Засвоюваний білок можна зменшити, не впливаючи негативно на продуктивність риби

Система виробництва технології біофлори (BFT) використовується для активізації виробництва аквакультури шляхом підтримки умов якості води, що сприяють швидкому зростанню густонасінних та інтенсивно вигодовуваних видів сільськогосподарських культур.

У зовнішній системі BFT, що використовується тут, поглинання водоростей в основному контролює виділений азот (загальний аміак, азот, TAN) протягом перших кількох тижнів, а потім нітрифікація переважно контролює TAN протягом решти циклу вирощування.

Тілапія може споживати цю мікробну біомасу, яка може замінити білок у складі раціону, збільшуючи загальну ефективність використання білка. Набагато пізніше опубліковані дослідження системи виробництва тилапії BFT зосереджуються на ефективності різних видів органічних речовин та/або оптимальному співвідношенні вуглець-азот (C: N).

Дивно, але було знайдено лише два опублікованих дослідження, які оцінювали рівень білка в складі дієти для культури перстачу або молоді/тилапії за розміром у виробничій системі BFT. В обох дослідженнях екзогенний органічний вуглець додавали щодня або періодично. Опублікованих звітів про оцінку вмісту білка в дієтах, розроблених для виробництва ринкових тифлових BFT, не виявлено.

Теорія ідеального білка (ІП) була використана для складання дієт для виробництва перстачу або юнацької тілапії в акваріумах, рециркуляційних резервуарах системи аквакультури (RAS) або сітчастих загонах, але не для швидкозростаючої тилапії, коли розмір ринку у виробництві BFT система. Альтернативний підхід до зменшення інтактного харчового білка полягає у використанні збалансованого співвідношення амінокислот при одночасному зниженні PD, а не доповненні обмежуючого АА для досягнення абсолютної кількості АА на основі оціненої потреби в білках.

Дивно, але було виявлено лише два опублікованих дослідження, які оцінювали рівень білка в складеному раціоні для культури тіляпійних молодих або неповнолітніх у виробничій системі BFT. В обох дослідженнях екзогенний органічний вуглець додавали щодня або періодично. Опублікованих звітів про оцінку вмісту білка в дієтах, розроблених для виробництва в системах BFT з тилапії великого розміру, не знайдено.

Теорія ідеального білка (ІП) була використана для складання дієт для виробництва молодняку ​​або молодняку ​​тілапії в акваріумах, систем RAS у резервуарах або сітчастих загонах, але не для швидкого вирощування тилапії до розміру ринку в системі виробництва БФТ. Альтернативний підхід до зменшення інтактного харчового білка полягає у використанні збалансованого співвідношення амінокислот при одночасному зниженні PD, а не доповненні обмежуючого АА для досягнення абсолютної кількості АА на основі оціненої потреби в білках.

Отже, кількість додаткових обмежувальних амінокислот, включених у формулу, може бути збільшена шляхом націлювання на концентрації ІР для цих амінокислот на кожному зниженому рівні DP, а не на найвищий (або контрольний) рівень у серії. Таким чином, як інтактний білок, так і рівень додаткових амінокислот, що входять до дієти, знижуються, що потенційно знижує витрати на дієту та надмірне виведення поживних речовин.

Ця стаття - узагальнена з оригінальної публікації (https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.01.034) - повідомляє про дослідження, проведене авторами для перевірки гіпотези про те, що в гібридній тилапії може бути досягнуто значне зниження білка (Oreochromis aureus×O. niloticus), вирощений до розміру ринку (454 грами на рибу) у відкритій фотоавтотрофній/хемоутротрофній виробничій системі BFT без постійних додавань органічного вуглецю, доповнюючи перші чотири обмежувальні амінокислоти (Lys, Met, Thr, Ile) та формулюючи до ІР (м’язовий) профіль на кожному випробуваному рівні PD.

Ми вдячні Девіду Броку та Rangen, Inc., за їхню співпрацю в екструзії штампу, та Evonik Industries, Ессен, Німеччина, за надання амінокислот. Ми також дякуємо співробітникам USDA-ARS за підтримку. Це дослідження фінансувалось USDA-ARS за проектом 6028-31630-008-00D.

