par le professeur Simon J Davies FRSB, Éditeur, International Aquafeed, ROYAUME-UNI, Derek Balk et Melissa Jolly-Breithaupt, Spécialistes en nutrition des biocarburants et des ingrédients de FHR, Flint Hill Resources LLC, Etats-Unis
Fond
La recherche de protéines alternatives en aquaculture est de plus en plus importante, principalement en raison de l'expansion rapide de l'industrie et de la contrainte imposée aux ingrédients marins comme la farine de poisson et aux ingrédients végétaux terrestres comme le tourteau de soja, en raison de préoccupations quant à leur durabilité à long terme. L'élevage d'espèces de poissons de grande valeur exige des formulations d'aliments riches en protéines pour répondre aux exigences nutritionnelles strictes de ces poissons. Le saumon est particulièrement important, compte tenu de l'image emblématique qu'ils véhiculent dans la pisciculture.
On estime que la production mondiale totale de saumon atlantique d'élevage (Salmo salar) a augmenté d'environ sept pour cent en 2019, à environ 2,6 millions de tonnes. Il s'agit de la troisième année consécutive de forte croissance de l'offre, après une augmentation d'environ cinq pour cent en 2018. Les trois principaux contributeurs à cette expansion ont été la Norvège, Chili et Ecosse.
On estime que l'industrie mondiale du saumon vaut plus de 13 milliards d'euros dans l'UE (14,7 milliards de dollars américains) et dépend fortement d'un investissement important et d'une infrastructure de soutien qui comprend une plate-forme de fabrication d'aliments pour animaux bien établie. A cet égard, il est essentiel que nous examinions l'utilisation de nouveaux ingrédients alimentaires pour une industrie durable afin de répondre aux demandes des consommateurs et à des chiffres de production fiables. La gamme d'options est large et l'un de ces domaines d'intérêt actif est le potentiel des sous-produits protéiques améliorés par les céréales séchées des distillateurs, issus des industries du bioéthanol.
Précédemment, il y a eu beaucoup d'intérêt pour les sources plus traditionnelles de drêches de distillerie avec et sans solubles comme matière première pour un large éventail d'animaux de production, y compris le poisson dans une certaine mesure, selon les espèces. Les DDGS issus de la fermentation de l'alcool de bouche (c'est-à-dire la distillation de la bière et du whisky) ont été utilisés principalement dans les rations et le problème de la teneur élevée en fibres a limité leur utilisation pour les animaux monogastriques, la plupart des sous-produits étant destinés à l'alimentation des ruminants dans des fractions concentrées de l'alimentation. Quelques applications en aquafood pour tilapia et carpe (Omar, 2009) se sont avérés assez réussis et ont été efficacement digérés par ces espèces de poissons omnivores, par rapport aux contraintes alimentaires chez les poissons carnivores comme la truite et le saumon.
L'exploitation des DDGS et des levures pour l'alimentation de l'aquaculture est maintenant devenue une stratégie importante pour utiliser des protéines alternatives et des sources d'énergie élevées. Relativement peu d'études ont porté sur l'alimentation de régimes contenant des DDGS et des levures avec des poissons d'eau douce et des crevettes (Stone et al., 2005 ; Schaeffer et al., 2009 ; Zhou et al., 2010).
Plus récemment, il y a eu des progrès considérables dans le traitement des DDGS en raison de l'expansion de l'industrie des biocarburants dans de nombreuses régions du monde, basée sur la fermentation contrôlée du maïs et du blé. Ce processus conduit à une biomasse importante de drêches et de levures résiduelles qui peuvent être défibrées et séchées en un produit broyé à haute teneur en protéines et une excellente teneur équilibrée en acides aminés essentiels. Travaux récents de Goda et al (2019, 2020) a montré qu'un DDG riche en protéines dérivé de la fermentation du maïs pour le biocarburant avec des inclusions ajoutées d'enzymes fonctionnait bien dans l'alimentation du bar européen (Dicentrarchus labrax).
L'une de ces entreprises leader est FHR Biofuels &Ingredients, située au Kansas, ETATS-UNIS, avec leur produit avancé NexPro qui a prouvé ses avantages dans les formulations d'aliments pour les espèces de poissons d'élevage. NexPro a de nombreux attributs en termes de profil nutritionnel, de qualité et de disponibilité constantes du produit avec une teneur élevée en protéines de 50 % provenant du composé combiné de levure (25 %) et de gluten de maïs dans le co-produit après élimination de l'éthanol. Le matériau offre une digestibilité supérieure de la matière sèche, d'énergie et de protéines par rapport aux produits DDGS de première génération et est une excellente source d'EAA et de lysine et de méthionine généralement limitantes dans d'autres ingrédients alimentaires dérivés de plantes autonomes et constitue une alternative éprouvée et compétitive à de nombreuses autres protéines terrestres ainsi qu'à la farine de poisson. En outre, NexPro a une très bonne durée de conservation et stabilité, en raison des faibles niveaux de graisse. Ces attributs ont été entièrement testés dans diverses conditions pour les poissons et des travaux supplémentaires sont actuellement entrepris pour étendre notre base de connaissances.
