oleh Profesor Simon J Davies, Editor Akuakultur internasional, Profesor Emeritus, Universitas Harper Adams.
&Derek Balk dan Melissa Jolly-Breithaupt, Sumber Daya Flint Hills, Amerika Serikat
Produksi ikan trout pelangi memberikan kontribusi yang signifikan terhadap industri ikan salmon global dan merupakan spesies ikonik yang bernilai tinggi dan dapat diterima. Hal ini dipelihara secara ekstensif di banyak daerah beriklim dunia seperti di Amerika Serikat, Kanada, Norway, Denmark, dan Inggris dan di sebagian besar wilayah Eropa dan wilayah Amerika Latin seperti Meksiko dan, Chili serta di beberapa bagian Australia.
Pasar ikan trout pelangi global diperkirakan bernilai US$3, 524,08 juta pada tahun 2018 dan diproyeksikan mencapai US$4, 998,19 juta pada tahun 2025, pada CAGR 5,14 persen selama periode 2018 hingga 2025 dengan mencapai produksi lebih dari satu juta ton.
Ikan trout pelangi adalah ikan karnivora dan membutuhkan makanan yang mengandung protein dan energi tingkat tinggi seperti minyak (biasanya 45 dan 25 persen) dalam pakan komersial. Akibatnya, produksi aquafeed harus terus berkembang untuk memenuhi permintaan. Formulasi pakan untuk ikan salmon secara tradisional mengandalkan tepung ikan untuk menyediakan sebagian besar protein makanan. Meskipun total penggunaan tepung ikan dalam pakan budidaya meningkat setiap tahun sampai 2007-08, persentase tepung ikan dalam formulasi pakan telah menurun untuk sebagian besar spesies antara 35 dan 50 persen (Tacon dan Metian, 2008). Bahan pakan alternatif seperti bungkil kedelai, konsentrat protein kedelai, makanan kanola, konsentrat protein kanola, makanan gluten jagung, makanan biji kapas, kacang polong, dan tepung gluten gandum telah diselidiki untuk menggantikan tepung ikan dan mengurangi biaya produksi ikan (Gatlin et al, 2007).
Terutama, banyak bahan protein yang berasal dari tumbuhan mengandung antinutrisi seperti asam fitat dan protease inhibitor yang mengganggu asimilasi nutrisi. Diet berbasis protein nabati mungkin juga mengandung kadar asam amino pembatas yang lebih rendah seperti metionin, lisin dan treonin daripada diet berbasis tepung ikan. Namun, melengkapi EAA yang membatasi dengan sumber kristal dapat mengembalikan tingkat pertumbuhan pada ikan, sampai batas tertentu (Cheng et al, 2003). Konsumen saat ini telah mengangkat masalah etika yang serius tentang keberlanjutan bungkil kedelai, terutama didorong oleh isu deforestasi.
Dari tahun 2000 hingga 2020, industri biorefinery AS telah berkembang 56-209 fasilitas fermentasi skala besar untuk produksi alkohol juga dikenal sebagai etanol dari biji-bijian sereal yang berbeda. Produksi etanol penggilingan kering menghasilkan 3,3 miliar pon minyak penyuling jagung dan 29,4 juta metrik ton biji-bijian penyuling kering pada tahun 2020 (Asosiasi Bahan Bakar Terbarukan, 2020).
Di antara semua produk DDG dari biji-bijian yang berbeda, DDGS jagung adalah yang dominan. DDGS jagung diproduksi di pabrik etanol dengan menggunakan metode giling kering (Overland et al, 2013). DDGS konvensional mengandung protein kasar tingkat sedang (24 -32 persen) dibandingkan dengan tepung ikan dan produk protein kedelai dan memiliki lebih sedikit fosfor dibandingkan tepung ikan (Gatlin et al, 2007).
