Смилаемият протеин може да бъде намален, без да се отразява неблагоприятно на производителността на рибата

Използва се производствена система с технология на биофлока (BFT) за интензифициране на производството на аквакултури чрез поддържане на условията за качество на водата, благоприятни за бързия растеж на гъстосемените и интензивно подхранвани културни видове.

В използваната тук външна BFT система поглъщането на водорасли контролира предимно отделяния азот (амоняк-общ азот, TAN) през първите няколко седмици, а след това нитрификацията контролира предимно TAN през останалата част от цикъла на отглеждане.

Tilapia може да консумира тази микробна биомаса, която може да замести протеина във формулираната дажба, увеличавайки общата ефективност на използването на протеини. Много по-късно публикувани изследвания върху производствената система на тилапия BFT се фокусират върху ефикасността на различни видове органични вещества и/или оптималното съотношение въглерод-азот (C: N).

Изненадващо бяха открити само две публикувани проучвания, които оценяват нивата на протеин в формулираната диета за културата на пръста или младата/размер на тилапия в производствената система на BFT. И в двете проучвания екзогенен органичен въглерод се добавя ежедневно или периодично. Не бяха открити публикувани доклади за оценка на съдържанието на протеин в диети, формулирани за производството на BFT от тилапия с пазарен размер.

Теорията за идеалния протеин (IP) е използвана за формулиране на диети за производство на пръстови или младежки тилапии в аквариуми, рециркулационни резервоари на системата за аквакултури (RAS) или чисти писалки, но не и за бързо растяща тилапия при пазарен размер в производствена система на BFT . Алтернативен подход за намаляване на непокътнатия хранителен протеин е да се използва балансирано съотношение на аминокиселини, като същевременно се намалява PD, вместо да се допълва ограничаващото АА, за да се постигне абсолютно количество АА въз основа на прогнозна нужда от протеин.

Изненадващо бяха открити само две публикувани проучвания, които оценяват нивата на протеини в диетата, формулирана за културата на пръстите или младите от тилапия в производствената система на BFT. И в двете проучвания, ежедневно или периодично се добавя екзогенен органичен въглерод. Не бяха открити публикувани доклади за оценка на съдържанието на протеини в диети, формулирани за производство в BLA системи от тилапия с пазарен размер.

Теорията за идеалния протеин (IP) е използвана за формулиране на диети за производство на пръстени или млади от тилапия в аквариуми, RAS системи в резервоари или мрежести писалки, но не и за бързо отглеждане на тилапия до размера на пазара в система за производство на BFT. Алтернативен подход за намаляване на непокътнатия хранителен протеин е да се използва балансирано съотношение на аминокиселини, като същевременно се намалява PD, вместо да се допълва ограничаващото АА, за да се постигне абсолютно количество АА въз основа на прогнозна нужда от протеин.

Следователно, броят на допълнителните ограничаващи аминокиселини, включени във формулата, може да бъде увеличен чрез насочване на концентрациите на IP за тези аминокиселини на всяко ниво на намалена DP, а не на най-високото (или контролното) ниво в серията. Следователно, както непокътнатият протеин, така и нивото на допълнителните аминокиселини, включени в диетата, намаляват, което потенциално намалява разходите за диетата и излишната екскреция на хранителни вещества.

Тази статия - обобщена от оригиналната публикация (https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.01.034) - докладва за проучване, проведено от авторите за тестване на хипотезата, че може да се постигне значително намаляване на протеините при хибридна тилапия (Oreochromis aureus×O. niloticus) повишен до пазарен размер (454 грама на риба) във фотоавтотрофна/хемоутротрофна система за производство на BFT на открито без постоянни добавки на органичен въглерод, чрез допълване на първите четири ограничаващи аминокиселини (Lys, Met, Thr, Ile) и формулиране към IP ( мускул) профил на всяко тествано ниво на PD.

Благодарим на Дейвид Брок и Rangen, Inc., за съдействието им при екструдиране чрез щамповане, и на Evonik Industries, Есен, Германия, за предоставянето на аминокиселините. Също така благодарим на служителите на USDA-ARS за подкрепата. Това проучване е финансирано от USDA-ARS по проект 6028-31630-008-00D.

