oleh Roberto Acosta, Yoav Rosen dan, Ra'anan Ariav, fibro Aqua, Perusahaan Kesehatan Hewan phibro, Ekuador dan Fibro Aqua, Perusahaan Kesehatan Hewan phibro, Israel
Produksi makanan laut terus meningkat sejak akhir tahun 80-an karena kontribusi sektor perikanan budidaya. Lebih-lebih lagi, kebutuhan akan jenis budidaya seperti ikan, kerang, dan krustasea diperkirakan akan terus berkembang dalam waktu dekat.
Untuk memenuhi prediksi permintaan makanan laut ini, sektor akuakultur perlu mengembangkan solusi inovatif dan ramah lingkungan yang meningkatkan kelangsungan hidup dan pertumbuhan spesies budidaya, sekaligus mengurangi biaya produksi.
Pakan budidaya memainkan peran penting pada kinerja dan kesehatan spesies budidaya, dan menyumbang sebagian besar biaya produksi. Dia, karena itu, penting untuk terus mengembangkan pakan yang meningkatkan efisiensi pakan, meningkatkan kesehatan hewan, dan menghasilkan lebih sedikit limbah.
Pakan aditif telah memainkan peran penting untuk meningkatkan aquafeeds. Saponin, contoh, adalah aditif pakan penting dan mapan dalam budidaya makanan laut. Dalam artikel ini, efek menguntungkan dari saponin sebagai aditif pakan dieksplorasi, dengan penekanan khusus pada penggunaannya untuk budidaya udang putih Pasifik (Penaeus vannamei), yang mewakili sekitar setengah dari produksi budidaya krustasea (53%).
Efek saponin untuk meningkatkan penyerapan nutrisi, kapasitas pencernaan, dan kinerja pertumbuhan dibahas bersama dengan efek positif saponin pada sistem kekebalan udang dan ketahanannya terhadap patogen. Lebih-lebih lagi, penggunaan saponin untuk mengurangi beban nutrisi limbah budidaya udang juga ditinjau.
Akuakultur:Status dan tren global
Produksi akuakultur adalah sektor produksi pangan yang tumbuh paling cepat dan bertanggung jawab atas peningkatan besar dalam pasokan makanan laut untuk konsumsi manusia, terutama sejak akhir 80-an ketika produksi tangkapan laut global mengalami stagnasi. Menurut laporan terbaru yang diterbitkan pada tahun 2018 oleh Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa, akuakultur mewakili 47 persen dari total produksi makanan laut global pada tahun 2016 dengan 80 juta ton terdaftar dalam catatan FAO.
Lebih-lebih lagi, 30,1 juta ton tanaman air dan 37, 900 ton produk non-makanan dibudidayakan. Total perkiraan nilai penjualan pertama dari produksi akuakultur global pada tahun 2016 berjumlah hingga US$243,5 (FAO, 2018) dan 19, 271 ribu akun petani untuk statistik ketenagakerjaan global.
Di antara kelompok utama produksi makanan laut, krustasea terdiri dari 9,8 persen dari produksi akuakultur dunia, dengan total 64 spesies yang dibudidayakan. Kelompok lain termasuk finfish dan kerang yang mewakili 67,6 persen dan 21,4 persen spesies budidaya, masing-masing.
Spesies utama krustasea yang dibudidayakan adalah udang, udang karang, dan kepiting, spesies yang paling umum diproduksi adalah udang putih Pasifik (Penaeus vannamei) yang mewakili lebih dari setengah produksi krustasea (53%). Lima spesies krustasea teratas yang tersisa adalah udang karang rawa merah (Procambarusclarkii, 12%), kepiting sarung tangan Cina (Eriocheirsinensis, 10%), udang windu (Penaeus monodon, 9%, udang sungai oriental (Macrobrachiumnipponense, 4%) dan udang galah (Macrobrachiumrosenbergii, 3%). Produksi udang laut jelas mendominasi budidaya krustasea, terutama terjadi di negara-negara Asia dan Amerika Latin, termasuk Cina, Vietnam, Indonesia, India, Ekuador dan Thailand.
