L'utilizzo di aminoacidi supplementari per ridurre i livelli di proteine ​​alimentari della tilapia del Nilo offre vantaggi economici e ambientali

di Karthik Masagounder1, Sofia Engrola2, Rita Teodosio2, 3, Rita Colen2 e Cláudia Aragão2, 3
1 Evonik Nutrition &Care GmbH, Hanau-Wolfgang, Germania 2 Centro di scienze marine (CCMAR), Faro, Portogallo 3 Universidade do Algarve, Faro, Portogallo

La produzione mondiale di acquacoltura di pesci è progressivamente aumentata, e ora rappresenta quasi il 47% della produzione totale di pesce. Su scala globale, tilapia sono il secondo gruppo di pesci pinna più coltivato, con la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) che rappresenta l'otto percento del totale dei pesci pinna prodotti nel 2016. La specie è particolarmente popolare grazie ai suoi tassi di crescita rapida, resistenza alle malattie, robustezza e capacità di adattamento ai diversi sistemi di allevamento.

In acquacoltura, i mangimi rappresentano il 50 percento del costo totale di produzione. Una delle principali sfide è trovare nuove strategie per la formulazione di diete di precisione che minimizzino il costo del mangime, mentre aumenta la sostenibilità. Il costo del mangime è in gran parte determinato dalle fonti di proteine ​​alimentari e dai livelli di inclusione.

Negli ultimi anni, progressi nella conoscenza della nutrizione della tilapia, e la disponibilità commerciale di aminoacidi supplementari ha consentito ai produttori di mangimi di essere flessibili nell'utilizzo di fonti vegetali per formulare diete bilanciate. Oltre a consentire all'industria di attuare diete prive di farina di pesce, gli amminoacidi supplementari aprono finestre per ridurre i livelli di proteine ​​alimentari bilanciando la dieta per i livelli di amminoacidi.

Nelle industrie suinicole e avicole, il concetto di basso contenuto proteico con l'uso di aminoacidi supplementari è una pratica comune da molto tempo. In acquacoltura, questo concetto non è così comune, e la quantità di proteine ​​è ancora utilizzata come indicatore della qualità della dieta. Però, la qualità della dieta è piuttosto determinata dalla qualità delle proteine ​​e non dalla quantità.

Ciò richiede ulteriore attenzione sui livelli di amminoacidi quantitativi e qualitativi. La risposta della tilapia del Nilo ai livelli di proteine ​​alimentari è stata ampiamente studiata e dipende dalle dimensioni/età del pesce, profilo aminoacidico alimentare e digeribilità.

Tipicamente, L'antipasto di tilapia del Nilo o le diete per avannotti contengono il 45% di proteine ​​grezze, mentre la dieta per gli avannotti e le prestazioni di crescita ottimali dei giovani avanzati contengono il 35 percento di proteine ​​grezze. Per adulti, Il 25-30 percento di proteine ​​è comunemente usato. Le diete con alti livelli di proteine ​​ma con un profilo aminoacidico squilibrato comporteranno un aumento del catabolismo aminoacidico e di conseguenza maggiori perdite di azoto.

Dato il volume di produzione di tilapia e la prevista crescita dell'acquacoltura come strategia per sfamare nove miliardi di persone entro il 2050, è essenziale trovare diete che siano convenienti e sostenibili dal punto di vista ambientale.

Abbiamo condotto uno studio per ridurre i livelli di inclusione proteica nelle diete a base di proteine ​​vegetali per la tilapia del Nilo giovanile, attraverso un'adeguata integrazione di aminoacidi, al fine di ridurre al minimo l'impatto ambientale alimentare massimizzando l'efficienza biologica. Per di più, sono state eseguite prove metaboliche allo scopo di ottenere un'istantanea in vivo dell'utilizzo delle proteine ​​nei giovani di tilapia del Nilo in funzione del contenuto proteico nella dieta.

Materiali e metodi

Diete sperimentali

Sono state formulate cinque diete isoenergetiche con differenti livelli proteici (36%, 34%, 32%, 30% e 28% dieta), utilizzando ingredienti vegetali e farina di carne e ossa come fonti proteiche. Le diete sono state formulate per soddisfare i requisiti minimi di aminoacidi, su base digeribile, per i giovani di tilapia del Nilo secondo AMINOTilapia (uno strumento sviluppato da Evonik per le raccomandazioni sugli amminoacidi della tilapia del Nilo).

I coefficienti di digeribilità apparente (ADC) degli amminoacidi per gli ingredienti utilizzati sono stati presi dal nostro rapporto di revisione (Konnert e Masagounder 2017). Le diete sono state integrate con livelli crescenti di aminoacidi indispensabili selezionati e fosfato dicalcico con livelli decrescenti di proteine ​​alimentari per evitare squilibri di aminoacidi o minerali.

Prova di crescita

Sono stati utilizzati giovani di tilapia del Nilo con un peso corporeo medio di 5,91 ± 1,66 g e l'esperimento è stato condotto presso il CCMAR in Portogallo.

I serbatoi tripli sono stati assegnati in modo casuale a uno dei cinque trattamenti dietetici (D36, D34, D32, D30 e D28). I pesci venivano nutriti manualmente fino alla sazietà visiva, tre volte al giorno (09:30, ore 12:30 e 16:30). I parametri della qualità dell'acqua sono stati monitorati giornalmente:temperatura media di 25,2 ± 0,1°C, l'ossigeno disciolto nell'acqua è stato mantenuto al di sopra dell'80% della saturazione, Il pH è stato mantenuto tra 7,70 e 8,20 e la concentrazione di ammoniaca unificata e nitriti in acqua è stata di 0 mg/l durante tutto il periodo sperimentale. I pesci sono stati monitorati giornalmente per qualsiasi mortalità e l'assunzione di mangime è stata registrata giornalmente per 59 giorni.

