pelo professor Simon J Davies, Editor Internacional de Aquicultura, Professor Emérito, Harper Adams University.
&Derek Balk e Melissa Jolly-Breithaupt, Recursos de Flint Hills, EUA
A produção de truta arco-íris contribui significativamente para a indústria global de salmonídeos e é uma espécie icônica de alto valor e aceitabilidade. É criado extensivamente em muitas regiões temperadas do mundo, como nos EUA, Canadá, Noruega, Dinamarca, e no Reino Unido e na maioria das áreas da Europa e regiões da América Latina, como México e, Chile, bem como em partes da Austrália.
O mercado global de trutas arco-íris foi estimado em US $ 3, 524,08 milhões em 2018 e com projeção de chegar a US $ 4, 998,19 milhões até 2025, a um CAGR de 5,14 por cento durante o período de 2018 a 2025, atingindo bem mais de um milhão de toneladas de produção.
A truta arco-íris é um peixe carnívoro e requer dietas contendo um alto nível de proteína e energia na forma de óleos (normalmente 45 e 25 por cento) em rações comerciais. Consequentemente, a produção de ração deve continuar se expandindo para atender a demanda. As formulações de rações para salmonídeos tradicionalmente contam com farinha de peixe para fornecer a maior parte da proteína dietética. Embora o uso total de farinha de peixe em rações para aquicultura tenha aumentado a cada ano até 2007-08, a porcentagem de farinha de peixe em formulações de rações diminuiu para a maioria das espécies entre 35 e 50 por cento (Tacon e Metian, 2008). Ingredientes alternativos para rações, como farelo de soja, concentrado de proteína de soja, farinha de canola, concentrado de proteína de canola, farinha de glúten de milho, farinha de semente de algodão, ervilhas, e farinha de glúten de trigo foram investigadas para substituir a farinha de peixe e reduzir o custo de produção de peixe (Gatlin et al, 2007).
Notavelmente, muitos ingredientes de proteínas derivados de plantas contêm antinutrientes, como ácido fítico e inibidores de protease, que interferem na assimilação de nutrientes. Dietas à base de proteína vegetal também podem conter níveis mais baixos de aminoácidos limitantes, como metionina, lisina e treonina do que dietas à base de farinha de peixe. Contudo, suplementar os EAA limitantes com fontes cristalinas pode restaurar as taxas de crescimento em peixes, até certo ponto (Cheng et al, 2003). Os consumidores de hoje levantaram sérias questões éticas sobre a sustentabilidade do farelo de soja, impulsionado principalmente pela questão do desmatamento.
De 2000 a 2020, a indústria de biorrefinaria dos EUA cresceu de 56 para 209 instalações de fermentação em grande escala para a produção de álcool também conhecido como etanol de diferentes grãos de cereais. A produção de etanol por moagem a seco resultou em 3,3 bilhões de libras de óleo de destilaria de milho e 29,4 milhões de toneladas métricas de grãos de destilaria em 2020 (Renewable Fuels Association, 2020).
Entre todos os produtos DDG de diferentes grãos, milho DDGS é o predominante. Milho DDGS é produzido em usinas de etanol usando um método de moagem a seco (Overland et al, 2013). DDGS convencional contém um nível moderado de proteína bruta (24 -32 por cento) em comparação com farinha de peixe e produtos de proteína de soja e tem menos fósforo do que farinha de peixe (Gatlin et al, 2007).
O uso de DDGS foi estudado na dieta de muitas espécies de aquicultura, incluindo a truta arco-íris (Cheng et al., 2003; Cheng e Hardy, 2004; Barnes et al, 2012). Também, dietas contendo 10 ou 20 por cento de DDGS pareceram reduzir o crescimento da truta arco-íris, mesmo com a suplementação de aminoácidos essenciais e fitase devido ao alto teor de fibra (Barnes et al, 2012a).
Em outro estudo, DDGS foi incluído em dietas de truta arco-íris até 22,5 por cento sem afetar o crescimento quando lisina e metionina foram suplementadas (Cheng e Hardy, 2004). Stone et al (2005) afirmaram que se o teor de proteína bruta pudesse ser aumentado e a fibra indigestível diminuída, o nível de inclusão de DDGS pode ser aumentado em alimentos para peixes. Isso pode ser obtido fracionando e removendo as frações não fermentáveis antes ou depois da produção do etanol. Fracionamento pré-fermentativo criando um DDG de alta proteína (HPDDG, 42 e 45 por cento de proteína bruta) foi avaliada em trutas arco-íris com resultados contrastantes (Barnes et al, 2012; Overland et al, 2013).