Nous rapportons des essais préliminaires menés récemment pour évaluer NexPro dans les régimes alimentaires du saumon atlantique post-saumoneau (stade de croissance). L'étude a porté sur les performances de croissance et d'utilisation des aliments dans des conditions contrôlées. Les effets des niveaux d'inclusion gradués de produit de levure (NexPro) sur la croissance, efficacité alimentaire, utilisation des nutriments, pigmentation de la chair, La biochimie sanguine et l'histologie intestinale ont été évaluées.
Protocole d'essai sur le saumon atlantique
Cinq régimes de recherche ont été formulés comme indiqué dans le tableau 1, c'est-à-dire un régime témoin (régime 0, Le tableau 1) sans NexPro a été formulé pour répondre aux besoins nutritionnels connus du saumon de l'Atlantique (NRC, 2011) avec quatre régimes supplémentaires contenant différents niveaux de NexPro à 5, dix, 15 et 20 pour cent respectivement.
Les ingrédients ont été mélangés et extrudés à l'aide d'un système co-rotatif, extrudeuse de cuisson à double vis engrenant (ZSK-57, Werner &Pfleiderer, Ramsey, NEW JERSEY, ETATS-UNIS). Les huiles ont été ajoutées aux extrudats à l'aide d'une coucheuse sous vide UAS Canada Inc. (Abbotsford, AVANT JC, Canada). La composition approximative des régimes d'essai est présentée dans le tableau 2, analysés selon les protocoles standard AOAC 2019 et les acides aminés essentiels ont également été déterminés pour chaque régime.
Des saumons atlantiques (souche de la rivière Saint-Jean ; poids corporel initial 304,0 ± 10,7 g) répartis au hasard dans 35 poissons par bassin ont été élevés en eau salée (25 ppt) dans un système d'aquaculture en recirculation (RAS) équipé de quinze bassins circulaires de 750 litres. La température de l'eau a été maintenue à 14,2 ± 0,6°C et l'oxygène dissous a été maintenu à> 90 pour cent de saturation. Il s'agissait de conditions optimales pour l'espèce, permettant une excellente croissance et une excellente utilisation des aliments.
Les saumons ont été nourris à la main jusqu'à satiété, trois fois par jour pendant la durée de l'étude de 12 semaines. Des échantillons de sang et des échantillons d'intestin distal ont été prélevés sur des saumons à la fin de l'essai d'alimentation. Le sang a été analysé pour une gamme d'indices hématologiques afin d'évaluer la santé et les indicateurs de stress. Des coupes intestinales ont été fixées et examinées histologiquement à la recherche de lésions induites par le régime alimentaire telles que l'entérite et les changements morphologiques associés.
résultats et discussion
Il a été démontré que NexPro avait une valeur nutritionnelle élevée et un ingrédient alimentaire acceptable pour le saumon de l'Atlantique et n'avait pas d'impact négatif significatif sur la croissance, prise alimentaire du saumon, jusqu'à 15 % d'inclusion dans cette étude (voir le tableau 3).
L'écart du coefficient de croissance thermique (CTG) a convergé entre les saumons nourris avec le contrôle et le régime D (NexPro-20) au cours de la période d'étude. Le régime C (NexPro-10) nourri au saumon avait le poids corporel final le plus élevé après 84 jours (voir la figure 1).
L'inclusion progressive de NexPro dans les régimes alimentaires expérimentaux des saumons atlantiques post-saumoneaux a permis d'obtenir des valeurs du rapport de conversion alimentaire (FCR) conformes à celles attendues pour l'espèce dans les conditions expérimentales rencontrées. Le FCR était excellent à moins de 1,0 et variait entre 0,93 et 0,98 pour tous les traitements respectifs. Il n'y avait aucune indication de changements dans la qualité des granulés ou dans l'appétence des aliments lorsqu'ils sont présentés aux poissons.
Les réponses de croissance et de prise alimentaire n'étaient pas significativement influencées par les teneurs en lipides et/ou protéines alimentaires. La performance du saumon était, donc, affecté principalement par le niveau d'inclusion de NexPro dans la formulation du régime.
Il était intéressant de constater que le niveau d'inclusion de NexPro n'avait aucun effet significatif sur la composition immédiate du corps entier et la teneur en acides aminés du poisson (voir le tableau 4). Protéines du corps entier, lipide, les résultats de rétention des cendres et des acides aminés étaient conformes aux données rapportées dans la littérature (par exemple, Shearer et al., 1994 ; CNRC, 2011). Ces résultats étaient conformes à une évaluation précédente de salmonidés de DDGS avec la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) menée par Overland et al. 2013.
Dans notre étude sur le saumon, composition du corps entier, utilisation des nutriments, la pigmentation des filets et l'histologie intestinale étaient comparables à celles du saumon nourri avec un régime témoin pratique. La couleur des filets de saumon n'a pas non plus été affectée par l'inclusion de DDG et le poisson a conservé une bonne expression de pigmentation avec une cohérence dans toute la gamme de formulations de régime. Cela a montré que la distribution globale de la chair des caroténoïdes et la rétention d'astaxanthine ajoutée à l'alimentation en tant que pigment principal n'étaient pas masquées par l'inclusion de NexPro.