Настройка на проучването

Изпитанието за хранене е проведено в Националния център за изследване на аквакултурата на Хари К. Дюпри в Щутгарт (Служба за земеделски изследвания, ARS, Министерство на земеделието на САЩ) в Щутгарт, Арканзас, САЩ. Използвани са девет производствени резервоара с правоъгълни BFT с дървени рамки (18,6 квадратни метра), 16,6 кубически метра) с леко наклонено дъно и облицована с полиетилен с висока плътност. Експерименталната система беше аерирана с регенеративни вентилатори, които непрекъснато подаваха въздух към две дифузионни решетки в дъното на всеки резервоар. Във всеки резервоар бяха монтирани две последователно свързани конични дънни седиментационни камери (всяка 130 литра, 117 литра работен обем).

тилапия
Фиг. 1: Производствена система с технология biofloc в дървени резервоари, облицовани с полиетилен с висока плътност (6,10 метра х 3,05 метра вътрешни размери) Въздухът от вентилаторите доставя два отвора, разположени в дъното на всеки резервоар. Въздушната помпа за страничен поток премества водата от резервоара към първата утаителна камера, която след това тече гравитачно към втората утаителна камера и след това обратно към резервоара.

Изцяло мъжки хибриди от тилапия са получени от търговски доставчик (Aquasafra, Inc., Bradenton, Florida, USA) и са отглеждани на закрито, докато се складират. Първоначалното тегло на отглеждане в откритата експериментална система е 32,2 ± 10,1 грама на риба (средно ± SD), а първоначалната биомаса е 0,9 ± 0,01 kg на кубичен метър.

Използвайки напълно рандомизиран дизайн в три повторни резервоара на открито, хибридната тилапия е хранена с три практически диетични диети за пет месеца. Диетите трябваше да съдържат едно от трите нива на смилаем протеин (DP) (22,5%, 27,7% и 32,3%). Диетите бяха допълнени на основата на IP с първите четири ограничаващи аминокиселини (Lys, Met, Thr, Ile) според аминокиселинния профил на мускулите на тилапията при всяко от нивата на DP на целевата диета. Рибите бяха хранени с ръчно рандомизирана тестова диета до видимо сито два пъти на ден през седмицата и веднъж на ден през почивните дни в продължение на 122 дни.

За допълнителна информация и подробности относно експерименталния дизайн и диети; боравене с резервоари, риба и фураж; вземане на проби от риба и тъкани; химически анализ на диети и тъкани; Анализ на 2-метилизоборнеол (MIB) и геосмин; и статистически анализ, вижте оригиналната публикация.

Резултати и дискусия

Резултатите за брутен добив на риба (фиг. 2), нетен добив на риба, наддаване на тегло и процент на риба, по-голяма от 454 грама, са били значително по-високи при лечението с 27,7% DP, отколкото при лечението с 22,5% DP, докато лечението с 32,3% от DP е междинен. След като започна храненето с тестовите диети, наклонът на кривата на растеж за рибите, хранени с 27,7% диета с DP, беше значително по-голям от този за рибите, хранени с 22,5% диета с DP. (3,56), докато наклонът на кривата на растеж на диетата от 32,3 процента DP е междинен (Фиг. 3). Средното крайно тегло е значително по-ниско и FCR е значително по-високо при лечението с 22,5% DP, отколкото при другите две лечения, които не се различават.

Фигура 2: Среден добив от брутно тегло на хибридна тилапия в открити резервоари за производство на технология за биофлок Носителите с различни букви са значително различни (P ≤ 0,05). Фигура 3: Растеж (средно ± SE) на хибридна тилапия в открити резервоари за производство на технология за биофлока, хранени с диети, съдържащи едно от трите нива на смилаем протеин (DP).

Общият азот и фосфор, големината на черния дроб (HSI) и съотношението на мускулите при лечението с 27,7% DP са междинни спрямо другите две лечения, които се различават значително. Дневната дажба на фуражите не се различава значително между диетите и е средно 158 грама на кубичен метър, 162 грама на кубичен метър и 154 грама на кубичен метър за обработки на DP съответно от 22,5 процента, 27,7 процента и 32,3 процента. Всички останали променливи на отговора са независими от смилаемия протеин в диетата.

