oleh Profesor Simon J Davies FRSB, Editor, Aquafeed internasional, Inggris, Derek Balk dan Melissa Jolly-Breithaupt, FHR Biofuels &Bahan Nutrisi Spesialis, Flint Hill Resources LLC, Amerika Serikat
Latar belakang
Pencarian protein alternatif dalam akuakultur semakin penting, terutama karena ekspansi industri yang cepat dan kendala yang dikenakan pada bahan laut seperti tepung ikan dan bahan tanaman darat seperti bungkil kedelai, karena kekhawatiran akan keberlanjutan jangka panjangnya. Pemeliharaan spesies ikan bernilai tinggi menuntut formulasi pakan yang tinggi protein untuk memenuhi kebutuhan nutrisi yang ketat dari ikan ini. Ikan salmon sangat penting, mengingat citra ikonik yang mereka gambarkan dalam budidaya ikan.
Total produksi global salmon Atlantik (Salmo salar) yang dibudidayakan diperkirakan meningkat sekitar tujuh persen pada tahun 2019, menjadi sekitar 2,6 juta ton. Ini menandai tahun ketiga berturut-turut pertumbuhan pasokan yang kuat, menyusul peningkatan sekitar lima persen pada 2018. Tiga kontributor utama ekspansi ini adalah Norwegia, Chili dan Skotlandia.
Diperkirakan bahwa industri salmon global bernilai lebih dari €13 miliar UE (US$14,7 miliar) dan sangat bergantung pada investasi besar dan infrastruktur pendukung yang mencakup platform manufaktur pakan yang mapan. Dalam hal ini, sangat penting kami memeriksa pemanfaatan bahan pakan baru untuk industri yang berkelanjutan untuk memenuhi permintaan konsumen dan angka produksi yang dapat diandalkan. Kisaran pilihannya besar dan salah satu bidang minat aktif tersebut adalah potensi produk sampingan protein yang ditingkatkan dari biji-bijian kering penyuling, dihasilkan dari industri bioetanol.
Sebelumnya, ada banyak minat pada sumber biji-bijian kering penyuling yang lebih tradisional dengan dan tanpa bahan larut sebagai stok pakan untuk berbagai hewan produksi, termasuk ikan sampai batas tertentu, tergantung pada spesies. DDGS dari fermentasi alkohol yang dapat diminum (yaitu distilasi bir dan wiski) digunakan terutama dalam ransum dan masalah kandungan serat yang tinggi membatasi penggunaannya untuk hewan monogastrik, dengan sebagian besar produk sampingan diarahkan ke pakan ternak ruminansia dalam fraksi konsentrat pakan. Beberapa aplikasi dalam aquafeed untuk nila dan ikan mas (Omar, 2009) terbukti cukup berhasil dan dicerna secara efisien oleh spesies ikan omnivora ini, dibandingkan dengan batasan diet pada ikan karnivora seperti trout dan salmon.
Eksploitasi DDGS dan ragi untuk pakan akuakultur kini menjadi penting sebagai strategi untuk menggunakan protein alternatif dan sumber energi tinggi. Relatif sedikit penelitian yang berfokus pada pemberian makanan yang mengandung DDGS dan ragi dengan ikan dan udang air tawar (Stone et al., 2005; Schaeffer dkk., 2009; Zhou dkk., 2010).
Baru-baru ini, ada banyak kemajuan dalam pemrosesan DDGS sebagai konsekuensi dari perluasan industri biofuel di banyak bagian dunia, berdasarkan fermentasi terkontrol jagung dan gandum. Proses ini menghasilkan biomassa yang signifikan dari biji-bijian bekas dan ragi sisa yang dapat dihilangkan seratnya dan dikeringkan menjadi produk giling dengan kandungan protein tinggi dan kandungan asam amino esensial seimbang yang sangat baik. Karya terbaru Goda et al (2019, 2020) telah menunjukkan bahwa DDG protein tinggi yang berasal dari fermentasi jagung untuk biofuel dengan tambahan inklusi enzim bekerja dengan baik dalam diet untuk seabass Eropa (Dicentrarchus labrax).