Penggunaan DDGS telah dipelajari dalam diet banyak spesies akuakultur termasuk rainbow trout (Cheng et al., 2003; Cheng dan Hardy, 2004; Barnes dkk, 2012). Juga, diet yang mengandung 10 atau 20 persen DDGS tampaknya mengurangi pertumbuhan ikan rainbow trout bahkan dengan suplementasi asam amino esensial dan fitase karena kandungan serat yang tinggi (Barnes et al, 2012a).
Dalam studi lain, DDGS dimasukkan dalam diet trout pelangi hingga 22,5 persen tanpa mempengaruhi pertumbuhan ketika lisin dan metionin ditambahkan (Cheng dan Hardy, 2004). Stone et al (2005) menyatakan bahwa jika kandungan protein kasar dapat ditingkatkan dan serat yang tidak dapat dicerna dapat dikurangi, tingkat inklusi DDGS dapat ditingkatkan dalam pakan ikan. Hal ini dapat dicapai dengan fraksinasi dan menghilangkan fraksi yang tidak dapat difermentasi sebelum atau setelah produksi etanol. Fraksinasi pra-fermentasi menciptakan DDG protein tinggi (HPDDG, 42 dan 45 persen protein kasar) telah dievaluasi dalam rainbow trout dengan hasil yang kontras (Barnes et al, 2012; Overland dkk, 2013).
Hasil pemisahan mekanis pasca fermentasi
protein fermentasi NexPro, produk dari Flint Hills Resources yang berbasis di AS, adalah hasil pemisahan mekanis pasca-fermentasi dari produk DDG yang menggunakan teknologi yang dipatenkan yang disebut Produk Bersama Stillage Maksimalkan. Fraksinasi produk pasca-fermentasi memungkinkan proses fermentasi untuk membantu pemisahan dan melemahkan struktur dinding sel dari fraksi berserat dan konsentrasi ragi Saccharomyces cerevisae yang tidak aktif, yang digunakan untuk produksi alkohol.
NexPro® memiliki protein kasar yang unggul (~50 vs ~28 persen), tingkat serat kasar yang lebih rendah dan komposisi nutrisi yang lebih baik dibandingkan dengan DDGS tradisional. Hasil dari, (NexPro®) kemungkinan akan bersaing dengan konsentrat protein kedelai, konsentrat protein jagung, tepung gluten jagung dan ragi bir sebagai bahan dalam formulasi pakan ikan.
Studi ini mengevaluasi NexPro® sebagai sumber protein berkelanjutan dalam pakan ikan rainbow trout dengan mengganti konsentrat protein kedelai (SPC) dalam rangkaian diet seimbang, termasuk bahan-bahan lain dan tepung ikan. Parameter yang dipilih dari penelitian ini meliputi kinerja pertumbuhan, efisiensi pakan, kecernaan dan retensi nutrisi, yang terakhir ini penting dari sudut pandang pengurangan kehilangan nutrisi dari peternakan ikan yang menyebabkan dampak lingkungan (seperti fosfor dan nitrogen).
Flint Hills Resources memasok protein fermentasi jagung NexPro® ke Bozeman Fish Technology Center (BFTC), Bozeman, montana, untuk produksi pakan percobaan seperti yang dijelaskan di bawah ini. Pertama, uji kecernaan dan kemudian uji pertumbuhan dilakukan oleh Institut Penelitian Akuakultur Universitas Idaho, khususnya Hagerman Fish Culture Experiment Station (HFCES) di Hagerman, Idaho. Produk dianalisis di HFCES untuk komposisi nutrisi.
Komposisi dan aplikasi diet
Pakan eksperimental:Kecernaan nutrisi yang nyata secara in vivo dari NexPro® ditentukan dengan memberi makan kelompok terpisah trout pelangi sub-dewasa diet yang mengandung produk sebesar 30 persen. Diet referensi (batch 10 kg) yang mengandung bahan-bahan praktis dan 0,1 persen penanda inert yang tidak dapat dicerna (yttrium oksida) disiapkan di HFCES. Diet uji yang mengandung 30 persen NexPro® dan 70 persen campuran diet referensi berbasis bahan kering telah disiapkan. Kedua diet tersebut dibuat pelet dingin dengan pabrik pelet California yang dilengkapi dengan die empat milimeter. Pelet dikeringkan dalam pengering udara paksa pada suhu 35 ° C selama 48 jam. Sampel dari setiap diet diambil untuk komposisi proksimat dan analisis mineral, termasuk analisis itrium.
