per l'acquacoltura e presentano un'ampia gamma di contenuto proteico e valore energetico.
Spesso hanno anche un contenuto apprezzabile di fibre insolubili e quindi potrebbero non essere completamente digeriti all'interno del tratto gastrointestinale del pesce o per i gamberetti dove l'intestino è breve e il tempo di transito per la digestione è piuttosto rapido. L'attuale margine di vincolo per l'inclusione di HP-DDGS ad alto contenuto proteico può essere in parte attribuito alla fibra (polisaccaridi non amilacei NSP) nei prodotti a base di cereali, ma anche ai ridotti livelli di colesterolo e fosfolipidi quando si riduce la farina di pesce. Questi sono considerati essenziali per la crescita e la salute dei gamberetti e devono essere inclusi nelle diete.
Anche, ci sono problemi riguardanti la digeribilità complessiva e la disponibilità di aminoacidi indispensabili e questi possono diventare limitanti in inclusioni più elevate di prodotti di tipo HD-DDGS. Esiste anche un potenziale problema di appetibilità quando la farina di pesce è ridotta nelle formulazioni e i gamberetti sono particolarmente sensibili alle proprietà gustative e olfattive della dieta.
Questi lavoratori hanno studiato la capacità degli idrolizzati proteici del sottoprodotto del tonno (TBPH) di migliorare la qualità e la digeribilità del gambero bianco del Pacifico ( Litopenaeus vannamei ) nutriti con diete a basso contenuto di farina di pesce. Molti di questi fattori possono essere corretti mediante l'uso di enzimi esogeni per aiutare la digestione come proteasi, carboidrasi che degradano meglio i polisaccaridi proteici e non amilacei (NSP). L'uso della fitasi può aumentare notevolmente la disponibilità di P nelle diete formulate nelle specie acquatiche e nei gamberetti.
Infatti, è necessario più lavoro per integrare le diete proteiche ad alto contenuto di cereali con aminoacidi essenziali come la metionina, lisina e treonina per aumentare la barriera per soddisfare il concetto di "amminoacido ideale" noto per essere importante per ottenere le massime prestazioni e soddisfare i requisiti per l'accrescimento proteico nei tessuti chiave, organi come i muscoli durante le fasi di crescita intensiva.
L'appetibilità e l'accettazione della dieta possono essere notevolmente migliorate con l'aggiunta di attrattivi nella dieta come estratti/oli di farina di vongole e calamari e integratori come la glicina-betaina, solubili di pesce essiccato:alte ammine biogene nella dieta per avviare una risposta robusta all'alimentazione.
Molto efficace entro margini ottimali
I nostri risultati indicano che NexPro® è molto efficace entro margini ottimali se inserito in diete per gamberetti a scapito di farina di pesce e farina di soia, pur mantenendo livelli bilanciati di proteine e lipidi per L. vannamei .
È stato scoperto che potremmo includere senza compromessi prestazioni fino al 18-20 percento e ridurre significativamente i componenti di soia e farina di pesce della dieta. Le prestazioni di crescita dei gamberetti e i parametri di utilizzo del mangime rientravano nella normalità prevista per questa specie e solo al 24% abbiamo osservato una riduzione della crescita rispetto ai gruppi di dieta di controllo per entrambi gli studi.
Però, le prestazioni di questo trattamento erano convenienti a causa del costo ridotto dei mangimi e avrebbero restituito un margine di profitto per l'agricoltore con un periodo di crescita di 100 giorni per la raccolta rispetto a una formulazione a base di farina di pesce.
Il lavoro futuro è diretto all'ottimizzazione dell'uso del prodotto e all'estensione del suo livello di inclusione. Anche, è necessario valutare le potenziali proprietà funzionali sull'integrità della salute dell'intestino nei gamberetti in condizioni tipiche di allevamento. Le indagini includeranno un esame dei suoi effetti sulla resistenza alle malattie sulla base di test di provocazione dei patogeni, sopravvivenza ed anche equilibrio microbico intestinale ed esame delle caratteristiche istologiche degli indicatori di stato di salute intestinale ed epatopancreatico.
L'inclusione di NexPro® produce già vantaggi in termini di costi poiché il prezzo della formulazione della dieta è significativamente ridotto con un'inclusione del 20% misurata dal tasso di crescita e dall'FCR economico.
Ciò promette un aumento dei profitti per l'agricoltore rispettando l'importante agenda sostenibile e contribuendo alla riduzione delle proteine marine e terrestri, colmando l'emergente "gap proteico" nella produzione globale dell'acquacoltura.
Riguardo agli Autori
Questo articolo è stato molto gentilmente contribuito a questa pubblicazione dal professor Simon J Davies, Direttore della rivista internazionale Aquafeed, Professore a contratto, Università Nazionale d'Irlanda, Galway, Ireland &Derek Balk e Melissa Jolly-Breithaupt, Poeta Nutrizione, Cascate Sioux, STATI UNITI D'AMERICA.
Le referenze sono disponibili su richiesta
