Exploring the use of blue mussel silage and fermented sugar kelp as low trophic marine resources in the Atlantic salmon (Salmo salar L.) diet
Doctoral thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3151113Utgivelsesdato
2024-09-25Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Havbrukssektoren er i rask vekst og er forventa å bidra med meir mat frå havet til den globale matforsyninga. Berekraftig vekst i fiskeoppdrett er avhengig av å finne nye fôringrediensar som har potensiale for oppskalering og dyrking, og som bidreg til å minimere karbonavtrykket. Samtidig skal nye ingrediensar oppfylle ernæringsmessige krav og gje god fiskehelse og velferd. Lågare trofiske marine artar, som blåskjel (Mytilus edulis) og sukkertare (Saccharina latissima) er gode kandidatar som nye fôrråvarer då dei i utgangspunktet har minimalt karbonavtrykk, ikkje er avhengig av gjødsling eller ferskvatn. Innhaldet av protein i blåskjel, i tillegg til likheiter i aminosyreprofilen mellom blåskjel og fiskemjøl, gjer blåskjel til ei mogleg proteinkjelde i fiskefôr. Sukkertare inneheld til gjengjeld fleire bioaktive stoff som kan ha funksjonelle eigenskapar. Sukkertare har i tillegg høgt innhald av komplekse ufordøyelege karbohydrat, oske og jod saman med avgrensa protein- og feittinnhald, noko som kan avgrense kor mykje som kan brukast i fôret til laks. I tillegg må det takast omsyn til at det er sesongmessig hausting, ulik samansetjing av næringsstoff og kort haldbarheit av desse råvarene som gjer at det trengs eigna metoder for konservering og prosessering for at dei skal kunne brukast i fiskefôr. Hovudmålet med denne oppgåva var å undersøke bruken av blåskjelensilasje (BMS) og fermentert sukkertare (FSK) som nye fôringrediensar i fôret til oppdrettslaks.
I det første fôringsforsøket blei ulike nivå av BMS i fôret undersøkt. I dette forsøket blei laks gitt fôr med tre nivå av BMS, opptil 11% av fôret, samt eit ekstra fôr som inneheldt 12% blåskjelmjøl (BMM). Fisken som blei gitt diettane som inneheldt BMS hadde ein doseavhengig reduksjon i vektauke og auka fôrfaktor (FCR), til tross for likt fôropptak og fordøyelegheit av fôret i forsøksgruppene og kontrollgruppa. I tillegg blei det funne at fiskane som hadde fått BMS hadde låg jernstatus. Fisken som blei gitt BMM hadde derimot ein samanliknbar vekst og jernstatus som fisken som blei gitt referansefôret. Bruk av BMS i fôret førte ikkje til utvikling av produksjonsrelaterte lidingar eller oksidativt stress hos fisken. Desse resultata blei fylgt opp i eit nytt fôringsforsøk med to nye produksjonar av BMS med eit lågare nivå av maursyre, med og utan antioksidantar. I tillegg blei delar av det første eksperimentet gjentatt ved å bruke eit fôr som inneheldt same BMS som blei brukt i det første eksperimentet, samt eit fôr som inneheldt blåskjelmjøl. I dette forsøket blei det brukt 9% blåskjel i alle fôra. I motsetning til det første forsøket var fôrutnyttinga og vekstratane i det andre forsøket like mellom alle forsøksgruppene, og i dette forsøket var det ikkje funne effektar på jernstatus. Skilnadene mellom resultata i dei to fôringsforsøka blei tilskrive tørkemetodene som blei brukt før fôrproduksjonen.
Eit dose-respons studie blei også utført for å undersøke bruk av ulike nivå FSK i fôret til laks. Fisk gitt fôr som inneheldt opptil 4 % FSK hadde ein doseavhengig reduksjon i vekst, medan fôrinntak, FCR og proteinfordøyelegheit var samanliknbare mellom fisken gitt kontroll og for med FSK. Redusert vekst var truleg forårsaka av energifortynning av fôret ved høge nivå av FSK. FSK i fôret førte til ei auke i jodnivå i helikropp og filet. Ingen produksjonsrelaterte lidingar blei observert hos fisk fôra opp til 4 % FSK i dietten. Mindre endringar i tarmmorfologien blei observert i fiskane gitt fôr med FSK, men den var likevel samanliknbar med kontrollgruppa. Det blei ikkje observert teikn til betennelsar i tarmen til fisken gitt FSK i fôret. Antioksidantforsvaret blei påverka av FSK, med auka konsentrasjon av glutation (GSH), GSH/GSSG forhold og lågare malondialdehyd (MDA) i lever. I tillegg blei det funne at bruk av FSK i fôret kunne påverke det medfødde immunforsvaret.
Oppsummert blei det vist at blåskjelensilasje kan brukast i fôr til laks utan å redusere vekst, fôrutnytting og velferd. Men metodane som er valt for prosessering og konservering av blåskjel, særskilt tørketeknikkar, ser ut til å påverke utnytting av næringsstoff og vekst. For fermentert sukkertare blei det vist at bruk av opptil 4 % i fôret kan føre til lågare energinivå og redusert vekst. Det påverkar derimot ikkje fôrutnyttinga eller velferda til fisken. FSK kan betraktast som ei naturleg kjelde til jod, og truleg ein naturleg antioksidant, samt påverke immunresponsen. Det er derimot nødvendig med ytterlegare forsking for å bekrefte desse funna. Resultata frå dette prosjektet viser potensialet i fôrråvarer dyrka i havet, noko som kan ha betydning både for vidare utvikling av berekraftig akvakultur i Norge, og med relevans for global akvakultur av både fôrråvarer og fisk.
