In che modo la riduzione dei livelli di farina di pesce e proteine ​​grezze nella dieta influisce sulla produzione di trote arcobaleno?

di Karthik Masagounder, Evonik Operations GmbH

Seunghan Lee e Brian Small, Università dell'Idaho

La trota iridea (Oncorhynchus mykiss) è molto popolare tra i consumatori, soprattutto perché è classificata tra i primi cinque pesci più sani da mangiare, quindi è una specie importante per i produttori di acquacoltura. L'aumento del costo delle materie prime e dei mangimi è sempre una preoccupazione per i mangimi per trote e i produttori di pesce. Il costo del mangime dipende in gran parte dal livello e dalle fonti di proteine ​​alimentari.

I livelli di proteina grezza (CP) sono tradizionalmente compresi tra il 42 percento e il 48 percento, a seconda delle dimensioni del pesce, nei mangimi commerciali per la trota iridea (Hardy, 2002). Nell'ultimo decennio, i produttori di mangimi hanno ridotto significativamente i livelli di farina di pesce (FM) nei mangimi, sostituendolo con fonti proteiche alternative, soprattutto quelli di origine vegetale. Questo aiuta i produttori a far fronte alla volatilità dei prezzi FM tra gli altri vantaggi.

Tuttavia, non è uno scambio diretto. I profili aminoacidici delle farine proteiche vegetali differiscono da quelli delle proteine ​​FM (NRC, 2011), e questo può limitare i loro livelli nei mangimi per pesci. Gli amminoacidi supplementari possono aiutare a soddisfare i requisiti fisiologici per limitare gli amminoacidi e sono stati sempre più utilizzati nelle formulazioni di mangimi per pesci a base di mangimi proteici vegetali.

Ridurre al minimo la dipendenza da fonti proteiche intatte

I pesci richiedono una dieta ben bilanciata in aminoacidi, piuttosto che PC, di per sé. Gli amminoacidi supplementari consentono ai produttori di ridurre al minimo la dipendenza da fonti proteiche intatte per raggiungere il livello target di singoli amminoacidi nei mangimi e ridurre i livelli di CP nella dieta.

Una comprensione più precisa delle esigenze nutrizionali della trota e della digeribilità delle materie prime svolge un ruolo importante nel ridurre con successo i costosi livelli di FM e CP nella dieta e i costi complessivi dei mangimi.

Sebbene molti nutrizionisti utilizzino i dati del Consiglio nazionale delle ricerche (2011) come riferimento per il fabbisogno nutritivo di pesci e gamberetti durante la formulazione dei mangimi, l'industria dell'acquafeed ha sviluppato in una certa misura raccomandazioni parallele più rigorose per tamponare il fabbisogno di pesce in condizioni di produzione dinamiche.

I fabbisogni nutrizionali dei pesci non sono costanti nelle condizioni di produzione commerciale e possono essere influenzati da diversi fattori biotici (ad esempio:età, potenza di crescita, sesso e condizioni di salute) e fattori abiotici (qualità dell'acqua). Il fabbisogno di determinati aminoacidi ed energia può anche essere influenzato dallo stress associato alle pratiche di allevamento ittico, come densità di allevamento, classificazione, rete, e trasporto del pesce.

Perciò, i requisiti di determinati nutrienti generati in condizioni di crescita ideali potrebbero diventare limitanti in condizioni difficili per la salute. Non è chiaro in che modo i pesci che seguono storie dietetiche diverse gestiscano lo stress, soprattutto durante i periodi di stress cronico. La potenziale connessione tra dieta e stress ha implicazioni significative per la salute e il benessere dei pesci.

Abbiamo ipotizzato che sia il contenuto di CP che FM nella dieta potrebbero essere ridotti pur mantenendo le prestazioni di crescita e l'efficienza alimentare, se i requisiti di aminoacidi essenziali (EAA) sono stati soddisfatti. Però, il contenuto ridotto di PC e FM nella dieta può influire sulle prestazioni dei pesci in condizioni di stress cronico, poiché i requisiti di alcuni amminoacidi funzionali possono diventare limitanti.

Abbiamo quindi condotto uno studio per valutare gli effetti dell'abbassamento dei livelli di FM e PC nella dieta, mantenendo i livelli di EAA, sulla performance di crescita, composizione corporea, espressione genica metabolica muscolare, e la risposta allo stress cronico della trota iridea, con e senza stress da manipolazione.

Valutazione delle prestazioni di crescita in condizioni di allevamento in laboratorio

Otto diete sperimentali (isocaloriche) con un disegno fattoriale 4×2 sono state formulate per contenere due livelli di FM (20%, 5%) e quattro livelli di PC (48%, 45%, 42%, 39%). Le diete sono state integrate con livelli crescenti di aminoacidi limitanti per mantenere i livelli di EAA nella dieta. La riduzione della farina di pesce (del 15%) nella dieta è stata compensata dall'aumento del concentrato di proteine ​​di soia (dell'8-10%), concentrato proteico di mais (di ~3%) e farina di sottoprodotti di pollame (di ~2%).