Saat ini, permintaan global untuk makanan laut terus tumbuh secara signifikan karena berbagai faktor sosial dan ekonomi, yaitu, pertumbuhan populasi, pendapatan meningkat, dan peningkatan distribusi rantai pasokan dari produsen ke konsumen akhir. Konsumsi per kapita meningkat rata-rata 1,5 persen per tahun sejak 1961, naik dari 9,0 kg pada tahun 1961 menjadi sekitar 20,5 kg pada tahun 2017.
Perdagangan makanan laut untuk konsumsi manusia dan tujuan non-pangan (misalnya pakan ternak, farmasi, nutraceutical, kosmetik, antara lain) memainkan peran utama dalam pembangunan ekonomi, terutama di negara berkembang, mendorong berbagai industri dan kegiatan seperti manajemen sumber daya, pembangunan infrastruktur dan peralatan, riset dan teknologi, dan pengolahan makanan.
Untuk memenuhi permintaan dan memenuhi Agenda 2030 PBB untuk Pembangunan Berkelanjutan, industri akuakultur memiliki peluang untuk meningkatkan keberlanjutannya mengingat dunia yang terus berubah.
Dengan demikian, tren masa depan untuk produksi akuakultur termasuk (i) pengurangan penggunaan antibiotik untuk mengurangi perluasan strain mikroba yang resisten, (ii) proliferasi sistem Akuakultur Multi-trofik Terpadu (IMTA) yang mengurangi degradasi lingkungan dan ekskresi nitrogen dan fosfor yang berlebihan ke lingkungan, (iii) penyempurnaan formulasi pakan, karena pertanian spesies yang diberi makan terus meningkat dalam kaitannya dengan pertanian spesies yang tidak diberi makan, (iv) dan evolusi sistem dan peralatan akuakultur, meningkatkan produktivitas dan mengurangi potensi dampak lingkungan.
Pakan akuakultur seringkali menyumbang setengah dari total biaya produksi. Dia, karena itu, penting untuk mengembangkan formulasi pakan inovatif dan bahan-bahan baru yang meningkatkan kualitas nutrisi produk makanan laut, terutama dengan meningkatkan efisiensi pakan dan asimilasi metabolik nutrisi, serta mengurangi limbah pakan dengan memperbaiki sistem distribusi pakan dan mendorong upaya ekonomi sirkular.
Ini adalah, memang, salah satu prioritas utama dalam industri akuakultur. Efisiensi pemberian pakan dan profil nutrisi yang lebih baik dapat dicapai melalui penyertaan aditif pakan dalam aquafeeds, berkontribusi pada peningkatan tingkat produksi dan pengurangan terjadinya penyakit menular seperti sindrom bintik putih dan sindrom kematian dini, yang masih menjadi ancaman utama bagi budidaya udang karena menyebabkan kematian massal dan kerugian ekonomi yang besar.
Akhirnya, aditif pakan yang meningkatkan kinerja pencernaan dan mengurangi terjadinya hama dan penyakit berkontribusi pada penurunan stres hewan dan, karena itu, meningkatkan kesejahteraan hewan di fasilitas budidaya. Di bagian berikutnya, kami menyoroti pentingnya aditif pakan dalam budidaya.
Pentingnya bahan tambahan makanan dalam budidaya:Kasus spesifik saponin
Intensifikasi produksi perikanan budidaya bukan tanpa tantangan, karena dapat menyebabkan kondisi budidaya yang kurang optimal yang menyebabkan stres hewan dan kualitas air yang buruk, yang membatasi kinerja pertumbuhan dan kesejahteraan hewan budidaya.
Dengan demikian, aditif pakan umumnya digunakan dalam produksi akuakultur sebagai sarana untuk mengurangi stres, meningkatkan efisiensi reproduksi, meningkatkan status kesehatan individu dan respon imun, dan meningkatkan kinerja pertumbuhan dengan meningkatkan retensi nutrisi, pencernaan, dan asimilasi.
