Sbloccare un nuovo potenziale per le microalghe in aquafeed

di Jorge Dias, Direttore generale, Sparo, Olhao, Portogallo, Paolo Gavaia, Ricercatore, Il Centro di Scienze Marine, Faro, Portogallo, e Andrew Spicer, AMMINISTRATORE DELEGATO, Algenuità, Stewartby, UK

Le fonti alimentari sostenibili sono essenziali per una popolazione mondiale in continua crescita, esercitare ulteriori pressioni su un settore dell'acquacoltura in rapida crescita. La produzione efficace di specie di acquacoltura sane richiede mangimi per acqua nutrizionalmente equilibrati ed economici; la formulazione di questi mangimi presenta molte sfide, e si cercano costantemente nuove soluzioni.

Questo articolo discute l'idoneità delle alghe come materia prima sostenibile negli aquafeeds, così come i benefici per la salute che le alghe che modificano geneticamente possono aggiungere, come un maggiore assorbimento nutrizionale, immunostimolazione e salute e benessere intestinale.

L'industria dell'acquafeed è fortemente orientata ai costi. Le materie prime utilizzate nei mangimi devono fornire tutti i nutrienti essenziali richiesti da una particolare specie, ma questo deve essere bilanciato con il costo. Anche la disponibilità di queste materie prime è una considerazione molto importante, poiché la produzione di fabbrica per la produzione di mangimi per pesci può essere compresa tra 150 e 200 mila tonnellate all'anno.

Gli ingredienti che sono stagionali o hanno una disponibilità di mercato molto bassa sono, perciò, meglio evitare. Non sorprendentemente, i ricercatori sono continuamente alla ricerca di soluzioni alternative per i mangimi, e uno dei più promettenti di questi sono le microalghe.

Alla ricerca di nuovi aquafeed

Le microalghe sono state utilizzate per qualche tempo come parte della catena dei mangimi vivi negli incubatoi di acquacoltura, ma ora c'è una spinta a sfruttare questi organismi nei mangimi formulati. Questa tecnologia è ancora agli inizi e, attualmente, l'uso di microalghe come ingredienti per mangimi sfusi è ancora lontano, a causa di costi e limitazioni di disponibilità del prodotto.

Di conseguenza, il focus attuale è sull'utilizzo di prodotti algali come ingredienti funzionali per migliorare i mangimi tradizionali durante i periodi delicati del ciclo produttivo, o in situazioni specifiche derivanti da pratiche agricole. Le microalghe hanno un grande potenziale come fonte di ingredienti funzionali, offrendo prestazioni integrative accanto all'alimentazione di base, colmare una lacuna notevole nel settore dell'acquafeed.

Aprire la porta a nuovi approcci in acquacoltura

Un decennio fa, aquafeeds conteneva molta farina di pesce raccolta in mare, ma questa è una risorsa limitata e una fonte alternativa di proteine ​​e lipidi, in particolare lipidi ricchi di acidi grassi polinsaturi omega-3, come l'acido docosaesaenoico (DHA) – sarebbe molto utile.

Sempre più, i pesci vengono allevati con mangimi acquatici contenenti alti livelli di proteine ​​di soia o vegetali, ma spesso mostrano un certo grado di risposta intestinale infiammatoria a queste diete. Poiché la proporzione di pesce consumato a livello globale attribuita alle catture selvatiche si riduce, e l'intensità relativa degli allevamenti ittici e la pressione per produrre più pesce per unità di superficie aumenta, l'importanza della salute e del benessere dei pesci sta diventando sempre più urgente e viene posta maggiore enfasi sullo sviluppo e l'applicazione di strategie preventive per ridurre le perdite dovute a malattie comuni.

Gli immunostimolanti come la lattoferrina sono potenzialmente benefici per la salute intestinale dei pesci; l'incorporazione della lattoferrina nell'acquafeed sarebbe un possibile mezzo per ridurre al minimo gli effetti negativi di altri componenti del mangime. La lattoferrina può agire anche in un'ulteriore capacità preventiva, migliorare la capacità immunitaria del pesce di rispondere a un evento di stress o a una malattia, e migliorando la loro resistenza a batteri e virus, potenzialmente modificando il microbioma intestinale.

Questo approccio è preso di mira dallo specialista di alghe con sede nel Regno Unito Algenuity, che ha stabilito una tecnologia per produrre commercialmente rilevanti, ceppi di microalghe ricombinanti che esprimono una varietà di proteine ​​desiderabili - tra cui lattoferrina e altre - con l'obiettivo di incorporare le alghe modificate come potenziali ingredienti funzionali dell'acquafeed.