O resultado da separação mecânica pós-fermentação
Proteína fermentada NexPro, um produto da Flint Hills Resources, dos Estados Unidos, é o resultado da separação mecânica pós-fermentação do produto DDG, utilizando uma tecnologia patenteada chamada Co-produtos Maximized Stillage. O fracionamento do produto pós-fermentação permite que o processo de fermentação auxilie na separação e enfraqueça a estrutura da parede celular das frações fibrosas e a concentração da levedura Saccharomyces cerevisae inativa, que é utilizado para a produção de álcool.
NexPro® tem uma proteína bruta superior (~ 50 vs ~ 28 por cento), níveis mais baixos de fibra bruta e composição nutricional melhorada em comparação com DDGS tradicional. Como resultado, (NexPro®) provavelmente competirá com o concentrado de proteína de soja, concentrado de proteína de milho, farinha de glúten de milho e levedura de cerveja como ingrediente em formulações de rações para peixes.
Este estudo avaliou NexPro® como uma fonte de proteína sustentável em alimentos para truta arco-íris por substituição de concentrado de proteína de soja (SPC) em uma série equilibrada de dietas, incluindo outros ingredientes e farinha de peixe. Os parâmetros escolhidos do estudo incluem desempenho de crescimento, eficiência alimentar, digestibilidade e retenção de nutrientes, o último dos quais é importante do ponto de vista de redução das perdas de nutrientes das fazendas de peixes que causam impacto ambiental (como fósforo e nitrogênio).
Flint Hills Resources forneceu proteína fermentada de milho NexPro® para Bozeman Fish Technology Center (BFTC), Bozeman, Montana, para a produção experimental de ração conforme descrito abaixo. Primeiro, o teste de digestibilidade e, em seguida, o teste de crescimento foram conduzidos pelo Instituto de Pesquisa de Aquacultura da Universidade de Idaho, especificamente a Estação Experimental de Cultura de Peixes de Hagerman (HFCES) em Hagerman, Idaho. O produto foi analisado no HFCES quanto à composição de nutrientes.
Composição e aplicação da dieta
Alimentos experimentais:A digestibilidade aparente dos nutrientes in vivo de NexPro® foi determinada alimentando grupos separados de truta arco-íris subadulta com uma dieta contendo o produto a 30 por cento. Uma dieta referência (lote de 10 kg) contendo ingredientes práticos e 0,1 por cento de marcador inerte indigestível (óxido de ítrio) foi preparada no HFCES. Foram preparadas dietas de teste contendo 30 por cento de NexPro® e 70 por cento de purê de dieta de referência com base na matéria seca. Ambas as dietas foram peletizadas a frio com uma peletizadora California equipada com uma matriz de quatro milímetros. Os peletes foram secos em um secador de ar forçado a 35 ° C por 48 horas. Amostras de cada dieta foram coletadas para composição aproximada e análises minerais, incluindo análise de ítrio.
Regime de alimentação e manutenção dos peixes:Truta arco-íris da cria do HFCES (cepa House Creek) foi usada para o estudo. Vinte e cinco peixes (~ 250 g) foram estocados em quatro tanques de 145 L, cada um abastecido com 12 L min-1 de água mineral com temperatura constante (15 ° C) fornecida por gravidade ao laboratório de criação de peixes.
Cada uma das dietas de referência e teste foi designada aleatoriamente a dois tanques de peixes. Os peixes foram alimentados com suas respectivas dietas duas vezes ao dia, das 8h30 às 9h e das 15h30 às 16h até saciedade aparente por uma semana. No dia 4 e 8, peixes em cada tanque foram ligeiramente anestesiados usando tricaína - metanossulfonato (MS-222, 100 mg L-1, tamponado a pH 7,0), removido da água por 30 a 60 segundos, e fezes suavemente expelidas usando leve pressão no abdômen perto da ventilação, um processo denominado 'decapagem'.
Alimentos experimentais:Todas as dietas experimentais para o ensaio de crescimento foram formuladas com um software de formulação de alimentos (WinFeed 2.8, Cambridge, Reino Unido) após os dados de digestibilidade de nutrientes estarem disponíveis para NexPro®.
Uma dieta de controle mais cinco alimentos experimentais foram formulados para conter 40 por cento de proteína digestível e 17,2 MJ / kg de energia digestível, três por cento de lisina e ~ 0,8 por cento de fósforo digerível (base normal).
Os alimentos foram formulados da seguinte forma:
Dieta 1:Controle - nível padrão de farinha de peixe em rações comerciais para trutas:Dietas 2 a 5 (25 a 100 por cento de substituição incremental de SCP por NexPro®); Dieta 6:25 por cento de substituição do SPC por fermento de cerveja desidratado (BY) com base na proteína bruta.
