В своей недавней публикации в журнале Foods исследователи из лаборатории экологической аквакультуры Калифорнийского университета в Санта-Крузе (UCSC) поделились многолетней разработкой устойчивой инновации в области аквакультуры.
Основываясь на многих предыдущих экспериментах, команда разработала новые формулы кормов для выращиваемой радужной форели, которые успешно заменили традиционные ингредиенты рыбной муки, полученные путем измельчения выловленной в дикой природе рыбы, на различные уровни нового ингредиента: вид морских микроводорослей под названием «Nannochloropsis sp. QH25».
Исследователи протестировали свои корма и доказали, что они могут полностью заменить рыбную муку микроводорослями, сохраняя при этом те же уровни роста рыбы, питательной ценности для людей, потенциальной экономической эффективности и других ключевых показателей.
Эти результаты меняют правила игры на мировом рыбном рынке. Мировой спрос на рыбу быстро растет, но запасы многих видов диких рыб, в том числе и в океане, в настоящее время сокращаются.
Аквакультура является одним из возможных решений для заполнения этого пробела, но и сама аквакультура долгое время зависела от дикой рыбы в качестве кормовых ингредиентов.
Замена ингредиентов кормов, полученных из рыбы, а именно рыбной муки и рыбьего жира, альтернативными источниками белка и жира может «отделить» аквакультуру от диких рыбных запасов, что позволит отрасли расширить производство продуктов питания, а также снизить нагрузку на водные экосистемы.
«Мир зависит от рыбоводческих хозяйств, - подчеркнул доцент Паллаб Саркер, ведущий автор нового исследования. - Уже две четверти рыбы, которую мы едим в мире, были выращены на ферме. Аквакультура может помочь прокормить наше растущее население, но сейчас она слишком часто наносит ущерб дикой рыбе. Поэтому мы и другие представители отрасли неустанно работаем над поиском решений, которые не будут оказывать дополнительного давления на водные экосистемы».
За эти годы был достигнут значительный прогресс. Новые корма для аквакультуры были разработаны с использованием ингредиентов из наземного сельского хозяйства, таких как зерновые и побочные продукты животного происхождения. Но возникла новая проблема: сложно полностью заменить рыбную муку и рыбий жир ингредиентами кормов наземного происхождения, не изменив при этом питательную ценность для людей рыбы, которую вы выращиваете.
В частности, рыба, которую кормят ингредиентами наземного происхождения, часто не имеет тех же уровней определенных жирных кислот омега-3, таких как DHA, которые обеспечивают важные преимущества для здоровья человека. Эти питательные вещества более распространены в океанических пищевых цепях, поэтому многие корма продолжают использовать хотя бы небольшое количество ингредиентов на основе рыбы. Но в последнее время ученые и новаторы отрасли по всему миру разрабатывают новые ингредиенты кормов непосредственно из океанического источника этих питательных веществ: морских микроводорослей.
Микроводоросли, также называемые фитопланктоном, - это крошечные одноклеточные организмы, которые составляют основу пищевых цепей океана и используют энергию солнца для производства своей пищи. Их роль в океане аналогична роли растений на суше.
Саркер работал годами вместе с профессором Энн Капусцински и остальной частью команды Калифорнийского университета в Санта-Крузе над созданием новых формул кормов путем переработки остатков морских микроводорослей, которые уже выращиваются в коммерческих целях для использования в пищевых добавках для людей.
Несколько лет назад команда совершила большой прорыв, объединив несколько различных типов микроводорослей для разработки потенциально конкурентоспособного по стоимости корма для нильской тилапии, который был полностью безрыбным и превосходил обычные корма по нескольким ключевым показателям.
Но у тилапии есть преимущество в том, что она является естественным вегетарианцем. Сложнее убрать рыбную муку и рыбий жир из рациона рыб, которые являются естественными хищниками других рыб. Лосось и форель - два примера, которые попадают в эту категорию и остаются одними из крупнейших потребителей рыбной муки и рыбьего жира во всем мире. Поэтому команда UCSC знала, что они хотят продемонстрировать свой особый набор методов на радужной форели.