Това е първият доклад за оценка на ефекта от съдържанието на диетични протеини върху производителността на хибридна тилапия в фотоавтотрофно-хемоавтотрофна BFT система, а резултатите показват, че смилаемият протеин в диетата може да бъде намален от 32,3% на 27,7%.% Без неблагоприятни ефекти върху производството на тилапия, но намаляването от 27,7% на 22,5% от DP предизвика значително намаляване на растежа и добива на тилапия. По този начин, само когато смилаемият протеин намаля от 32,3% на 27,7%, пашата на биофлока от тилапия изглежда замества диетичния протеин.

Липсата на значителни разлики в лечението с хлорофил да сеСредните и средните концентрации на TSS предполагат, че качеството и количеството на биофлока са били сходни между леченията, което, когато се разглежда заедно със сходните количества фуражи, прилагани между леченията, предполага, че наличното хранене при 22,5% от лечението с PD може да бъде недостатъчно за поддържане на бързо растеж.

Biofloc, получен от хетеротрофни бактерии, съдържа на базата на сухо вещество 25 процента протеин и 7,2 процента липиди и въпреки че профилът му на незаменими аминокиселини показва, че е полезен източник на протеин за тилапия, Met, Arg и Lys са относително дефицитни. Въпреки това, протоколите за управление на биофлока, т.е. екзогенен източник на органичен въглерод и целево съотношение C: N, влияят върху съдържанието на биофлок протеин, както е посочено от съобщените стойности на суровия протеин (на сухо вещество), които варират от 14,2% до 41,2%. Тилапия лесно консумира биофлок и задържа 24 до 32 процента азот от биофлока, което предполага, че биофлокът може да замести част от дневната дажба на формулиран фураж.

Въпреки това, степента, до която биофлок може да замести формулирания хранителен протеин, изглежда варира в зависимост от етапа на живота. Нашите резултати показаха, че смилаемият протеин във формулирани фуражи може да бъде намален от 32,3% на 27,7%, когато тилапията се отглежда до пазарен размер.

Стойностите на FCR стават малко по-бедни (увеличени) при най-ниския DP в пазарния размер тилапия. Хепатосоматичният индекс (HSI), обикновено чувствителен индикатор за баланса на хранителните вещества в диетата, леко се е увеличил с намаляването на PD в настоящото проучване, докато телесните мазнини (IPF) не са били засегнати от трите нива на PD.

Ефективността на задържане на протеини и аминокиселини в тилапия обикновено се увеличава, докато нивата на протеин в тъканите и следователно аминокиселините намаляват при рибите с намален PD в диетата, както се вижда от нашите резултати. Различия в аминокиселинния състав на мускулите и на цялото тяло се наблюдават главно в намаляването на концентрацията в най-ниското от трите анализирани нива на PD, въпреки че степента на промените е малка (

Интересното е, че сред четирите добавени аминокиселини, задържането на Lys (≈ 30%) и концентрацията на Lys в мускулите (≈ 1.6%) са напълно непроменени от нивото на DP в диетата. Това предполага, че нивата на диета на Lys може да са били ограничаващи в началото. Спадът на Lys в цялото тяло при най-ниското ниво на DP (от 1,19% до 1,17% до 1,09%), както и подобни наблюдавани спадове в нивата на цялото тяло на няколко основни аминокиселини в диетата по-нисък DP оправдава диетичната недостатъчност на 22,5% DP за максимален добив на тилапия от Нил при BFT. Всички релевантни проучвания, направени върху тилапия досега, са установили, че 22,5% DP е твърде ниско за оптимално производство, докато около 25 до 27% DP изглежда подходящо за бързо нарастване на тилапия до размера на пазара, ако се обърне специално внимание на формулирането на диетата и храненето.

Фигура 4: Разпределение на честотата на хибридната тилапия по размер на пазара при прибиране на реколтата в отговор на съдържанието на смилаем протеин (DP) в диетата. Класовете по размер са много малки (VS), малки (S), средни (M), големи (L), много големи (VL) и джъмбо (J).