Aditif pakan yang meningkatkan kesejahteraan hewan sangat relevan untuk budidaya udang karena udang tidak memiliki sistem kekebalan adaptif dan hanya mengandalkan kekebalan bawaan untuk melawan patogen dan penyakit. Beberapa contoh aditif pakan termasuk glukan, vitamin C, probiotik, prebiotik, asam organik, nukleotida, karotenoid, asam lemak bioaktif, dan suplemen yang berasal dari tumbuhan.
Saat ini, ada pasar yang berkembang untuk memasukkan senyawa alami ke dalam aquafeeds karena fakta bahwa konsumen akhir lebih memilih makanan dan produk bebas bahan kimia, sekaligus menuntut proses produksi yang ramah lingkungan.
Selain itu, penggunaan bahan sintetis, seperti antibiotik dan hormon, tidak lagi diterima di beberapa negara. Memang, penggunaan antibiotik sebagai pemacu pertumbuhan dalam akuakultur dilarang pada tahun 2006 oleh Uni Eropa (Peraturan 1831/2003/EC). Akibatnya, bahan alami, seperti bahan pakan nabati, sekarang umum digunakan dalam budidaya sebagai suplemen dan juga sebagai pengganti tepung ikan.
Namun demikian, penting untuk digarisbawahi bahwa bahan pakan tanaman harus memenuhi karakteristik nutrisi dan non-gizi tertentu untuk dimasukkan ke dalam pakan air, seperti rendahnya serat, kandungan protein tinggi, profil asam amino yang sesuai, kecernaan nutrisi yang tinggi, serta palatabilitas yang sesuai untuk memaksimalkan penerimaan dan asupan pakan.
Di antara karakteristik non-gizi, ketersediaan, keberlanjutan, harga, kemudahan pengolahan, dan penyimpanan dan fungsionalitas (daya tahan, ekspansi, stabilitas air, penyerapan minyak) adalah fitur penting untuk dievaluasi.
Beberapa tanaman dan ekstrak alga dari lidah buaya, Kunyit, kayu manis, propolis, Echinacea, Bawang putih, teh hijau, jinten, Jahe, pohon kulit sabun, mojave yucca, mikroalga Naviculasp, Spirulina, dan Ulva sp, diantara yang lain, telah diuji dan ditunjukkan untuk efek positif pada tingkat kelangsungan hidup, parameter hematologi dan imun, dan peningkatan performa pertumbuhan ikan dan udang.
Di antara suplemen makanan tersebut, saponin yang diekstrak dari pohon soapbark (Quillajasaponaria) dan Mojave yucca (Yucca schidigera) telah terbukti menjadi bahan yang sangat menjanjikan untuk aquafeeds sebagai pemacu pertumbuhan alami.
Saponin tergolong zat yang memiliki banyak manfaat, terutama dalam parameter kunci seperti asupan pakan, kecernaan nutrisi, fisiologi usus, metabolisme, pertumbuhan, Dan kesehatan. Senyawa ini adalah glikosida tumbuhan alami yang memiliki struktur steroid atau triterpenoid dan memiliki sifat deterjen.
Namun, pada konsentrasi tinggi, penting untuk dicatat bahwa saponin dapat memiliki efek merusak pada hewan air, seperti depresi asupan pakan, penghambatan penyerapan aktif nutrisi, penurunan kesuburan dan penurunan kecernaan protein.
Namun demikian, efek promosi kesehatan, seperti anti karsinogenik, anti-mikroba, penurunan kolesterol, modulasi kekebalan dan aktivitas anti-inflamasi, telah dilaporkan ketika saponin digunakan pada konsentrasi yang lebih rendah dan dalam formula suplementasi pakan yang seimbang.