L'examen histologique de la morphologie intestinale en mettant l'accent sur la santé intestinale distale a montré des résultats intéressants confirmant la neutralité de NexPro lorsque des mesures morphométriques ont été appliquées. Nous savons par expérience que certaines catégories de tourteaux de soja peuvent favoriser l'entérite intestinale distale chez les poissons salmonidés, surtout chez le saumon, en raison de divers facteurs antinutritionnels présents dans le soja tels que les saponines et les polysaccharides non amylacés et, ensemble, ces effets peuvent être synergiques pour provoquer des réactions inflammatoires localisées et des lésions.
Ces ANF ne sont pas présents dans le DDG à haute teneur en protéines et n'ont aucun effet délétère sur la santé intestinale du saumon. Ceux-ci sont clairement indiqués sur la figure 2, représentant à la fois une coupe transversale intestinale distale saine typique de poissons nourris avec NexPro et un exemple d'entérite dans une image comparative de la région intestinale distale du saumon atlantique échantillonné à la fin de l'essai. En outre, Le tableau 5 fournit des données sur la longueur et la largeur respectives des plis de la muqueuse du saumon sans aucun effet indésirable enregistré de l'augmentation de NexPro sur la morphométrie intestinale globale.
Sommaire
l'incorporation dans une formulation de régime alimentaire standard pour le saumon de l'Atlantique a permis de maintenir la croissance et l'efficacité alimentaire, contribuant à la fois à l'assimilation des protéines alimentaires et de l'énergie. Il n'y avait aucune indication d'effets indésirables de l'incorporation dans les régimes alimentaires sur les indices sanguins ou les paramètres métaboliques liés à la santé et à l'état de stress du saumon dans les conditions expérimentales. Ces valeurs se situaient dans les fourchettes normales pour le saumon atlantique d'élevage, montrant que l'homéostasie métabolique et physiologique n'a pas été compromise pendant la période d'essai. Des résultats similaires pour l'inclusion réussie de HPDDG à haute teneur en protéines ont été rapportés pour le bar européen par Goda et al, 2019 et 2020. Jin et al. 2014 n'a également trouvé aucun préjudice et d'excellentes performances de la dorade rouge juvénile (Pagrus major) lorsqu'elle est nourrie à des niveaux similaires d'un grain de distillerie à base de riz, comme dans cette évaluation du saumon.
Il est probable que l'expansion continue de l'industrie des biocarburants à l'éthanol fournira une production de DDGS stable et croissante et que l'amélioration des technologies de transformation offrira des opportunités économiques intéressantes pour un niveau optimal d'inclusion dans les aliments pour animaux. Ces nouvelles protéines offrent une nouvelle génération de produits pour la nutrition animale, l'aquaculture étant en tête de l'agenda. Ce travail confirme la faisabilité d'inclure jusqu'à 15 % de NexPro dans les aliments pour saumon et de répondre aux attentes de croissance et d'utilisation des aliments pour combler le « manque protéique » croissant.
Les travaux futurs seront orientés vers une optimisation plus poussée pour différentes étapes de développement et des études qui impliqueraient des évaluations de groupes de goût pour la valeur au détail et l'acceptation par les consommateurs. L'utilisation de NexPro aura probablement une importance positive pour le bien-être des poissons, notamment en termes de performances gastro-intestinales et d'amélioration de l'absorption des nutriments, par rapport au soja et à d'autres ingrédients végétaux, en raison de divers composants liés à la levure. Un arsenal d'ingrédients de grande valeur peut apporter une contribution majeure aux stratégies de formulation à moindre coût pour atténuer l'utilisation de concentrés de farine de poisson et de protéines de soja.
Une autre stratégie consisterait à déterminer si NexPro peut renforcer le système immunitaire du saumon en améliorant l'interface muqueuse intestinale et à effectuer des tests de dépistage de la maladie pour tester sa fonctionnalité potentielle dans l'alimentation. Divers pathogène(s) seraient sélectionnés en fonction des modes d'action possibles de NexPro au niveau métabolique et physiologique chez le saumon atlantique au cours des étapes cruciales de la production. Il serait très intéressant d'explorer si le produit pourrait moduler positivement le microbiome intestinal et influencer la réponse immunitaire à l'interface de la muqueuse intestinale.
a, donc, potentiel considérable en tant qu'ingrédient alimentaire de choix pour les poissons d'élevage et le saumon de l'Atlantique a bien réagi en tant qu'espèce carnivore typique. Cela augure bien pour d'autres espèces de poissons marins comme le bar, dorade et plie. C'est également un ingrédient plus durable si l'on considère l'économie cyclique et les exigences de gestion environnementale des ressources dans l'expansion de l'aquaculture mondiale. Il présentera des avantages en termes de coûts et une valeur ajoutée dans l'alimentation des poissons d'élevage.
*Ce travail a été entrepris par Flint Hill Resources LLC dans le cadre d'une stratégie visant à développer NexPro et à valider le produit pour différentes espèces de poissons et crevettes pour les régimes aquacoles.