Todas as dietas atenderam ou excederam os requisitos mínimos de nutrientes da truta arco-íris (NRC, 2011). Levedura de cerveja seca (Saccharomyces cerevisiae) também foi testada substituindo 25 por cento de SPC com base em proteína bruta para compará-la com o controle e a dieta com NexPro® substituindo 25 por cento de SPC em uma base de proteína bruta. As dietas foram produzidas por extrusão peletização semelhante à tecnologia comercial de produção de ração para peixes. A composição nutricional dos produtos de teste são apresentados na Tabela 1. O conteúdo de proteína bruta do NexPro® (50,87 por cento) foi maior do que o do DDGS (28,36 por cento) enquanto a gordura bruta foi menor no NexPro® (4%) do que no DDGS (11,6 %). O conteúdo de energia foi maior no DDGS do que no NexPro®.
A composição aproximada e o conteúdo de energia das dietas usadas no ensaio de crescimento são apresentados na Tabela 4, enquanto a composição mineral das dietas é apresentada com base na alimentação na Tabela 5.
Peixes e alimentação:alevinos de truta arco-íris, chocados de ovos comprados de uma fonte comercial (TroutLodge, Sumner, WA) foram utilizados no estudo. Trinta peixes (peso médio inicial:15,6 g) foram estocados em cada um dos 18, Tanques 145-L. Cada tanque foi abastecido com 10 a 12 L / min de água mineral com temperatura constante (15 ° C) fornecida por gravidade ao laboratório de criação de peixes.
Em um design completamente aleatório, cada uma das seis dietas experimentais foi atribuída aleatoriamente a tanques triplicados dentro do sistema de laboratório para contabilizar quaisquer efeitos de posição do tanque. Cada dieta foi fornecida manualmente aos respectivos tanques de peixes até a saciedade aparente, três vezes por dia e seis dias por semana durante 12 semanas. O fotoperíodo foi mantido constante às 14 horas de luz:10 horas de escuridão.
Composição próxima (umidade, proteína, gordura e cinzas) de ração, peixes de corpo inteiro e amostras fecais foram determinados usando procedimentos AOAC (2002).
Cálculos dos coeficientes de digestibilidade aparente das dietas
Coeficientes de digestibilidade aparente (ADC), para dietas e NexPro®, para matéria seca, matéria orgânica, proteína, lípido, energia e minerais, (incluindo fósforo), foram calculados usando a fórmula descrita por Bureau et al. (2002):Empregando os dados de peso vivo e consumo de ração, e índices calculados por Hardy e Barrows (2002)
Análise estatística dos dados:Os dados foram testados quanto à normalidade e homogeneidade de variância antes da análise de variância unilateral (ANOVA). Quando requisitado, os dados foram transformados para atingir a distribuição normal e submetidos ao teste HSD de Tukey para separar as médias em um nível de significância de P <0,05. Em caso de variação não homogênea, A ANOVA de Welch foi realizada. Se diferenças significativas forem encontradas, Teste de Tukey, que correspondeu ao teste Games-Howell, foi conduzido para separar os meios. Em caso de distribuição não normal, foi realizado o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis. Todos os testes estatísticos foram realizados com o software SAS 9.3.
As taxas de conversão alimentar eram muito boas
No ensaio de digestibilidade, a composição de nutrientes da dieta de referência usada para o ensaio de digestibilidade é apresentada na Tabela 2. A dieta continha 44,7% de proteína bruta e 17,8% de gordura bruta, que são típicos de dietas usadas para um ensaio de crescimento em nosso laboratório. Os coeficientes de digestibilidade aparente de nutrientes para DDGS em truta arco-íris são apresentados na Tabela 3. Embora a digestibilidade da matéria seca (50,5 por cento) tenha sido menor, a digestibilidade da proteína bruta foi muito boa (86,4 por cento). ADC para energia foi ligeiramente baixo (59,6%). Minerais, especialmente Mg, P, K, Cu e Zn foram altamente digestíveis.
No ensaio de crescimento, os juvenis de truta arco-íris foram alimentados com dietas contendo níveis graduados de NexPro® (NXP) e um único nível de levedura de cerveja por 12 semanas. Os peixes aceitaram prontamente as dietas experimentais. Geral, os peixes eram robustos, sem anormalidades ou deformidades. Os índices de crescimento e utilização de ração dos peixes são apresentados na Tabela 6.
O peso final médio dos peixes foi significativamente diferente entre os grupos dietéticos (P <0,05). Os peixes alimentados com a dieta 75NXP (240 g) tiveram peso final significativamente maior do que os alimentados com a dieta BY (217 g). Contudo, não houve diferença significativa no peso final entre os peixes alimentados com as dietas NexPro®.
O ganho de peso foi maior em peixes alimentados com dieta 75NXP (224 g / peixe) do que em peixes alimentados com dieta BY (202 g / peixe) e eles foram significativamente diferentes. Não houve diferenças significativas no ganho de peso percentual, taxa de crescimento específica, índice de crescimento diário, sobrevivência, consumo de ração de peixes ou FCR entre os grupos de tratamento dietético após 12 semanas de alimentação (P> 0,05).
