Моника Вайс Хелмхолц Център за полярни и морски изследвания, Институт Алфред Вегенер, Бремерхафен, Германия
Anja Rebelein Helmholtz Център за морски и полярни изследвания, Институт Алфред Вегенер, Бремерхафен, Германия; и Thünen Institute of Fishery Ecology, Бремерхафен, Германия
Матю Дж. Слейтър Хелмхолц Морски и полярни изследователски център, Институт Алфред Вегенер, Бремерхафен, Германия Повече от половината от произведените видове аквакултури се хранят с формулирани фуражи, а няколко проучвания са фокусирани върху сухоземните протеини като източници на допълнителни съставки, главно бобови растения като поле грах, лупина и широки зърна, които се произвеждат регионално и органично. Бобовите растения осигуряват азот за себе си и за следващите растения, като по този начин намаляват нуждата от торене и по време на сеитбообращението.
Различни видове култура на лупина са тествани с различни видове аквакултури, с общо обещаващи резултати. Доказано е, че смилаемостта на лупината надвишава тази на соята в атлантическата сьомга. Установено е, че екструдираното брашно от семена от лупина предлага добри коефициенти на смилаемост, особено за протеини и енергия в пъстърва и морски език, и може до голяма степен да замести,
за рибно брашно в европейските диети с лаврак. Най-малко 40 процента от протеина на рибеното брашно в диетата на черни тигрови скариди (Penaeus monodon) могат да бъдат заменени с брашно от лупина (използвано на база еквивалент на протеин), без неблагоприятно въздействие върху растежа.
Едно проучване показа, че Андският лупин (Lupinus mutabilis) може да замести поне половината от протеина на рибното брашно, еквивалентно на една трета от общия протеин, в диетата на тихоокеанските бели скариди (Litopenaeus vannamei), без да влияе отрицателно върху растежа и преобразуването на фуражите. Досега обаче липсва информация за ефекта му върху метаболитните и имунните параметри.
Тази статия, - адаптирана и обобщена от оригиналната публикация [М. Weiss и сътр., 2020 г. Лупиново брашно като заместител на
Вляво: Изглед на теснолистни растения от синя лупина. Снимка на Mannypr. Creative Commons. Вдясно: шушулки и семена от теснолистна лупина или синя лупина. Снимка на Музея на Тулуза. Creative Commons
рибно брашно във формулирани фуражи за бели скариди (Litopenaeus vannamei. Aquaculture Nutrition 2020; 00: 1–11. https://doi.org/10.1111/anu.13034- https://creativecommons.org/licenses/ by/4.0/] доклади от проучване за оценка на теснолистна лупина (Lupinus angustifolius) от брашно от семена като устойчив компонент на диетите за тихоокеански бели скариди в контролирани опити за хранене, проведени в система за рециркулация на аквакултури.
Това проучване е част от проекта „Пътна карта за преход към устойчиви системи, базирани на бобови растения в Европа“ (TRUE), за неговото съкращение на английски език (Преходни пътища към устойчиви системи, базирани на бобови растения в Европа), и получи финансиране от програмата на Изследвания и иновации на Европейския съюз „Хоризонт 2020“ по споразумение за безвъзмездна помощ № 727973. Авторите благодарят на персонала на „Изследователския център за аквакултури“ (ZAF) за провеждане на анализи на качеството на водата и ежедневни дейности.
Подготовка на изследването Изследването е проведено в рециркулираща система за аквакултури (RAS) в Изследователския център за аквакултури към Института Алфред Вегенер в Бремерхафен, Германия. Препаратът включваше отделяне на 18 резервоара със система за пречистване на вода с механичен филтър, протеинов скимер, биофилтър и обработка с озон. По време на теста физическите параметри на водата се измерват всеки ден (91,93 ± 4,95 процента за разтворен кислород; 7,53 ± 0,11 за рН; 26,11 ± 0,69 ° C за температура и 15,96 ± 0,53 g/L за соленост). Два пъти седмично се определят концентрациите на азотни съединения със средни концентрации от 0,27 ± 0,245 mg/L за амоняк, 2,25 ± 3,692 mg/L за нитрати и 122,71 ± 96,16 mg/L за нитрити.