Pemeliharaan ikan dan sistem pemberian makan:Ikan trout pelangi dari induk in-house HFCES (strain House Creek) digunakan untuk penelitian ini. Dua puluh lima ikan (~250 g) ditebar dalam empat tangki 145-L, masing-masing disuplai dengan mata air 12 L min-1 suhu konstan (15 °C) yang disuplai secara gravitasi ke laboratorium pemeliharaan ikan.
Masing-masing referensi dan diet uji secara acak ditugaskan ke dua tangki ikan. Ikan diberi makan makanan masing-masing dua kali sehari, pada pukul 0830 hingga 0900 dan 1530 hingga 16:00 hingga kenyang selama satu minggu. Pada hari ke 4 dan 8, ikan di setiap tangki dibius ringan menggunakan trikain - metanasulfonat (MS-222, 100 mg L-1, buffer hingga pH 7.0), dikeluarkan dari air selama 30 sampai 60 detik, dan feses dikeluarkan dengan lembut menggunakan tekanan ringan pada perut dekat ventilasi, proses yang disebut 'pengupasan'.
Pakan percobaan:Semua pakan percobaan untuk percobaan pertumbuhan diformulasikan dengan perangkat lunak formulasi pakan (WinFeed 2.8, Cambridge, Inggris) setelah data kecernaan nutrisi tersedia untuk NexPro®.
Diet kontrol ditambah lima pakan percobaan diformulasikan untuk mengandung 40 persen protein yang dapat dicerna dan 17,2 MJ/kg energi yang dapat dicerna, tiga persen lisin dan ~0,8 persen fosfor yang dapat dicerna (dasar apa adanya).
Pakan diformulasikan sebagai berikut:
Diet 1:Kontrol – tingkat standar tepung ikan dalam pakan ikan trout komersial:Diet 2 hingga 5 (25 hingga 100 persen penggantian tambahan SCP dengan NexPro®); Diet 6:25 persen penggantian SPC dengan ragi bir kering (BY) berdasarkan protein kasar.
Semua diet memenuhi atau melampaui persyaratan nutrisi minimum ikan rainbow trout (NRC, 2011). Ragi bir kering (Saccharomyces cerevisiae) juga diuji dengan mengganti 25 persen SPC berbasis protein kasar untuk membandingkannya dengan kontrol dan diet dengan NexPro® menggantikan 25 persen SPC berbasis protein kasar. Pakan diproduksi dengan pelet ekstrusi mirip dengan teknologi produksi pakan ikan komersial. Komposisi nutrisi produk uji disajikan pada Tabel 1. Kandungan protein kasar NexPro® (50,87 persen) lebih tinggi daripada DDGS (28,36 persen) sedangkan lemak kasar lebih rendah pada NexPro® (4%) daripada DDGS (11,6 %). Kandungan energi lebih tinggi di DDGS daripada di NexPro®.
Perkiraan komposisi dan kandungan energi pakan yang digunakan dalam uji pertumbuhan disajikan pada Tabel 4, sedangkan komposisi mineral dari ransum disajikan secara as-fed pada Tabel 5.
Ikan dan makanan:Benih trout pelangi, menetas dari telur yang dibeli dari sumber komersial (TroutLodge, musim panas, WA) digunakan dalam penelitian ini. Tiga puluh ekor ikan (berat rata-rata awal:15,6 g) ditebar ke masing-masing 18 ekor, tangki 145-L. Setiap tangki disuplai dengan 10 sampai 12 L/menit dari mata air bersuhu konstan (15 °C) yang disuplai secara gravitasi ke laboratorium pemeliharaan ikan.