Il livello di proteine ​​all'interno di ciascun livello di FM è stato ridotto riducendo i livelli di inclusione delle fonti proteiche (principalmente farina di sottoprodotti di pollame, DDGS, concentrato di proteine ​​del mais) e l'aumento dei livelli di farina di frumento e olio di pesce. Gli amminoacidi sono stati bilanciati aumentando i livelli di fonti supplementari.

Tutte le diete sono state formulate per avere un'energia digeribile costante a 17,8 MJ/kg. Trota (~35 g, peso corporeo iniziale) sono stati nutriti fino a apparente sazietà due volte al giorno per nove settimane per valutare le prestazioni di crescita in condizioni di allevamento di laboratorio, e poi per altre sei settimane con e senza esposizione allo stress da manipolazione (30 secondi di inseguimento seguiti da 30 secondi di esposizione all'aria con rete) due volte a settimana.

Lo studio di crescita di nove settimane ha dimostrato che la riduzione dei livelli di FM nella dieta dal 20% al 5% ha ridotto significativamente la crescita dei pesci e ha aumentato il rapporto di conversione del mangime (P<0,05). La riduzione dei livelli di CP nella dieta dal 48% al 42% non ha influenzato la crescita delle trote, assunzione di mangime o FCR, mentre mostra miglioramenti significativi nel rapporto di efficienza proteica e nell'efficienza di ritenzione proteica.

Però, un'ulteriore riduzione della PC al 39% ha causato un calo del peso corporeo, sebbene abbia anche portato a un ulteriore miglioramento della ritenzione proteica. Un livello di FM nella dieta del 20% ha aumentato significativamente la sostanza secca di tutto il corpo, CP e EAA totali (P<0,05) rispetto al 5% di inclusione di FM mentre l'aumento del livello di CP nella dieta ha ridotto significativamente la sostanza secca, grasso grezzo, e l'energia lorda, ma ha aumentato gli EAA totali (P<0,05).

Sebbene il livello di energia digeribile (17,8 MJ/kg) sia stato mantenuto costante durante le diete, riduzione del livello di proteine ​​nella dieta aumento del contenuto di grasso corporeo intero pesce (13% di grassi per la dieta 48% CP rispetto al 15% di grassi per la dieta 39% CP, a umido). È noto che l'utilizzo di energia è inferiore per le proteine ​​rispetto ai lipidi nella trota (Schrama et al. 2018), che potrebbe aver giocato un ruolo nell'aumento della deposizione di grasso nella dieta a ridotto contenuto proteico.

La gestione dello stress ha aumentato significativamente gli indici di stress plasmatico tra cui cortisolo, attività del glucosio e del lisozima. Però, la riduzione dei livelli di FM e CP non ha avuto alcun effetto sugli indici di stress misurati (P>0,05). L'espressione dell'mRNA dei geni nella via gcn2/eif2α/atf4 nel tessuto muscolare (normalizzata contro arp), noto per essere attivato in risposta alla fame di proteine ​​o aminoacidi, sono stati valutati.

Controllo generale non deprimente 2 (gcn2) è diminuito con l'aumento del livello di PC nella dieta superiore al 42% (P <0,05), ma non ci sono stati effetti dietetici (livelli FM o CP) sull'espressione di eif2α (fattore di inizio eucariotico 2α) o atf4 (fattore di trascrizione attivante 4). In totale, i risultati dell'espressione genica suggeriscono limitazioni degli amminoacidi sul metabolismo delle proteine ​​muscolari a seguito di diete alimentari inferiori al 42% di CP, anche quando integrato con EAA sintetici per soddisfare le note esigenze dietetiche. La ridotta crescita dei pesci con una maggiore espressione di gcn2 a CP al di sotto del 42 percento suggerisce la possibilità di requisiti più elevati per alcuni amminoacidi.

Migliorare la sostenibilità della produzione di trote

Questo studio ha dimostrato che il 5% di FM nella dieta è insufficiente per ottenere le massime prestazioni di crescita, forse a causa di stimolanti alimentari ridotti, e promotori di crescita non identificati associati a FM. Anche, non si possono escludere differenze nella digeribilità dei nutrienti tra le diete.

Le diete bilanciate per gli EAA mostrano l'opportunità di ridurre il livello di PC dal 48 percento al 42 percento nel mangime per trote giovanili senza alcuna riduzione delle prestazioni di crescita, composizione corporea, sufficienza metabolica di aminoacidi o tolleranza allo stress cronico, migliorando l'utilizzo delle proteine ​​alimentari. I risultati di questo studio possono essere utilizzati per contribuire a migliorare la sostenibilità della produzione di trote.