Prova metabolica

Dopo la prova di crescita, pesce dall'alto, trattamenti dietetici intermedi e ipoproteici (D36, D32 e D28) sono stati selezionati casualmente e trasferiti al laboratorio del flusso di nutrienti. Le diete sperimentali sono state etichettate con una miscela di [U-14C]-L-amminoacidi

L'alimentazione tramite sonda è stata eseguita su pesci anestetizzati, che sono stati poi trasferiti in singole camere di incubazione collegate a trappole per CO2 (Rust et al. 1993; Rønnestad et al. 2001). Ogni camera è stata sigillata ermeticamente e alimentata con un leggero flusso di ossigeno durante le 24 ore di incubazione. Al termine del periodo di incubazione, ogni pesce è stato pesato e sfilettato per determinare la radioattività nel muscolo.

risultati e discussione

Performance di crescita e utilizzo del mangime

Tutti i pesci hanno avuto un aumento di cinque volte del peso corporeo alla fine dell'esperimento, indipendentemente dalla dieta, e non sono state trovate differenze significative (p> .05) alla fine dell'esperimento, con valori medi compresi tra 29,34 e 31,49 g.

L'aumento di peso del pesce non è stato influenzato (p> .05) dai diversi livelli di proteine ​​nella dieta. Il rapporto di conversione del mangime (FCR) aumenta con la diminuzione dei livelli di proteine ​​alimentari, ma differisce significativamente (p <.05) solo tra il gruppo alimentato con D28 (1,30 ± 0,05) e quelli alimentati con la dieta D36 (1,16 ± 0,05). Il rapporto di efficienza proteica (PER) aumenta con la diminuzione dei livelli di proteine ​​nella dieta; perciò, il gruppo D28 ha presentato il PER più alto (2,60 ± 0,09) e il gruppo D36 ha presentato il più basso (2,27 ± 0,09).

I gruppi hanno alimentato D28, Le diete D30 e D32 non hanno mostrato differenze significative tra loro (p> .05) ed erano significativamente differenti dal gruppo alimentato con la dieta D36 (p <.05). Non sono state rilevate differenze tra i trattamenti riguardanti l'assunzione giornaliera di mangime volontario. Non ci sono state differenze significative (p> .05) nella sopravvivenza tra i pesci alimentati con le diete sperimentali, che nel complesso era del 98 ± 3 per cento.

Utilizzo di proteine ​​alimentari

I pesci alimentati con la dieta D30 hanno mostrato una maggiore ritenzione di proteine ​​corporee rispetto a quelli alimentati con la dieta D36 (41 contro 36% dell'assunzione, p <.05). La ritenzione della maggior parte degli amminoacidi ha seguito un modello simile a quello della ritenzione proteica, con i pesci alimentati con la dieta D30 che presentano una tendenza a valori di ritenzione più elevati rispetto a quelli alimentati con la dieta D36.

L'eccezione a questa tendenza era la metionina, che ha presentato la più alta ritenzione nei pesci alimentati con la dieta D36, sebbene non siano state riscontrate differenze significative tra i trattamenti D36 e D30 (p> .05). Questo perché man mano che il livello di proteine ​​nelle diete è diminuito dal 36 al 28%, il livello di cisteina (Cys) è sceso dallo 0,53 allo 0,44%, che ha portato Met+Cys (1,33-1,35%) ad essere più limitante di Met (0,82-0,89%) di per sé.

A causa della limitazione di Cys nelle diete ipoproteiche, è più probabile che i pesci utilizzino Met come precursore per la produzione di Cys per soddisfare altre esigenze metaboliche che per la sintesi proteica diretta, spiegando la ridotta ritenzione di Met nei pesci alimentati con diete a basso contenuto proteico.

L'aumento giornaliero di azoto era simile tra i trattamenti, ma c'erano differenze significative riguardo ai valori delle perdite giornaliere di azoto. Diete ipoproteiche alimentate con pesce, D28 e D30, ha presentato la perdita di azoto giornaliera più bassa, sebbene solo significativamente diversa dal gruppo D36 (p <.05).

I risultati degli studi metabolici hanno fornito un'istantanea in vivo di come le proteine ​​alimentari venivano utilizzate dal pesce. I valori più alti di catabolismo degli amminoacidi sono stati trovati per i pesci alimentati con la dieta D36 e i valori hanno mostrato una tendenza al ribasso man mano che il livello di proteine ​​nella dieta è diminuito. Mirroring del guadagno N, la relativa ritenzione di aminoacidi nel muscolo (mg/g pesce) è stata abbastanza simile tra i trattamenti e non sono state riscontrate differenze significative.

Il presente lavoro indica che l'eccessivo contenuto proteico nella dieta si traduce in definitiva sull'uso di aminoacidi come fonte di energia e di conseguenza su maggiori impatti ambientali, a causa dell'aumento della produzione di azoto.

Conclusioni

In conclusione, il presente studio dimostra che è possibile ridurre i livelli di proteine ​​nelle diete giovanili di tilapia del Nilo al 30-32% senza compromettere la crescita dei pesci e l'FCR, riducendo le perdite di azoto nell'ambiente. L'uso di un'adeguata integrazione di aminoacidi nei mangimi di tilapia sembra una strategia consigliabile per ridurre al minimo i livelli di proteine ​​nella dieta, e garantire una produzione di tilapia economica ed ecologicamente sostenibile.