Dalam desain acak lengkap, masing-masing dari enam diet eksperimental secara acak ditugaskan ke tangki rangkap tiga dalam sistem laboratorium untuk memperhitungkan efek posisi tangki. Setiap diet diberi makan dengan tangan ke masing-masing tangki ikan hingga kenyang, tiga kali per hari dan enam hari per minggu selama 12 minggu. Fotoperiode dipertahankan konstan pada 14 jam terang:10 jam gelap.
Komposisi terdekat (kelembaban, protein, lemak dan abu) pakan, sampel seluruh tubuh ikan dan feses ditentukan menggunakan prosedur AOAC (2002).
Perhitungan koefisien kecernaan yang jelas dari makanan
Koefisien cerna semu (ADC), untuk diet dan NexPro®, untuk bahan kering, bahan organik, protein, lemak, energi dan mineral, (termasuk fosfor), dihitung menggunakan rumus yang dijelaskan oleh Bureau et al. (2002):Menggunakan data bobot hidup dan konsumsi pakan, dan indeks dihitung oleh Hardy dan Barrows (2002)
Analisis statistik data:Data diuji untuk normalitas dan homogenitas varians sebelum analisis varians satu arah (ANOVA). Bila diperlukan, data ditransformasikan untuk mencapai distribusi normal dan dilakukan uji Tukey's HSD untuk memisahkan rata-rata pada tingkat signifikansi P<0,05. Dalam kasus varians yang tidak homogen, ANOVA Welch dilakukan. Jika ditemukan perbedaan yang signifikan, Tes Tukey, yang sesuai dengan tes Games-Howell, dilakukan untuk memisahkan sarana. Dalam kasus distribusi tidak normal, uji Kruskal-Wallis non-parametrik dilakukan. Semua uji statistik dilakukan dengan perangkat lunak SAS 9.3.
Rasio konversi pakan sangat bagus
Dalam uji kecernaan, komposisi nutrisi dari pakan acuan yang digunakan untuk uji kecernaan disajikan pada Tabel 2. Pakan tersebut mengandung 44,7% protein kasar dan 17,8% lemak kasar yang merupakan tipikal diet yang digunakan untuk uji pertumbuhan di laboratorium kami. Koefisien kecernaan nutrisi untuk DDGS pada ikan rainbow trout disajikan pada Tabel 3. Meskipun kecernaan bahan kering (50,5 persen) lebih rendah, kecernaan protein kasar sangat baik (86,4 persen). ADC untuk energi sedikit rendah (59,6%). Mineral terutama Mg, P, K, Cu dan Zn sangat mudah dicerna.
Dalam percobaan pertumbuhan, remaja trout pelangi diberi makan makanan yang mengandung tingkat bergradasi NexPro® (NXP) dan satu tingkat ragi bir selama 12 minggu. Ikan siap menerima diet eksperimental. Keseluruhan, ikan yang kuat tanpa kelainan atau cacat. Indeks pertumbuhan dan pemanfaatan pakan ikan disajikan pada Tabel 6.
Rata-rata berat akhir ikan berbeda nyata antar kelompok pakan (P<0,05). Ikan yang diberi diet 75NXP (240 g) memiliki bobot akhir yang jauh lebih tinggi daripada yang diberi diet BY (217 g). Namun, tidak ada perbedaan yang signifikan dalam berat akhir antara ikan yang diberi pakan NexPro®.
Pertambahan berat badan tertinggi pada ikan yang diberi diet 75NXP (224 g/ikan) dibandingkan dengan ikan yang diberi diet BY (202 g/ikan) dan keduanya berbeda nyata. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam persen kenaikan berat badan, laju pertumbuhan spesifik, indeks pertumbuhan harian, bertahan hidup, konsumsi pakan ikan atau FCR di antara kelompok perlakuan diet setelah 12 minggu pemberian pakan (P>0,05).