Остава въпросът дали е възможно по-нататъшно намаляване на протеина, между 27,7% и 22,5% DP, за производство на тилапия с пазарен размер в сегашните или подобно управлявани BFT системи. За матрицата от съставки, използвани в нашето проучване, открихме, че Ile е четвъртият ограничаващ фактор вместо Arg. Освен това концентрациите на Arg в тялото и мускулите не се различават значително (≤ 0,04%) в отговор на диетични лечения. проучване. Второ, ние се фокусираме върху идеалните концентрации на протеин, за да ограничим аминокиселините при всяко намалено ниво на PD, а не на по-високо ниво на PD, както в други проучвания.

Съобщава се за наличие на замърсена с MIB и геосмин тилапия за риби, произведени в езера и в RAS, но не са открити предишни съобщения за тилапия, произведена в системата на биофлока. Динамиката на MIB на водния резервоар и геосмин в настоящото проучване са подобни на тези, наблюдавани в предишни проучвания върху канал сом в нашата система за производство на биофлок. Най-високата средна концентрация на MIB (47,3 ng/L) и геосмин (211,1 ng/L), наблюдавана при лечението на PD от 27,7% на 141-ия ден, е била под> 700 ng/L на MIB и> 2000 ng/L геосмин това може да се случи в земната вода на езерото от сом в южната част на САЩ.

Въпреки трансформациите на хранителни вещества, настъпили в седиментационната камера, концентрациите на азот и фосфор в BFT системата остават високи поради цикъла на хранителните вещества. Необходими са повече изследвания за оптимизиране на азотното (денитрифициране) и фосфорното (биологично) отстраняване, за да се сведе до минимум въздействието върху околната среда от изхвърлянето на системата. Необходими са също усъвършенствания при формулирането на диети, използващи идеална теория за протеините и включване на ензими, които подобряват задържането на хранителни вещества.

Това е първият доклад за оценка на ефекта от съдържанието на протеини в диетата върху продуктивността на хибридната тилапия в фотоавтотрофно-хемоутотрофна BFT система, а резултатите показват, че смилаемият протеин в диетата може да бъде намален с 32,3%, когато 27,7% няма неблагоприятни ефекти върху производство на тилапия.

Перспективи

Явната паша на биофлока от хибридна тилапия изглежда позволява на смилаемия протеин в диетата да падне до 27,7% от 32,3% без никакви неблагоприятни ефекти върху производството на риба. Обаче пашата на биофлока не компенсира допълнителното намаляване на диетата до 22,5% DP, което значително намалява производството на тилапия и премества рибите в по-малки класове по размер (Фиг. 4). Рибите, хранени с 22,5% DP диета, преобразуват фуражите по-малко ефективно, но задържат протеини толкова ефективно, колкото тези, хранени с 27,7% DP диета, докато PRE по-ниски за хранените риби 32,2% DP диета предполага прекомерно съдържание на протеини в диетата.

Трева от тилапия във биофилма/кората на водната линия, която съдържа високи концентрации на MIB и геосмин и е основният предполагаем източник на тези невкусни съединения в рибното месо. Необходими са ефективни мерки за контрол на източниците на MIB и геосмин за жизнеспособното производство на тилапия в системата BFT. Натрупването на азот и фосфор във водата в резервоара е свързано със съдържанието на протеини и фосфор във фуражите и висока скорост на хранене.

Поддържат се стабилни концентрации на твърди вещества и фитопланктон, като се използват седиментационни камери с страничен поток. Трансформацията на нитрат в седиментационните камери се извършва чрез денитрификация, която изглежда представлява между 25 и 30 процента от общия азот във фуража, и чрез DNRA. Циклирането на хранителни вещества между резервоара за култивиране и камерите за утаяване води до поддържане на високи концентрации на азот и фосфор. Необходими са допълнителни подобрения, за да се подобри задържането на хранителни вещества от диетата и да се оптимизират процесите на отстраняване на азот и фосфор от производствената система на BFT.

След като приключихте с четенето на статията .

Надяваме се, че ще обмислите да подкрепите нашата мисия да документираме еволюцията на световната индустрия на аквакултурите и да споделяме нашата огромна мрежа от разширяващи се знания на донори всяка седмица.

Ставайки член на Глобалния алианс на аквакултурите, вие гарантирате, че цялата предконкурентна работа, която извършваме чрез предимства за членове, ресурси и събития (Академията, Адвокатът, GAA Films, GOAL, MyGAA) може да продължи. Индивидуалното членство струва само $ 50 на година.