Некоторые из их ранних попыток заменить ингредиенты из дикой рыбы в корме для форели на составы микроводорослей Nannochloropsis sp. потерпели неудачу. Форель росла не так хорошо на ранних экспериментальных диетах. Но в процессе этого исследования команда выявила проблему: радужная форель была разборчивым едоком. Форели не нравился вкус микроводорослей так же сильно, как корм на основе рыбы, поэтому она в конечном итоге стали есть их меньше, и в результате рост замедлился.
«Форель и лосось едят другую рыбу, поэтому им очень нравится запах и вкус рыбы, - объяснил Саркер. - После обескураживающих результатов нашего предыдущего исследования мы узнали, что можем попробовать добавлять таурин и лецитин в качестве стимуляторов кормления, и это стало прорывом для текущего исследования. Таурин - это химическое вещество, которое естественным образом содержится в рыбной муке, поэтому, когда вы исключаете рыбную муку, вы также исключаете таурин, и это часть того, что, по нашему мнению, сделало исходный корм неаппетитным для рыб».
В своем последнем исследовании команда попробовала несколько новых методов, которые, похоже, окупились. Они добавили таурин и лецитин в свой корм в качестве усилителей вкуса и запаха, а также использовали новые методы обработки. Они тщательно просеивали ингредиенты корма, чтобы улучшить смешивание и текстуру, затем формировали гранулы, используя процесс экструзии с высокой температурой и давлением, вместо процесса «холодного гранулирования», который они использовали ранее.
Новое меню сработало. В течение примерно двухмесячного «исследования роста» с более чем 500 форелями исследователи назначили определенным группам форели кормление дважды в день либо обычной эталонной диетой, либо новыми экспериментальными кормовыми формулами, которые заменили рыбную муку микроводорослями на уровнях 33%, 66% или 100%. Результаты не показали значительной разницы в уровне роста рыбы между обычным кормом и экспериментальным кормом, даже когда рыбная мука была полностью заменена микроводорослями. Оценочная потенциальная экономическая эффективность кормов и измерения пищевой ценности для людей из полученных рыбных филе также были сопоставимы.
Автор фото: Ник Гонсалес.
После этого успеха команда намерена разработать формулу, которая заменит и рыбий жир, чтобы получить новый корм для форели, полностью не содержащий рыбы. Они также посмотрят, смогут ли они еще больше увеличить количество микроводорослей, используемых в их кормах, чтобы заменить некоторые другие ингредиенты кормов, которые обычно поступают из наземного сельского хозяйства. Они надеются, что это может улучшить пищевую ценность получаемой рыбы, снизить углеродный след их кормов и уменьшить конкуренцию аквакультуры за наземные пищевые ресурсы с людьми и домашним скотом. Их конечная цель - внести вклад в разнообразие и качество вариантов кормов без рыбы, доступных для рыбоводов.
В целом, Саркер говорит, что морские микроводоросли имеют огромный потенциал для содействия устойчивому росту аквакультурной отрасли, но он предупреждает, что для реализации этого потенциала сама индустрия производства микроводорослей должна будет продолжать расти и совершенствоваться.
В настоящее время единственным экономически эффективным способом использования микроводорослей Nannochloropsis sp. в кормах для рыб является переработка остатков от производства человеческих добавок, как это сделали исследователи UCSC в своем проекте. Выращивать эти же микроводоросли с нуля специально для использования в кормах для аквакультуры на данный момент было бы слишком дорого.
«Микроводоросли по-прежнему остаются дорогим ингредиентом из-за затрат на производство и обработку, но мы надеемся, что этот тип исследований, показывающих перспективы микроводорослей, может стать дополнительной мотивацией для помощи отрасли в решении этой проблемы стоимости», - сказал Саркер.
Методы производства микроводорослей уже становятся более рентабельными, и отрасль находится в процессе глобального масштабирования. Между тем, аквакультурная отрасль по-прежнему жаждет новых ингредиентов для кормов.
Будущее партнерство между индустрией производства микроводорослей и аквакультурой может стать отличным способом подпитки дальнейшего роста в обеих сферах, одновременно способствуя устойчивым продовольственным системам.
Источник: University of California-Santa Cruz. Автор: Эллисон Артеага Зоргель.
На фото - доцент Паллаб Саркер собирает радужную форель, выращенную в рамках эксперимента по разработке корма в лаборатории экологической аквакультуры Калифорнийского университета в Санта-Крузе. Автор фото: Nick Gonzalez.