The aquaculture sector is rapidly growing and is expected to provide more food from the ocean to the global food supply. However, sustainable growth in fish farming relies on identifying novel feed ingredients that have the potential for upscaling and cultivation and contribute to minimizing the carbon footprint. At the same time novel ingredients should meet nutritional requirements and ensure the health and welfare of fish. Lower trophic marine species, such as blue mussels (Mytilus edulis) and sugar kelp (Saccharina latissima) are good candidates with minimal carbon footprint, no reliance on fertilizer or freshwater. The protein content as well as the similarity in amino acid profiles between blue mussels and fish meal makes blue mussel a potential protein source in fish feed. Sugar kelp in turn contains several bioactive compounds with possible functional properties. However, sugar kelp has a high content of complex indigestible carbohydrates, ash and iodine along with limited protein and lipids, which may limit the inclusion levels in feed for Atlantic salmon. Moreover, seasonal harvest, differences in nutritional composition, and short shelf life of the raw materials after harvest necessitate the use of suitable preservation and processing methods to use these as raw materials in fish feed. The main aim of this thesis was to investigate the use of blue mussel silage (BMS) and fermented sugar kelp (FSK) as novel feed ingredients in the diet of post-smolt Atlantic salmon.
In the first feeding trial, different inclusion levels of BMS in the feed were investigated. Atlantic salmon post-smolts were fed three levels of BMS, up to 11% of the feed, as well as one additional diet containing 12% blue mussel meal (BMM). The fish given the diets containing BMS had a dose-dependent decrease in weight gain (WG) and increased feed conversion ratio (FCR), despite similar daily feed intake and nutrient digestibility between experimental groups and the control group. Additionally, a lower iron status was found in fish fed the BMS diets. The fish given BMM had comparable growth and iron status as the fish given the reference feed. Including up to 11% BMS in the diet did not influence the occurrence of production-related disorders or oxidative stress in the fish. These results were followed up in a second feeding study using two new productions of BMS with a lower level of formic acid, with and without antioxidants. In addition, parts of the first experiment were repeated using one diet containing the same batch of BMS used in experiment 1 as well as one diet including BMM. All diets had an inclusion level of 9% blue mussels. Contrary to the first experiment, the feed utilization and growth rates in the second study were comparable, and the previously seen iron depletion was not present. The differences between the results in the two feeding trials were attributed to the drying methods used before feed production.
A dose-response study was also conducted to investigate the inclusion of FSK in the diet for Atlantic salmon post-smolts. Fish fed diets containing up to 4% FSK had a dose- dependent decrease in growth, however, feed intake, FCR and protein digestibility were comparable between the control and FSK groups. Decreased growth was attributed to dietary energy dilution caused by high inclusion levels of FSK with low DM content. Including up to 3% FSK increased iodine levels in the whole body and fillet of the fish. No production related disorders were observed in fish fed up to 4% FSK in the diet. Minor changes in gut morphology of FSK-fed fish were observed, however, it remained comparable with the control group. No signs of inflammation in the intestine were observed in FSK-fed fish compared to the control. The hepatic antioxidant defense system was modulated by FSK inclusion, increasing glutathione (GSH) levels, GSH/GSSG ratio, and decreasing malondialdehyde (MDA) levels in the liver. Additionally, innate immune responses in fish fed FSK diets were modulated, including changes in lysozyme, bactericidal activity, anti-protease, and peroxidase activities.
In conclusion, BMS can be used in the salmon diet without reducing growth, feed utilization and welfare of fish. However, the methods chosen for processing and preservation, particularly drying techniques to increase DM content, can impact the bioavailability of iron, feed utilization and growth. Inclusion of up to 4% FSK may dilute dietary energy level and lead to reduced growth. However, it does not affect feed utilization or welfare. FSK could be regarded as a natural source of iodine, as well as a natural antioxidant and immunostimulant. However, further research is required to confirm these findings.
The results from this project show the potential of feed raw materials grown in the sea, which may have implications both for the further development of sustainable aquaculture in Norway, and with relevance for the global aquaculture of both feed raw materials and fish.
Består av
Paper I: Sartipiyarahmadi, S., Philip, A. J. P., Forshei, A. N., Sveier, H., Steinsund, S., Kleppe. M., Lock, E. J., Madaro, A., Hansen, T. J., Wiech, M., Strand, Ø., Jakobsen., & Remø, S. C. (2024). Blue mussel (Mytilus edulis) silage, a possible low trophic marine protein source for Atlantic salmon (Salmo salar L.). Aquaculture, 587:740829. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/3151109Paper II: Sartipiyarahmadi, S., Philip, A. J. P., Sveier, H., Steinsund, S., Lock, E. J., Madaro, A., Hansen, T. J., Wiech, M., Strand, Ø., Jakobsen., J. V., Heide, M., Nørgaard, J. V., & Remø, S. C. (2023). Growth performance, nutrient digestibility, and retention in Atlantic salmon, Salmo salar L., fed diets with fermented sugar kelp, Saccharina latissima. Aquaculture Nutrition, 2023:6664947. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/3115300
Paper III: Sartipiyarahmadi, S., Øverbø, I. L., Costas, B., Ramos-Pinto, L., Liland, N. S., Sveier, H., Steinsund, S., Hansen, T. J., Strand, Ø., Jakobsen, J.V., Philip, A. J. P., & Remø, S. C. Effect of fermented sugar kelp (Saccharina latissima) inclusion in the Atlantic salmon (Salmo salar L.) diet on gut health, antioxidant, and immune responses. The article is not available in the archive.