Salah satu perusahaan terkemuka tersebut adalah FHR Biofuels &Bahan yang berlokasi di Kansas, AMERIKA SERIKAT, dengan produk canggih mereka NexPro yang telah terbukti bermanfaat dalam formulasi pakan untuk spesies ikan budidaya. NexPro memiliki banyak atribut dalam hal profil nutrisinya berupa kualitas dan ketersediaan produk yang konsisten dengan kandungan protein tinggi 50 persen dari ragi gabungan (25%) dan komposit gluten jagung dalam produk tambahan setelah penghilangan etanol. Bahan ini menawarkan kecernaan bahan kering yang unggul, energi dan protein dibandingkan dengan produk DDGS generasi pertama dan merupakan sumber yang sangat baik dari EAA dan lisin dan metionin yang biasanya membatasi bahan pakan turunan tumbuhan lain yang berdiri sendiri dan merupakan alternatif biaya-kompetitif yang terbukti untuk banyak protein terestrial lainnya serta tepung ikan. Selain itu, NexPro memiliki masa simpan dan stabilitas yang sangat baik, karena kadar lemak yang rendah. Atribut ini telah sepenuhnya diuji dalam berbagai kondisi untuk ikan dan lebih banyak pekerjaan sekarang sedang dilakukan untuk memperluas basis pengetahuan kami.
Kami melaporkan percobaan pendahuluan yang dilakukan baru-baru ini untuk mengevaluasi NexPro dalam diet salmon Atlantik pasca-smolt (tahap penumbuh). Studi ini membahas pertumbuhan dan kinerja pemanfaatan pakan di bawah kondisi yang terkendali. Efek tingkat inklusi bertingkat produk ragi (NexPro) pada pertumbuhan, efisiensi pakan, pemanfaatan nutrisi, pigmentasi daging, biokimia darah dan histologi usus dinilai.
Protokol percobaan salmon Atlantik
Lima diet penelitian dirumuskan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, yaitu Satu diet kontrol (Diet 0, Tabel 1) tanpa NexPro diformulasikan untuk memenuhi kebutuhan nutrisi salmon Atlantik (NRC, 2011) dengan empat diet tambahan yang mengandung berbagai tingkat NexPro di 5, 10, masing-masing 15 dan 20 persen.
Bahan dicampur dan diekstrusi menggunakan co-rotating, ekstruder memasak sekrup kembar intermeshing (ZSK-57, Werner &Pfleiderer, Ramsey, NJ, AMERIKA SERIKAT). Minyak ditambahkan ke ekstrudat menggunakan pelapis vakum UAS Canada Inc. (Abbotsford, SM, Kanada). Komposisi terdekat dari diet uji disajikan pada Tabel 2, dianalisis sesuai dengan protokol standar AOAC 2019 dan asam amino esensial juga ditentukan untuk setiap diet.
Salmon Atlantik (Strain St John River; berat badan awal 304.0±10.7g) secara acak ditempatkan pada 35 ikan per tangki yang dipelihara dalam air asin (25ppt) dalam sistem akuakultur resirkulasi (RAS) yang dilengkapi dengan lima belas tangki melingkar berukuran 750 liter. Suhu air dipertahankan pada 14,2±0,6°C dan oksigen terlarut dipertahankan pada saturasi>90 persen. Ini adalah kondisi optimal untuk spesies, memungkinkan untuk pertumbuhan yang sangat baik dan pemanfaatan pakan.
Salmon diberi makan dengan tangan sampai kenyang, tiga kali sehari selama studi 12 minggu. Sampel darah dan sampel usus distal diperoleh dari salmon pada penghentian percobaan makan. Darah dianalisis untuk berbagai indeks hematologis untuk menilai kesehatan dan indikator stres. Bagian usus difiksasi dan diperiksa secara histologis untuk lesi yang disebabkan oleh makanan seperti enteritis dan perubahan morfologi terkait.
hasil dan Diskusi
Ditunjukkan bahwa NexPro memiliki nilai gizi tinggi dan bahan pakan yang dapat diterima untuk salmon Atlantik dan tidak memiliki dampak merugikan yang signifikan terhadap pertumbuhan, asupan pakan ikan salmon, hingga 15 persen tingkat inklusi dalam penelitian ini (Lihat Tabel 3).