Налаштування дослідження

Випробування на годівлю проводилося в Національному дослідницькому центрі аквакультури ім. Гаррі Дюпрі в Штутгарті (Служба сільськогосподарських досліджень, ARS, Міністерство сільського господарства США) в Штутгарті, штат Арканзас, США. У дев'яти виробничих резервуарах використовувались прямокутні BFT з дерев'яними каркасами (18,6 кв. метрів, 16,6 кубічних метрів) з трохи похилим дном і облицьованим поліетиленом високої щільності. Експериментальна система провітрювалася регенеративними повітродувками, які постійно подавали повітря до двох дифузійних решіток на дні кожного резервуара. У кожному резервуарі було встановлено дві послідовно з'єднані дві конічні донні седиментаційні камери (кожна 130 літрів, 117 літрів робочого об'єму).

культура
Рис. 1: Виробнича система за технологією біофлоки в дерев'яних резервуарах, облицьованих поліетиленом високої щільності (6,10 метрів х 3,05 метрів внутрішніх розмірів) Повітря з повітродувок подає два вентиляційні отвори, розташовані внизу кожного резервуара. Насос бокового потоку повітряного підйому переміщує воду з резервуара до першої відстійної камери, яка потім під дією сили тяжіння надходить до другої відстійної камери, а потім назад до резервуара.

Суцільно чоловічі гібриди тилапії були отримані від комерційного постачальника (Aquasafra, Inc., Bradenton, Флорида, США) та вирощувались у приміщенні до запасів. Початкова вага запасу у відкритій експериментальній системі становила 32,2 ± 10,1 г на рибу (середнє значення ± SD), а початкова біомаса - 0,9 ± 0,01 кг на кубічний метр.

Використовуючи повністю рандомізований дизайн у трьох повторюваних відкритих резервуарах, гібридну тилапію годували трьома практичними тестовими дієтами протягом п’яти місяців. Дієти повинні містити один із трьох рівнів засвоюваного білка (ДП) (22,5 відсотка, 27,7 відсотка та 32,3 відсотка). Дієти доповнювали на основі ІР першими чотирма обмежуючими амінокислотами (Lys, Met, Thr, Ile) відповідно до амінокислотного профілю м’язів тилапії на кожному з рівнів DP цільової дієти. Риб годували своєю рандомізованою тестовою дієтою до видимого ситості двічі на день протягом тижня і один раз на день у вихідні протягом 122 днів.

Для отримання додаткової інформації та деталей щодо експериментальної конструкції та дієт; поводження з цистернами, рибою та кормами; відбір зразків риби та тканин; хімічний аналіз дієт і тканин; Аналіз 2-метилізоборнеолу (MIB) та геосміну; та статистичного аналізу, зверніться до оригінальної публікації.

Результати і обговорення

Результати щодо валового виходу риби (рис. 2), чистого врожаю риби, приросту ваги та відсотка риби, що перевищує 454 грами, були значно вищими при обробці 27,7 відсотка ДП, ніж при обробці 22,5 відсотка ДП, тоді як лікування 32,3% ДП було проміжним. Після того, як пробні дієти були згодовані, нахил кривої росту для риб, які годували 27,7 відсотками дієти з DP, був значно більшим, ніж у риб, що годувались із 22,5% дієти для DP (3,56), тоді як нахил для 32,3% дієти для DP крива зростання була проміжною (рис. 3). Середня кінцева вага була значно нижчою, а FCR була значно вищою при лікуванні 22,5 відсотка ДП, ніж при інших двох обробках, які не відрізнялись.

Рис. 2: Середній урожай ваги гібридної тилапії у відкритих резервуарах для виробництва технології біофлоки. Носії з різними літерами суттєво відрізняються (P ≤ 0,05). Рис. 3: Зростання (середнє значення ± SE) гібридної тилапії у відкритих резервуарах з виробництва технології біофлоку, що харчуються дієтами, що містять один із трьох рівнів засвоюваного білка (DP).

Загальний азот і фосфор, розмір печінки (HSI) та співвідношення м’язів при лікуванні 27,7 відсотка DP були проміжними до інших двох методів лікування, які суттєво відрізнялись. Щоденний раціон корму суттєво не відрізнявся між дієтами і становив у середньому 158 грамів на кубічний метр, 162 грами на кубічний метр та 154 грами на кубічний метр для обробок ДП 22,5 відсотка, 27,7 відсотка та 32,3 відсотка відповідно. Всі інші змінні реакції не залежали від засвоюваного білка в раціоні.