Le microalghe ingegnerizzate ricche di proteine ​​e lipidi contribuiscono al valore nutritivo, nonché bioattività specifica e benefici per la salute associati, potenzialmente sia riducendo le perdite che aumentando i guadagni in termini di conversione del feed:una situazione vantaggiosa per tutti. In collaborazione con Sparos, uno sviluppatore di nuovi prodotti per l'industria dell'acquacoltura, e il Centro di Scienze Marine (CCMAR), entrambi situati in Portogallo, sono stati condotti test di prova per esplorare l'uso e l'efficacia di questa biomassa come ingrediente incorporato nei mangimi per acquacoltura.

Sparos ha anni di esperienza nel fornire a ricercatori e aziende di acquacoltura diete sperimentali, oltre a offrire strutture di test per analizzare una determinata dieta. Attualmente, sta producendo piccole quantità di mangime contenente bassi livelli di alghe arricchite di lattoferrina e valutandole per determinare la dose più efficace da includere nei mangimi, così come la migliore formulazione.

Migliorare lo sviluppo osseo

Sebbene i guadagni nella crescita complessiva e la riduzione delle perdite siano vantaggi chiave, il valore e la salute generale dei pesci d'allevamento possono anche essere una funzione del loro sviluppo scheletrico e del loro benessere. Di conseguenza, il team ha anche esaminato da vicino l'effetto dei ceppi che esprimono lattoferrina sullo sviluppo osseo nei pesci, utilizzando zebrafish - che sono spesso utilizzati nella ricerca biomedica, Per esempio, studiare il cancro, diabete e malattie cardiovascolari – come specie modello.

Il grande vantaggio del pesce zebra è la sua velocità di sviluppo; risultati significativi sono disponibili in giorni, piuttosto che settimane, e può essere facilmente trasposto ad altre specie. CCMAR sta studiando l'effetto delle stesse microalghe – con e senza lattoferrina – piuttosto che la dieta, con risultati promettenti.

Nei primi esperimenti, le larve sono state esposte all'acqua, estratti di etanolo e dimetilsolfossido (DMSO) delle microalghe per tre giorni ed è stato valutato l'aumento dello sviluppo osseo dell'opercolo. Il DMSO e gli estratti etanolici hanno mostrato un aumento dello sviluppo osseo compreso tra il 27 e il 43%, indicando che, nell'ambito della biomedicina e della nutraceutica, ci sono fattori anabolici associati alle microalghe.

Sono state studiate sia microalghe native che ingegnerizzate, con risultati positivi ottenuti anche dalla biomassa selvatica, mentre la biomassa transgenica ha prodotto un maggiore beneficio positivo, suggerendo che gli effetti osservati sono dovuti a una combinazione di composti e/o proteine.

Ulteriori esperimenti sono stati condotti allevando zebrafish con rotiferi alimentati sia con alghe wild type che con alghe ingegnerizzate per un mese, e sono state osservate differenze nello sviluppo scheletrico. La lattoferrina è nota per promuovere lo sviluppo osteoblastico in altri modelli, e questo è stato notato anche nel pesce zebra.

Entro 30 giorni, è stato possibile effettuare un'analisi affidabile dell'espressione genica dei geni marcatori ossei responsabili delle differenze tra i due tipi di microalghe. Con le alghe ingegnerizzate c'è stato un netto aumento sia dello sviluppo che della qualità dello scheletro, e anche i geni relativi allo sviluppo dell'osteoblasto sono stati sovraregolati, producendo più osso e cellule aggiuntive.

Conclusione

Le microalghe hanno un grande potenziale come materia prima sostenibile, non solo in acquacoltura, ma nell'alimentazione animale in generale. Ad oggi, il problema principale è la scarsa disponibilità sul mercato e il valore aggiunto percepito. Negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi per affrontare questo problema. I lavori sono iniziati, ad esempio, nella creazione di un modello di business efficiente ed economico per la produzione su larga scala di mangimi a base di alghe.

Ulteriori studi sul pesce zebra esploreranno l'effetto delle microalghe ingegnerizzate da Algenuity sui geni del sistema immunitario, istologia e crescita, prima della trasposizione in altre specie ittiche di interesse commerciale. Il futuro degli ingredienti aquafeed a base di microalghe sembra davvero molto promettente.