Постларви от L. vannamei (PL13, средно тегло
3 mg ± 0,5 mg, средно ± стандартно отклонение) са получени от търговска лаборатория за скариди във Флорида (САЩ) и са култивирани в продължение на 7 седмици. Във всеки резервоар се засяват 25 индивида със средна биомаса на единица 90,22 ± 0,86 g. Контролирана диета се поддържа в продължение на осем седмици и леченията се извършват в четирикратни повторения. Повишаването на теглото и дължината се записва в началото и след четири и осем седмици. В края на експеримента бяха взети проби от хемолимфа за по-нататъшен анализ, след определяне на етапа на линене на всяко животно и изключване на новолинените животни поради известните въздействия на процеса на линене върху различни метаболитни и имунни параметри.
Четири изонитрогенни и изокалорични експериментални диети бяха формулирани, за да отговорят на изискванията на L. vannamei по време на проучването, като се вземе предвид енергийното съдържание, белтъчния и аминокиселинния профил, състава на липидите и мастните киселини, витамините и минералите. Индивидуални аминокиселини (метионин и лизин) бяха добавени за балансиране на аминокиселинния профил, въз основа на определени нужди.
Диетите включват контрол с рибно брашно като основен източник на протеин; L10 и L20 диети със съответно 10 и 20 процента брашно от лупина, заместващо рибно брашно; и L30 с 30 процента брашно от лупина, напълно заместващо рибеното брашно. Търговска диета със скариди (Beeskow, Германия; протеини 390 g/kg, липиди 90 g/kg, пепел 90 g/kg, фибри 15 g/kg) без брашно от лупина е тествана в два екземпляра за сравнение.
За подробна информация за експерименталната система и диети; фенолоксидазна активност; общ и диференциален брой на хемоцитите; и статистически анализ, вижте оригиналната публикация.
Резултати и дискусия Всички животни приеха храната и показаха приемлив растеж. Средната степен на преживяемост на скаридите при всички диети с добавка на лупина е била 68,3 ± 7,3%. За животните, които са получавали контролна диета, тя е била 63,0 ± 5,0 процента и степента на преживяемост между леченията не е била статистически различна. След осем седмици телесното тегло на животните се различава значително в зависимост от диетата (Таблица 1). Животните, хранени с контролна храна, храна L10 и търговска диета, бяха най-тежки. Скаридите, хранени с диета L20, са значително по-леки от контрола и диетата L10, но не се различават от търговската диета.
Скаридите, хранени с диета L30, са имали значително по-ниско телесно тегло от всички други лечения. Тези констатации се отразяват и в специфичния темп на растеж, който е над 1,5 за всички диети, но пада под 1,0 при скаридите, хранени с диета L30. Тенденцията на намален растеж при лечението с L30 вече е очевидна след четири седмици.
Активността на хемолимфната фенолоксидаза (PO) [важен компонент за имунната защита на скаридите] е била по-висока при животните, хранени с диета L10, и значително по-ниска, когато са били хранени с търговска диета (Фигура 1а). Активността в контролата и диетите L20 и L30 е междинна, без значителни разлики в сравнение с търговската диета (Com) или диетата L10.
Нивото на глюкозата е значително по-високо при животни, хранени с L10 (28,36 ± 6,44 mg/dl), отколкото при животни, хранени с L30 (19,71 ± 2,73 mg/dl) (Фигура 1b). Нивата на глюкоза на скаридите, хранени с търговския фураж (27,0 ± 4,15 mg/dl), контролния фураж (22,89 ± 2,26 mg/dl) и L20 (24,73 ± 5,0 mg/dl) са междинни и не се различават значително от L10 или L30.
Средните стойности на общия брой на хемоцитите (THC) са 277,6 ± 118, 7 × 10 5 клетки ml/L. Общите хемоцити са били по-високи, когато скаридите са били хранени с ниски нива на лупина (L10), отколкото THC стойностите на скаридите, хранени с търговска цел и контрол. Стойностите на THC постепенно намаляват с по-високи нива на включване на лупина. Няма значителни разлики между диетичните лечения. Наблюдавахме обаче тенденция за промотиране на полузърнести клетки при животни, хранени с диета L10, но те бяха намалени чрез увеличаване на съдържанието на лупина във фуража (Фигура 1в).