Це перший звіт про оцінку впливу вмісту білка в їжі на продуктивність гібридної тилапії у фотоавтотрофно-хемоавтотрофній системі BFT, а результати вказують на те, що засвоюваний в раціоні білок може бути зменшений з 32,3% до 27,7%. Відсотків без негативного впливу на виробництво тилапії, але зменшення з 27,7 відсотка до 22,5 відсотка ДП спричинило значне зменшення приросту та врожайності тилапії. Таким чином, лише коли засвоюваний білок зменшився з 32,3 до 27,7 відсотка, випас в біофлоці тилапією виявився замінником дієтичного білка.

Відсутність суттєвих відмінностей у лікуванні хлорофілом доСередні та середні концентрації TSS дозволяють припустити, що якість та кількість біофлоки були однаковими між обробками, що, розглядаючи разом із однаковими кількостями корму, що застосовується між обробками, свідчить про те, що харчування, доступне при 22,5 відсотках лікування ПД, може бути недостатнім для швидкого підтримання зростання.

Біофлок, отриманий з гетеротрофних бактерій, містить, на основі сухої речовини, 25 відсотків білка та 7,2 відсотка ліпідів, і хоча його незамінний амінокислотний профіль вказує на те, що він є корисним джерелом білка для тилапії, Met, Arg та Lys є відносно дефіцитними. Проте протоколи управління біофлокою, тобто екзогенне джерело органічного вуглецю та цільове співвідношення C: N, впливають на вміст білка в флофлі, як зазначається у повідомлених значеннях неочищеного білка (на основі сухої речовини), які варіюються від 14,2 до 41,2 відсотка. Тілапія легко споживає біофлоку і утримує від 24 до 32 відсотків азоту з біофлоки, що припускає, що біофлока може замінити частину добового раціону рецептурних кормів.

Однак ступінь того, наскільки біофлока може замінити дієтичний білок, змінюється залежно від стадії життя. Наші результати показали, що засвоюваний білок у складі корму може бути зменшений з 32,3% до 27,7%, коли тилапія вирощується до розмірів ринку.

Значення FCR стали дещо біднішими (збільшились) при найнижчому DP у розмірі ринку тилапії. Гепатосоматичний індекс (HSI), як правило, чутливий показник балансу поживних речовин у раціоні, дещо зріс із зменшенням ФД у цьому дослідженні, тоді як жирові відкладення (IPF) не впливали на три рівні ФД.

Ефективність утримання білка та амінокислот у тилапії, як правило, зростає, тоді як рівень білка в тканинах і, отже, амінокислоти мають тенденцію до зниження у риб із зменшенням дієтичної PD, як це видно з наших результатів. Відмінності в амінокислотному складі м’язів та всього тіла спостерігались головним чином у зниженні концентрації у найнижчому з трьох аналізованих рівнів ФД, хоча величина змін була невеликою (

Цікаво, що серед чотирьох доповнених амінокислот затримка Lys (30 відсотків) та концентрація Lys у м’язах (≈ 1,6 відсотка) повністю не змінювалися рівнем DP у раціоні. Це свідчить про те, що спочатку дієти Lys могли бути обмежувальними. Падіння рівня Lys у всьому тілі на найнижчому рівні DP (з 1,19% до 1,17% до 1,09%), а також подібні спостережувані падіння рівнів у всьому тілі кількох незамінних амінокислот у раціоні нижчого DP виправдовує неадекватність дієти. 22,5 відсотка DP для максимальної врожайності нільської тилапії в BFT. Всі відповідні дослідження, проведені до цього часу на тилапії, виявили, що 22,5% DP є занадто низьким для оптимального виробництва, тоді як близько 25-27% DP здається доцільним для швидко зростаючої тилапії до розміру ринку, якщо особлива увага приділяється формулюванню раціону та годівлі.

Рис. 4: Розподіл частоти гібридної тилапії за розміром ринку під час збору врожаю у відповідь на вміст засвоюваного білка (ДП) у раціоні. Класи розміру дуже малі (VS), малі (S), середні (M), великі (L), дуже великі (VL) та джамбо (J).