Efek menguntungkan dari saponin dalam penyerapan nutrisi, kapasitas pencernaan dan kinerja pertumbuhan spesies akuakultur
Salah satu tantangan produksi akuakultur utama adalah pengembangan formulasi pakan yang menggantikan bahan-bahan yang langka dan mahal, seperti tepung ikan dan minyak ikan, dan yang meningkatkan rasio percakapan pakan (FCR) dan kinerja pertumbuhan.
Saponin ditetapkan sebagai suplemen pakan karena terbukti meningkatkan permeabilitas sel mukosa usus halus, sehingga meningkatkan penyerapan nutrisi, khususnya makromolekul. Lebih-lebih lagi, aktivitas seperti deterjen mereka meningkatkan kecernaan karbohidrat dengan mengurangi viskositas.
Stimulasi aktivitas enzim pencernaan seperti amilase, tripsin, protease alkali, leusin aminopeptidase, alkali fosfatase, dan lipase juga telah dilaporkan, bersama dengan peningkatan enzim pernapasan seperti sitokrom c-oksidase. Laporan tersebut menyoroti potensi saponin untuk meningkatkan kecernaan nutrisi, terutama protein dan karbohidrat, sekaligus mendukung proses anabolik dengan meningkatkan metabolisme aerobik.
Beberapa penelitian telah menunjukkan kapasitas saponin untuk meningkatkan kinerja pertumbuhan ikan dan udang budidaya. Sebagai contoh, Pakan yang diberi makan ikan mas yang mengandung saponin Quillaja menunjukkan efisiensi metabolisme yang lebih tinggi dan bobot tubuh rata-rata (meningkat secara signifikan sebesar 37,5 menjadi 73,2%), tingkat pertumbuhan yang lebih cepat (tingkat pertumbuhan spesifik meningkat 0,7 hingga 1,18% per hari), dan peningkatan indeks efisiensi pemanfaatan, termasuk efisiensi konversi makanan, nilai produksi protein, dan perolehan protein sambil secara bersamaan mempertahankan tingkat metabolisme rutin.
Hasil serupa diamati untuk nila Nil, mengungkapkan retensi energi dan konversi lipid secara signifikan lebih tinggi ketika dilengkapi dengan campuran saponin. Suplemen berdasarkan campuran saponin tiga persen, khususnya dari ekstrak Quillaja dan Yucca, menunjukkan efek menguntungkan pada berat badan dan pertambahan panjang, tingkat pertumbuhan dan kelangsungan hidup, dan rasio konversi pakan udang putih Pasifik yang lebih baik, mengarah ke hasil biomassa yang lebih tinggi per tangki dan peningkatan 15 hingga 26 persen dalam total produksi.
Demikian pula, penggunaan diet yang dilengkapi dengan ekstrak Quillaja kaya saponin dan vitamin C, menyebabkan peningkatan 14 persen dalam produksi dan 15 persen peningkatan tingkat kelangsungan hidup udang putih Pasifik, dibandingkan dengan pemberian diet kontrol. Hasil dari studi ilmiah lain juga menunjukkan bahwa FCR meningkat sebesar 23 persen pada udang yang diberi diet suplemen saponin.
Singkatnya, Pakan suplemen saponin memiliki manfaat fungsional yang penting bagi spesies akuakultur, terutama sebagai promotor pertumbuhan dan produk kesehatan usus yang didorong oleh efisiensi pemanfaatan pakan yang ditingkatkan.
Hasil tersebut diduga karena penyerapan nutrisi yang lebih besar yang disebabkan oleh permeabilitas usus yang lebih tinggi dan aktivitas enzim pencernaan yang lebih tinggi yang terkait dengan suplementasi saponin.
Efek menguntungkan dari saponin dalam sistem kekebalan tubuh dan resistensi terhadap patogen
Penyebaran penyakit dianggap sebagai salah satu masalah yang paling besar dalam budidaya udang. Penyakit sering didorong oleh kualitas air yang buruk, kepadatan udang yang tinggi, ketidakseimbangan nutrisi, dan kurangnya pengukuran biosekuriti yang tepat terkait dengan perdagangan hewan yang terinfeksi hidup di antara fasilitas.