Rata-rata persen kenaikan berat badan adalah yang tertinggi di 75NXP (1421) dan terendah di BY (1296). Tingkat pertumbuhan spesifik berkisar dari 3,14 persen/hari (BY) hingga 3,24 persen/hari (75NXP). Kelangsungan hidup tinggi pada semua kelompok perlakuan diet (93,3 hingga 100 persen) pada akhir 12 minggu. Konsumsi pakan per ikan bervariasi dari 179 g (BY) hingga 209 g (100NXP) sedangkan konsumsi pakan harian berkisar antara 1,83% berat badan/hari (75NXP dan BY) hingga 2,02 persen berat badan/hari (100NXP).
Rasio konversi pakan sangat baik untuk semua pakan (0,87-0,97). Rasio efisiensi protein secara signifikan lebih rendah pada ikan yang diberi pakan 100NXP (2,20) dibandingkan dengan ikan yang diberi pakan lain (2,33-2,39). Faktor kondisi ikan tinggi di seluruh diet (1,55 hingga 1,63) dan tidak berbeda nyata di antara perlakuan diet.
Komposisi proksimat seluruh tubuh dan komposisi mineral ikan yang diberi pakan percobaan disajikan pada Tabel 7. Ini tidak berbeda secara signifikan antara perlakuan diet (P>0,05). Fosfor berkisar dari 0,365 persen (75NXP) hingga 0,40 persen (Kontrol) dan menurun saat level HP 330 meningkat dalam makanan. Tingkat zat besi seluruh tubuh bervariasi dari 14,5 ppm sampai 18,3 ppm. Tingkat seng bervariasi dari 21,3 ppm (25NXP) hingga 31,0 ppm (100NXP).
Retensi nutrisi juvenil rainbow trout yang diberi pakan percobaan selama 12 minggu disajikan pada Tabel 8. Tidak ada perbedaan yang signifikan antara kelompok diet untuk retensi lemak dan protein (P>0,05). Retensi lemak berkisar dari 71,62 persen (100NXP) hingga 82,3 persen (Kontrol).
Retensi protein dalam rainbow trout berkisar antara 37,8% (100NXP) hingga 40,8% (50NXP). Retensi energi secara signifikan lebih tinggi pada kelompok Kontrol (45,3%) dan 75NXP (46%) dibandingkan kelompok 100NXP (40,8%). Nilai retensi kalsium (18,6-23,1 persen) dan fosfor (26,4-29,8 persen) tidak berbeda nyata antara perlakuan diet (P>0,05).
Kandidat yang sangat baik sebagai sumber protein dalam pakan ikan
protein fermentasi jagung, menjadi kombinasi dari protein jagung pulih dan ragi bekas, kaya akan protein dan memberikan profil asam amino yang lebih baik daripada makanan gluten jagung tradisional, terutama lisin. NexPro® memiliki kandungan karbohidrat dan serat kasar yang lebih rendah daripada DDGS. Lebih-lebih lagi, kandungan mineral seperti fosfor, besi dan seng secara substansial lebih tinggi di NexPro® daripada di DDGS. NexPro® juga berbeda dari biji-bijian penyuling kering protein tinggi karena diproduksi setelah produksi etanol sedangkan HPDDG diproduksi melalui fraksinasi sebelum produksi etanol. NexPro memiliki protein kasar yang lebih tinggi (50 vs. 45 persen) daripada HPDDG tetapi memiliki tingkat lisin yang sedikit lebih rendah (1,93 dan 2,1 persen) dan metionin yang serupa (0,83 dan 0,89 persen). Semua karakteristik NexPro® yang menguntungkan ini menjadikannya kandidat yang sangat baik sebagai sumber protein dalam pakan ikan.
Nilai ADC yang diperoleh serupa atau lebih tinggi dari nilai yang diperoleh Cheng dan Hardy (2004) untuk kategori proksimat DDGS yang berbeda dan digunakan untuk formulasi pakan yang digunakan untuk uji pertumbuhan nanti. Penelitian ini mengevaluasi NexPro® sebagai pengganti konsentrat protein kedelai dalam diet ikan rainbow trout sementara kadar tepung ikan, protein hewani lainnya, dan bungkil kedelai dijaga konstan untuk menghindari efek pengganggu dari tingkat variabel sumber protein lainnya.