Устойчивите и жизнеспособни алтернативни протеини продължават да бъдат основен приоритет за бъдещото развитие на аквакултурите. Резултатите от нашето проучване ясно показват приложимостта на брашно от семена от лупина като заместител на рибеното брашно при диети за отглеждане на L. vannamei. Включването се препоръчва, както и при много алтернативни наземни източници, но само в рамките на ясни ограничения. Растежът на L. vannamei показва, че нарастващите нива на включване на брашно от лупина, които надвишават 100 g/kg (заместващи 40% от рибното брашно) във фуража, причиняват прогресивно намаляване на добива на скариди.
Новите съставки за фуражните храни за аквакултури, особено продукти от растителни продукти, могат да окажат въздействие върху метаболизма на животното, което може да не се изразява в нивото на растеж, а в метаболитните параметри. Данните от метаболизма на нашето проучване показват, че въпреки че включването на 10 процента от брашно от лупина няма отрицателно влияние, увеличаването на добавките с брашно от лупина (20 и 30 процента) прогресивно влошава физиологичното състояние на лупината. Скариди L. vannamei към по-ниско съдържание на метаболити в общата хемолимфа.
По принцип нивата на общия протеин в хемолимфата на скаридите, хранени с различен хранителен режим, са в диапазона, отчитан за животни, отглеждани при подобни условия. Нашите резултати показват ниски, но стабилни нива на хемолимфен протеин за всички диети, което показва ограничено, но достатъчно количество протеини, което не се влияе от степента на включване на храната с лупина в оценяваните диети.
Нашите резултати също така предоставят доказателства, че включването на брашно от лупина във фуража има модулиращ ефект върху имунната система на скаридите с положително повишаване на хемоцитите и системата на фенолоксидазата (PO), когато лупинът е включен на умерени нива (10 процента; Фигура 1а, ° С). Повечето от разработените диети доведоха до малко повече активност на ПО
Таблица 1. Резултати от растежа на тестовете за хранене за първоначално тегло, наддаване на тегло и специфичен темп на растеж на L. vannamei. Номерата на репликите бяха съответно 24, 63, 73, 73 и 59 за Com, control, L10, L20 и L30. * Процент телесно тегло на ден.
Резултати от анализ на хемолимфата. Com: търговска храна; Контрол: контрол на мощността; L10: 10% от храната е брашно от лупина; L20: 20% от храната е брашно от лупина; L30: 30% от храната е брашно от лупина. Съществените разлики са обозначени с различни букви. Номерата за репликация са посочени в лентите за а), за б) и в) е Com = 6 индивида (инд.), Control, L10, L20 и L30 = 12 инд., Всяка инд. измерено в 3 технически реплики. (а) Фенолоксидазна активност в хемолимфата на скариди, дадена като средно ± SE. Данните бяха трансформирани, за да се постигне нормалност. (б) Нива на глюкоза и ацилглицериди, измерени в хемолимфата на скаридите, дадени като средно ± SD. (c) Диференциален брой на хемоцитите.
високо, но животните, лекувани с диета L10, показват значително увеличение на активността на РО в сравнение с търговската диета. Други автори също откриват по-високи стойности на РО активност при L. vannamei, когато други имуностимулиращи и пробиотични съставки са включени във фуража.
Перспективи Нашите резултати демонстрират успешното включване на олющено брашно от семена от лупина във фуражи за L. vannamei без неблагоприятни ефекти върху оцеляването, ефективността на растежа или метаболитните параметри за нива на включване до 100 g/kg фураж. Високите нива на включване (300 g/kg брашно от семена от лупина) доведоха до намалена ефективност на растежа и хранителен статус. Установен е имуностимулиращ ефект при скаридите при ниво на включване от 100 g/kg лупиново брашно, въз основа на повишаване на фенолоксидазната активност.
Тези резултати доказват, че брашненото люпиново семе е подходящ регионален алтернативен източник на протеини за фураж за аквакултури, който може да достави качествени протеини на скаридите L. vannamei и да замести значителни количества рибно брашно в диетите.
За бъдещи диетични разработки може да се постигне по-висока степен на заместване чрез добавяне на смес от брашно от лупина и други регионални растения, като бобови зърна. Това може да осигури по-балансирано хранене и да използва имуностимулиращия ефект с умерени нива на включване на лупина. Освен това са необходими повече изследвания за оценка на методите за предварителна обработка на