Tambak udang rentan terhadap invasi beberapa patogen termasuk protozoa, jamur, dan bakteri. Namun, ancaman terbesar datang dari penyebaran infeksi virus, yang telah menimbulkan kerugian besar di beberapa negara penghasil udang, termasuk di Asia Tenggara (Taiwan, Cina, Indonesia dan India) dan Amerika Selatan (Ekuador, Honduras dan Meksiko).
Lima virus paling signifikan yang mempengaruhi budidaya udang adalah virus infeksi hipodermal dan nekrosis hematopoietik (IHHNV), virus kepala kuning (YHV), Virus sindrom Taura (TSV), virus sindrom bintik putih (WSSV), dan virus myonekrosis menular (IMNV).
Tindakan pencegahan saat ini merupakan pendekatan terbaik untuk mengurangi penyebaran infeksi virus karena tidak ada pengobatan yang efektif untuk wabah pandemi virus di fasilitas budidaya udang. Dengan demikian, sangat penting untuk menjaga kualitas air yang optimal, tetapi juga untuk meningkatkan respon imun udang.
Senyawa imunostimulan, mudah diberikan melalui pakan, dapat menjadi solusi untuk mengurangi masalah penyakit menular dan akibatnya meningkatkan hasil produksi. Imunostimulan didefinisikan sebagai senyawa yang 'meningkatkan respon imun bawaan atau non-spesifik dengan berinteraksi langsung dengan sel-sel sistem, mengaktifkan mereka'.
Beberapa senyawa telah diberikan sebagai imunostimulan di fasilitas budidaya untuk meningkatkan status kesehatan udang, termasuk peptidoglikan, lipopolisakarida, oligosakarida, vitamin, nukleotida, peptida antibakteri, sitokin, probiotik, dan jamu, ekstrak tumbuhan dan alga.
Beberapa cara kerja imunostimulan telah digunakan pada udang penaeid, seperti:(i) meningkatkan fagositosis patogen melalui aktivasi sel fagosit di hemolimfa, (ii) meningkatkan sifat antibakteri dan antiseptik hemolimfa, (iii) mengaktifkan transduksi sinyal dan sistem profenoloksidase.
Lebih spesifik, ekstrak tumbuhan telah dilaporkan untuk meningkatkan sifat kekebalan non-spesifik seperti fungsi leukosit, bertindak melawan spektrum patogen yang luas. Namun demikian, beberapa faktor harus diperhitungkan ketika memberikan imunostimulan karena efisiensinya tergantung pada waktu pemberian, dosis, dan modus tindakan.
Saponin adalah salah satu ekstrak tumbuhan yang telah terbukti meningkatkan respon imun udang dan ketahanannya terhadap patogen. Immune modulation induced by saponins is apparently related to (i) the induction of cytokines like interleukins and interferons, (ii) the formation of complexes between saponins and antigens and their incorporation into cell or endosomal membranes, exposing antigens to cytosolic proteases (which would otherwise be exposed to digestive degradation), and (iii) the inhibition of non-specific processes such as inflammation and monocyte proliferation.
White shrimp contaminated with Vibrio alginolyticus and immersed in saponin solutions showed increased phagocytic activity and greater clearance efficiency, having higher survival rates, proving the immunomodulatory capacity of saponins.
Immune parameters, such as hyaline cells, total haemocyte count, specific α2-macroglobulin activity, respiratory burst, and antioxidant enzyme activity have been shown to increase with saponin supplementation.
Other reports similarly showed the enhancement of bacterial clearance in rainbow trout and the enhancement of chemotactic activity of yellowtail leucocytes. Lebih-lebih lagi, another study carried out using the giant freshwater prawn also showed that saponins can modulate the immune system by increasing total haemocyte count and, akhirnya, increasing disease resistance.