O ganho de peso percentual médio foi o mais alto no 75NXP (1421) e o mais baixo no BY (1296). A taxa de crescimento específico variou de 3,14 por cento / dia (BY) a 3,24 por cento / dia (75NXP). A sobrevivência foi alta em todos os grupos de tratamento dietético (93,3 a 100 por cento) no final de 12 semanas. O consumo de ração por peixe variou de 179 g (BY) a 209 g (100NXP), enquanto o consumo diário de ração variou de 1,83% do peso corporal / dia (75NXP e BY) a 2,02% do peso corporal / dia (100NXP).
As taxas de conversão alimentar foram muito boas para todas as rações (0,87 a 0,97). A taxa de eficiência protéica foi significativamente menor em peixes alimentados com a dieta 100NXP (2,20) do que em peixes alimentados com outras dietas (2,33 a 2,39). Os fatores de condição dos peixes foram elevados em todas as dietas (1,55 a 1,63) e não foram significativamente diferentes entre os tratamentos dietéticos.
A composição centesimal total e a composição mineral dos peixes alimentados com as dietas experimentais são apresentadas na Tabela 7. Isso não variou significativamente entre os tratamentos dietéticos (P> 0,05). O fósforo variou de 0,365 por cento (75NXP) a 0,40 por cento (Controle) e diminuiu conforme o nível de HP 330 aumentou nas dietas. O nível de ferro em todo o corpo variou de 14,5 ppm a 18,3 ppm. O nível de zinco variou de 21,3 ppm (25NXP) a 31,0 ppm (100NXP).
A retenção de nutrientes da truta arco-íris juvenil alimentada com as dietas experimentais durante 12 semanas é apresentada na Tabela 8. Não houve diferença significativa entre os grupos dietéticos para a retenção de gordura e proteína (P> 0,05). A retenção de gordura variou de 71,62 por cento (100NXP) a 82,3 por cento (Controle).
A retenção de proteínas na truta arco-íris variou de 37,8% (100NXP) a 40,8% (50NXP). A retenção de energia foi significativamente maior nos grupos Controle (45,3%) e 75NXP (46%) do que no grupo 100NXP (40,8%). Os valores de retenção de cálcio (18,6 a 23,1 por cento) e fósforo (26,4 a 29,8 por cento) não foram significativamente diferentes entre os tratamentos dietéticos (P> 0,05).
Um excelente candidato como fonte de proteína na alimentação de peixes
Proteína fermentada de milho, sendo uma combinação de proteína de milho recuperada e fermento gasto, é rico em proteínas e fornece um melhor perfil de aminoácidos do que a farinha de glúten de milho tradicional, especialmente lisina. NexPro® tem menor teor de carboidratos e fibra bruta do que DDGS. Além disso, níveis de minerais, como fósforo, ferro e zinco são substancialmente mais elevados no NexPro® do que no DDGS. NexPro® também é diferente do grão de destilaria seco de alta proteína por ser produzido após a produção de etanol, enquanto o HPDDG é produzido por meio de um fracionamento antes da produção de etanol. NexPro tem proteína bruta superior (50 vs. 45 por cento) do que HPDDG, mas tem lisina ligeiramente inferior (1,93 e 2,1 por cento) e níveis semelhantes de metionina (0,83 e 0,89 por cento). Todas essas características favoráveis do NexPro® o tornam um excelente candidato como fonte de proteína na alimentação de peixes.
Os valores de ADC obtidos foram semelhantes ou superiores aos valores obtidos por Cheng e Hardy (2004) para diferentes categorias próximas de DDGS e foram utilizados para a formulação de dietas utilizadas para teste de crescimento posterior. O presente estudo avaliou NexPro® como um substituto para o concentrado de proteína de soja em dietas de truta arco-íris enquanto os níveis de farinha de peixe, outras proteínas animais, e farelo de soja foram mantidos constantes para evitar quaisquer efeitos de confusão de níveis variáveis de outras fontes de proteína.
Os peixes cresceram bem com FCRs baixos (0,87 a 0,97), semelhante ao que geralmente observamos com boas dietas comerciais usadas em nosso laboratório. Embora diferenças significativas no peso final ou ganho de peso por peixe existissem entre os tratamentos dietéticos, ganho de peso percentual ou taxas de crescimento específicas não foram significativamente diferentes. Também, não houve diferença entre o controle e as dietas contendo NexPro® em termos de desempenho de crescimento. Descobertas semelhantes também foram obtidas por Cheng e Hardy (2004), quando 22,5 por cento de DDGS foi incluído em dietas de truta arco-íris com suplementação de lisina e metionina e substituiu 75 por cento de farinha de peixe.
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®. Contudo, 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.
Também, 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. Em geral, 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. In that study, 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.
In summary, 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.