Залишається питання, чи можливе подальше зниження білка, між 27,7 відсотка та 22,5 відсотка DP, для виробництва тилапії на ринку в сучасних системах BFT, що управляються аналогічним чином. Для матриці інгредієнтів, використаної в нашому дослідженні, ми виявили, що Іль є четвертим обмежуючим фактором замість Arg. Крім того, концентрація Arg в тілі та м’язах не помітно змінювалася (≤ 0,04%) у відповідь на дієтичне лікування. вивчення. По-друге, ми зосереджуємось на ідеальних концентраціях білка для обмеження амінокислот при кожному зниженому рівні DP, а не на більш високому рівні DP, як в інших дослідженнях.

Повідомлялося про наявність забрудненої MIB та геосміну тилапії для риб, вирощених у ставках та в РАН, але попередніх повідомлень про тилапію, вироблену в системі біофлоки, не було знайдено. Динаміка MIB водного резервуару та геосміну у цьому дослідженні була подібною до тієї, що спостерігалась у попередніх дослідженнях на канальних сомах у нашій системі виробництва біофлоки. Найвища середня концентрація MIB (47,3 нг/л) та геосміну (211,1 нг/л), яка спостерігалася при лікуванні PD 27,7 відсотка на 141 день, була менше> 700 нг/л MIB та> 2000 нг/л геосміну що може траплятися у воді із земляного сому на півдні США.

Незважаючи на перетворення поживних речовин, що відбулися в седиментаційній камері, концентрація азоту та фосфору в системі BFT залишалася високою завдяки кругообігу поживних речовин. Потрібні додаткові дослідження для оптимізації видалення азоту (денітрифікація) та фосфору (біологічне) для мінімізації впливу на навколишнє середовище розряду системи. Також необхідні вдосконалення у формулюванні дієти з використанням ідеальної теорії білків та включення ферментів, що посилюють утримання поживних речовин.

Це перший звіт про оцінку впливу вмісту білка в їжі на продуктивність гібридної тилапії у фотоавтотрофно-хемоутотрофній системі BFT, а результати вказують на те, що засвоюваний у раціоні білок може бути зменшений на 32,3% при 27,7% без негативного впливу на виробництво тилапії.

Перспективи

Очевидний випас біофлори гібридною тилапією, здається, дозволив засвоюваному білку в раціоні впасти до 27,7 відсотка з 32,3 відсотка, не маючи негативних наслідків для виробництва риби. Однак випас біофлоки не компенсував додаткового зменшення раціону до 22,5 відсотка DP, що суттєво зменшило виробництво тілапії та перевело рибу на менші класи за розмірами (рис. 4). Риба, яка годувала 22,5 відсотка дієти з DP, переробляла корм менш ефективно, але зберігала білок настільки ж ефективно, як і та, що годувала 27,7 відсотка дієти з DP, в той час як PRE нижча для їжі, яка годувала рибу, 32,2 відсотка дієти на DP свідчить про надмірний вміст білка в раціоні.

Трава тилапії у біоплівці/корі ватерлінії, яка містила високі концентрації MIB та геосміну, і була основним підозрюваним джерелом цих несмачних сполук у м’ясі риби. Потрібні ефективні заходи для контролю джерел MIB та геосміну для життєздатного виробництва тилапії в системі BFT. Накопичення азоту та фосфору у воді в резервуарах було пов’язано із вмістом білка та фосфору у кормах та високою швидкістю подачі.

Стабільні концентрації твердих речовин та фітопланктону підтримували за допомогою камер для відстоювання бічних потоків. Трансформація нітратів у седиментаційних камерах проводилася за допомогою денітрифікації, яка, здавалося, становила від 25 до 30 відсотків загального азоту в кормі, та за допомогою DNRA. Однак кругообіг поживних речовин між культуральним резервуаром та відстійниками привів до стійких високих концентрацій азоту та фосфору. Потрібні подальші вдосконалення для поліпшення збереження поживних речовин з раціону та оптимізації процесів видалення азоту та фосфору із системи виробництва БФТ.

Тепер, коли ви закінчили читати статтю .

Ми сподіваємось, ви розглянете можливість підтримати нашу місію, щоб задокументувати еволюцію світової аквакультурної галузі та поділитися нашою величезною мережею щотижня, що розширює знання авторів.

Ставши членом Глобального альянсу аквакультури, ви гарантуєте, що вся передконкурентна робота, яку ми робимо за рахунок переваг, ресурсів та заходів учасників (Академія, Адвокат, GAA Films, GOAL, MyGAA), може продовжуватися. Індивідуальне членство коштує лише 50 доларів на рік.