Kesenjangan Koefisien Pertumbuhan Termal (TGC) menyatu antara salmon yang diberi makan Kontrol dan Diet D (NexPro-20) selama periode penelitian. Ikan salmon yang diberi Diet C (NexPro-10) memiliki berat badan akhir tertinggi setelah 84 hari (Lihat Gambar 1).
Inklusi tambahan NexPro dalam diet eksperimental salmon Atlantik pasca-berciuman menghasilkan nilai Rasio Konversi Pakan (FCR) sesuai dengan yang diharapkan untuk spesies di bawah kondisi eksperimental yang dihadapi. FCR sangat baik di bawah 1,0 dan bervariasi antara 0,93 dan 0,98 untuk semua perlakuan masing-masing. Tidak ada indikasi perubahan kualitas pelet atau palatabilitas pakan saat disajikan kepada ikan.
Respon pertumbuhan dan asupan pakan tidak secara signifikan didorong oleh kandungan lemak dan/atau protein makanan. Pertunjukan salmon adalah, karena itu, sebagian besar dipengaruhi oleh tingkat inklusi NexPro dalam formulasi diet.
Sangat menarik untuk menemukan bahwa tingkat inklusi NexPro tidak berpengaruh signifikan terhadap komposisi proksimat seluruh tubuh dan kandungan asam amino ikan (Lihat Tabel 4). Protein seluruh tubuh, lemak, abu dan hasil retensi asam amino sejalan dengan data yang dilaporkan dalam literatur (misalnya Shearer et al., 1994; NRC, 2011). Temuan ini sesuai dengan evaluasi salmonid sebelumnya dari DDGS dengan rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) yang dilakukan oleh Overland et al. 2013.
Dalam penelitian kami dengan salmon, komposisi seluruh tubuh, pemanfaatan nutrisi, pigmentasi fillet dan histologi usus sebanding dengan salmon yang diberi diet Kontrol praktis. Warna fillet salmon juga tidak terpengaruh oleh masuknya DDG dan ikan mempertahankan ekspresi pigmentasi yang baik dengan konsistensi di berbagai formulasi diet. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi daging karotenoid secara keseluruhan dan retensi astaxanthin yang ditambahkan ke pakan sebagai pigmen utama tidak ditutupi oleh inklusi NexPro.
Pemeriksaan histologis morfologi usus dengan fokus pada kesehatan usus distal menunjukkan hasil menarik yang mengkonfirmasi netralitas NexPro ketika pengukuran morfometrik diterapkan. Kami tahu dari pengalaman bahwa kategori tertentu dari bungkil kedelai dapat menyebabkan enteritis usus distal pada ikan salmon, terutama pada ikan salmon, karena berbagai faktor anti-nutrisi hadir dalam kedelai seperti saponin dan polisakarida non-pati dan, bersama, efek ini dapat sinergis menyebabkan reaksi inflamasi lokal dan lesi.
ANF ini tidak ada dalam DDG Protein Tinggi dan tidak memiliki efek merusak pada kesehatan usus salmon. Ini ditunjukkan dengan jelas pada Gambar 2, menggambarkan baik penampang usus distal sehat yang khas dari ikan yang diberi makan NexPro dan contoh enteritis dalam gambar komparatif dari wilayah usus distal salmon Atlantik yang diambil sampelnya pada akhir percobaan. Selain itu, Tabel 5 memberikan data tentang panjang dan lebar masing-masing lipatan mukosa salmon tanpa efek samping yang dicatat dari peningkatan NexPro pada morfometrik usus secara keseluruhan.