Besides the established immunostimulant effect, saponins have also been shown to be good vaccine adjuvants, to have antifungal properties, to reduce viral replication, and to induce detrimental effects on protozoa due to their detergent effect on cell membranes. Such properties are important to reduce the load of internal parasites in cultured shrimps.
The use of saponins to reduce the nutrient load of shrimp aquaculture effluents
Shrimp aquaculture is one of major sources of pollution in tropical and subtropical coastal areas due to discharges from culture ponds, creating excessive nitrogen loads from cultured animals' excretion as an end product of protein metabolism.
Ammonia, and its intermediate product nitrite, are highly toxic to aquatic animals, including fish and crustaceans and should be kept to a minimum in order to maintain animal welfare and, dengan demikian, maximise shrimp survival.
Water quality deterioration due to excess ammonia is a major issue in shrimp aquaculture and has been associated with collapses in production, mainly due to the rapid spread of diseases and physiological stress.
Lebih-lebih lagi, nutrient excess may lead to the eutrophication of coastal ecosystems, causing mass mortality events. Sebagai contoh, for every ton of cultured fish, 44-to-66kg of nitrogen and 7.2-to-10.5kg of phosphorus waste are produced. Several innovative and technological solutions have been proposed, in order to mitigate the pollution induced by pond effluents, such as IMTA, improved pond design, construction of buffer ponds, and bioreactors or bio-filters, in addition to reduction agents to treat effluent water and reduce water exchange rates.
Namun, the elevated costs of technology, poor planning, and lack of regulation may hamper the use of such innovative methods. Dengan demikian, a straightforward way to reduce the load of nutrients into the coastal environments might be to improve the nutrient composition of feed, given that the dietary requirements and welfare of the animals are still met.
From this point of view, the use of saponins as feed additives is of major interest as plant extracts that contain saponins and glycocomponents are able to bind to ammonia and mediate the conversion of ammonia to nitrite and to nitrate, the latter far less toxic form of nitrogen.
Lebih-lebih lagi, HCO3- may react with ammonia to form urea in the presence of saponins. Yucca extracts have been successfully used in livestock husbandry to control ammonia accumulation in the facilities as well as to reduce odour.
According to this latter study, Yucca extracts can also be used in aquaculture facilities. Bioassays using fish and shrimp in both freshwater and saltwater systems have shown that Yucca and Quillaja extracts reduce ammonia when used as feed additives or liquid extracts for water treatment.
Sebagai contoh, a Yucca extract added at 6mg.L-1 every 15 days to fish and shrimp systems achieved a 58-60 percent reduction in ammonia as compared to a control system. Dalam studi lain, the addition of Yucca extract at 430 mg.L-1 to 30 L tanks in a recirculating water system achieved an 82 percent reduction in ammonia. Tetap, the inhibition of ammonia leaching from feces and feed waste and, karena itu, the reduction of ammonia levels in water was improved when Yucca or Quillaja extracts were used as feed supplement as compared to water treatment solutions.
Kesimpulan
Saponins are important and established feed additives in seafood aquaculture. Keseluruhan, and taking into consideration the positive digestive and growth performance effects particularly observed for Pacific white shrimp, there is overwhelming scientific evidence that saponins can notably contribute to boost shrimp aquaculture production and profitability.
Selain itu, saponins have shown positive effects in the immune system of aquatic species and their resistance to pathogens. The integration of saponins in aquafeeds is, karena itu, a relevant step to improve animal welfare, control infectious diseases, and further advance health management strategies in aquaculture production.
Akhirnya, the use of saponins in feed formulations can help fish and shrimp farmers in ammonia management strategies, thereby contributing to the establishment of environmentally friendly production processes in order to achieve the sustainable development goals enacted by the United Nations for 2030.
Singkatnya, the recognised properties of saponins as growth prometers, immunostimulants, parasitic control, and ammonia reducing agents will certainly help seafood farmers to achieve not only higher production levels and profitability, but also establish effective health management strategies and eco-friendly production processes.