Ikan tumbuh dengan baik dengan FCR rendah (0,87 hingga 0,97) mirip dengan apa yang umumnya kita amati dengan diet komersial yang baik yang digunakan di laboratorium kami. Meskipun perbedaan yang signifikan dalam berat akhir atau berat badan per ikan ada di antara perlakuan diet, persen berat badan atau tingkat pertumbuhan spesifik tidak berbeda secara signifikan. Juga, tidak ada perbedaan antara kontrol dan diet yang mengandung NexPro® dalam hal kinerja pertumbuhan. Temuan serupa juga diperoleh Cheng dan Hardy (2004), ketika 22,5 persen DDGS dimasukkan dalam diet rainbow trout dengan suplementasi lisin dan metionin dan menggantikan 75 persen tepung ikan.
This study also corroborates with the findings of Overland et al (2013) who successfully replaced a mixture of plant proteins such as SPC, sunflower meal and rapeseed meal with 22.5 and 45 an excellent candidate as a protein source in fish feed high protein dried distiller's grain (HPDDG) in the diets of 143 g rainbow trout.
In their study, just like in the present study, fishmeal level was constant across the diets (~21 percent). In another study with 34 g rainbow trout, similar results were obtained when 10% or 20% HPDDG was included by replacing fishmeal in the diets (30-40 percent fishmeal) but supplementing essential amino acids including lysine and methionine (Barnes et al, 2012).
Rainbow trout fed the highest level of NexPro (24 percent, 100NXP) tended to consume more feed even though not significantly more than the control group. As the level of NexPro® increased (0-24 percent) in the diet, feed intake appeared to increase marginally indicating no palatability issue associated with tested levels of NexPro®. Namun, protein efficiency ratio (weight gain per unit protein consumed) of fish was significantly lower in the 100NXP group than the other dietary groups.
Protein retention was numerically lower and energy retention was significantly lower in the 100NXP group than in the control group. The results suggested that when fish were fed the highest level of NexPro® (24%), they tended to eat more but not utilise the nutrients as efficiently as the control group. This is in contrast to the findings of Overland et al. (2013) who observed no differences in feed intake with 22.5 or 45 percent HPDDG in the diets of rainbow trout.
Juga, they did not see significant differences in protein or energy retention among the dietary treatments despite a decrease in protein digestibility and an increase in energy digestibility. Secara umum, protein and phosphorus retention were higher across the treatments in that study than in the present study due to lower dietary crude protein and phosphorus levels in the earlier study. Dalam studi itu, HPDDG replaced a mixture of SPC, sunflower meal and rapeseed meal whereas NexPro® replaced only SPC in the present study. Soy protein concentrate is a highly digestible protein (90-95 percent crude protein digestibility).
Even though NexPro® replaced SPC in terms of digestible protein incrementally in the diets in the present investigation, the values used were actually of DDGS in the absence of digestibility values for NexPro®. Corn co-products' quality and nutrient profile vary widely due to the grain source and processing methods employed (Liu, 2011; Welker et al, 2014) but NexPro® has consistently uniform quality control and specifications.
Brewers' yeast in the diet (6.9 percent) reduced the weight but not the growth rate of fish as compared to control diet. It might have slightly reduced the palatability of the diet causing marginally lower feed intake that was not apparent during feeding of fish.
Singkatnya, NexPro® corn fermented protein can effectively replace SPC up to 100 percent in a rainbow trout diet without significantly affecting growth performance or feed efficiency.
An inclusion at 18 to 24 percent in the diet in the presence of other good quality protein sources was deemed to be optimal under the trial conditions. NexPro® is a viable solution for mitigating the 'protein gap' in advanced trout feeds for a sustainable trout industry. The relative prices of NexPro® and SPC and effects of NexPro® on feed conversion ratio will likely dictate decisions by feed formulators as to appropriate levels of SPC and/or NexPro® in rainbow trout diet formulations.