Ringkasan
penggabungan ke dalam formulasi diet salmon Atlantik standar mampu mempertahankan pertumbuhan dan efisiensi pakan yang berkontribusi pada protein makanan dan asimilasi energi. Tidak ada indikasi efek merugikan dari penggabungan ke dalam diet pada indeks darah atau parameter metabolisme yang berkaitan dengan status kesehatan dan stres salmon di bawah kondisi eksperimental. Nilai-nilai ini berada dalam kisaran normal untuk salmon Atlantik yang dibudidayakan, menunjukkan bahwa homeostasis metabolik dan fisiologis tidak terganggu selama masa percobaan. Hasil serupa untuk inklusi yang berhasil dari HPDDG protein tinggi dilaporkan untuk seabass Eropa oleh Goda et al, 2019 dan 2020. Jin dkk. 2014 juga tidak menemukan kerugian dan kinerja yang sangat baik dari Juvenile Red Seabream (Pagrus mayor) ketika diberi makan tingkat yang sama dari biji-bijian penyuling berbasis beras, seperti dalam evaluasi salmon ini.
Kemungkinan bahwa perluasan industri biofuel etanol secara terus-menerus akan memberikan keluaran DDGS yang stabil dan berkembang dan peningkatan teknologi pemrosesan akan memberikan peluang ekonomi yang menarik untuk tingkat inklusi yang optimal dalam pakan ternak. Protein baru ini menawarkan produk generasi berikutnya untuk nutrisi hewan dengan akuakultur menjadi agenda utama. Pekerjaan ini menegaskan kelayakan untuk memasukkan hingga 15 persen NexPro dalam pakan untuk salmon dan memenuhi ekspektasi pertumbuhan dan pemanfaatan pakan untuk mengisi 'kesenjangan protein' yang terus meningkat.
Pekerjaan di masa depan akan diarahkan ke pengoptimalan lebih lanjut untuk berbagai tahap pengembangan dan studi yang akan melibatkan penilaian panel rasa untuk nilai eceran dan penerimaan konsumen. Penggunaan NexPro kemungkinan akan memiliki signifikansi positif bagi kesejahteraan ikan, terutama dalam hal kinerja gastrointestinal dan peningkatan penyerapan nutrisi, dibandingkan dengan kedelai dan bahan tanaman lainnya, karena berbagai komponen terkait ragi. Gudang bahan-bahan bernilai tinggi dapat memberikan kontribusi besar pada strategi formulasi biaya terendah untuk mengurangi penggunaan konsentrat tepung ikan dan protein kedelai.
Strategi selanjutnya adalah menentukan apakah NexPro dapat memperkuat sistem kekebalan salmon dengan meningkatkan antarmuka mukosa usus dan melakukan tantangan penyakit untuk menguji fungsionalitas potensialnya dalam makanan. Berbagai patogen akan dipilih sebagai fungsi dari kemungkinan mode aksi NexPro pada tingkat metabolisme dan fisiologis salmon Atlantik selama tahap penting dalam produksi. Akan sangat menarik untuk dieksplorasi jika produk tersebut dapat secara positif memodulasi mikrobioma usus dan mempengaruhi respon imun pada antarmuka mukosa usus.
memiliki, karena itu, potensi yang cukup besar sebagai bahan pakan pilihan untuk ikan budidaya dan salmon Atlantik merespon dengan baik sebagai spesies karnivora yang khas. Ini cocok untuk spesies ikan laut lainnya seperti seabass, seabream dan flounder. Ini juga merupakan bahan yang lebih berkelanjutan ketika seseorang mempertimbangkan siklus ekonomi dan persyaratan untuk pengelolaan sumber daya lingkungan dalam perluasan akuakultur global. Ini akan memiliki keuntungan biaya dan nilai tambah dalam diet ikan budidaya.
*Pekerjaan ini dilakukan oleh Flint Hill Resources LLC sebagai bagian dari strategi untuk mengembangkan NexPro dan memvalidasi produk untuk spesies ikan dan udang yang berbeda untuk diet akuakultur.
