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Optimierter Einsatz von Kartoffelprotein in der Ernährung von Regenbogenforellen nach ökologischen Kriterien

Tusche, Karsten and Schulz, Carsten (2011) Optimierter Einsatz von Kartoffelprotein in der Ernährung von Regenbogenforellen nach ökologischen Kriterien. [Optimized use of potato protein concentrates in organic aquaculture diets for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss).] Christian-Albrechts-Universität, D-Kiel, Institut für Tierzucht und Tierhaltung, Fachbereich: Aquakultur.

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Summary

Im ersten Versuch wurde aufgezeigt, dass der Einsatz von Kartoffelproteinen als Fischmehlersatz in der ökologischen Ernährung von Regenbogenforellen im höchsten Maße von der Qualität des Rohstoffs abhängig ist. Vor allem der Gehalt an Glykoalkaloiden und anderen möglichen antinutritiven Inhaltstoffen spielt eine Rolle, was wiederum durch die Substitutionshöhe beeinflusst werden kann. Der Geschmack, die Verdauung und Verwertung werden durch hohe Substitutionsraten stark (negativ) beeinflusst. Als Abschlussempfehlung für diesen ersten Versuch werden als maximale Proteinaustauschhöhe 50% mit einem LG-PPC angegeben, wobei das Futter weiterhin einen hohen nutritiven Wert aufweist. Gerade die Akzeptanz der Futterpartikel sollte in zukünftigen Forschungsvorhaben verbessert werden, um zu gewährleisten, dass Nährstoff dieses neuen Einsatzstoffes in ausreichenden Mengen in den Organismus gelangen. Dies könnte über den Einsatz von Geschmackstoffen erfolgen.
Generell haben gereinigte Kartoffelproteine das Potential als alternative Proteinquelle in ökologischen Fischfuttermitteln verwendet zu werden. Es lässt sich nach den Vorgaben der EU Gesetzgebung verwenden und bietet aus ernährungsphysiologischer Sicht alle benötigten Aminosäuren, ohne das eine Supplementierung mit freien AS erfolgen müsste. Dennoch müssen weitere Erkenntnisse für eine bessere Verwendung und Ausnutzung in der Ernährung von Forellen gefunden werden.
Für den Einsatz von geschmacksverstärkenden Futtereinsatzstoffen lässt sich zusammenfassend festhalten, dass alle Kartoffelproteingruppen eine reduzierte Futteraufnahme und Wachstum aufwiesen, wenn sie mit den Fischmehl-Futtergruppen verglichen werden. Weiterhin muss festgehalten werden, dass alle PPC Gruppen auch, oder gerade im Vergleich mit der GFM Gruppe ebenfalls geringere Wachstumsleistungen aufwies. Dies könnte zum einen darauf hindeuten, dass über die Glykoalkaloide hinaus weitere antinutritive Effekte von den PPC ausgehen, welche aber an dieser Stelle nicht erfasst wurden und zum anderen könnte die Wirkung von Solanin und Chaconin durch die hohe Attraktivität von Fischmehl kompensiert worden sein. Dennoch lag das PER in allen Fütterungsgruppen über 2, was auf eine gute Proteinverwertung hindeutet. Unterstützt wird diese Aussage durch die guten Futterquotienten zwischen 0,91 – 1,15. Die höchsten täglichen Fütterungsraten wurden in den Fischmehlgruppen (FM und GFM) ermittelt. Der Effekt von Fischmehl auf den Geschmack war deutlich intensiver als jeglicher verwendeter Geschmacksverstärker im Versuch. Unter diesen geschmacksverstärkenden Substanzen wies Blutmehl die höchsten Futteraufnahmen auf. Neben diesem Effekt zeigte sich zusätzlich ein positiver Einfluss auf die Bindeeigenschaften im Futterpartikel. Dies ist für die Zukunft ein weiterer wichtiger Punkt für den Einsatz von Kartoffelproteinen in biologisch-organischen Fischfuttermitteln. Neben der hohen biologischen Wertigkeit des Proteins, verhindert die Feinkörnigkeit des Rohstoffs PPC eine stabile Verarbeitung.
Als abschließende Beurteilung lässt sich festhalten, dass alle verwendeten Kombinationen von Weizenkleber und konzentrierten Kartoffelproteinen in der Lage waren 56% des eingesetzten Fischmehls (auf der Proteinebene) in Futtermitteln für Regenbogenforellen problemlos zu ersetzen. Dabei wurde keinerlei negativer Einfluss auf die Futteraufnahme, Verwertung, Wachstum und die Tiergesundheit festgestellt. Darüber hinaus zeigte auch die Ganzkörperzusammensetzung und Blutparameteranalyse, dass alle angebotenen Futtermittel eine ausreichende Versorgung sicherstellen können. Beide verwendeten Rohstoffe können nicht nur aus zertifizierungs-rechtlicher Sicht, sondern auch aus ernährungsphysiologischer Sicht für den Einsatz in organisch-biologischen Fischfuttermitteln empfohlen werden. Die Einsatzmengen eines jeden Rohstoffs werden gerade bei Weizenkleber durch den ernährungsphysiologischen Bedarf der jeweiligen Art bestimmt und liegen nach aktuellen Erkenntnissen bei ca. 190 g kg-1 Futtermittel. Bei höheren Konzentrationen treten beim Weizenkleber Mangelsituationen (v.a. Lysin) und beim Kartoffelprotein (>300 g kg-1 Futtermittel) Geschmacksprobleme auf.
Die Kombination beider Rohstoffe nutzt die Vorteile des günstigen jedoch zum Teil minderwertigen Weizenkleberproteins, welches durch lediglich geringe Mengen eines hochgereinigten Kartoffelproteinkonzentrates aufgewertet werden kann. Dadurch entsteht ein nachhaltiges und zertifizierungsfähiges Fischfuttermittel mit einem hohen nutritiven Wert und hoher Stabilität im Wasser.

Summary translation

In the first experiment was shown that the use of potato protein concentrates as fish meal replacement in organic rainbow trout nutrition was highly dependent on the quality of the raw material. In particular, the content of glycoalkaloids, their metabolites and other possible antinutritive substances played a substantial role, which in turn can be influenced by the substitution level in the diets. The taste, the digestion and the feed utilization were strongly affected (mostly negative) by high PPC substitution rates. As first recommendation for the initial trial was defined, that a fish meal exchange by a highly purified LG-PPC should take place up to a maximum replacement of 50% (on the protein level), without influence on the high nutritive value of the diets. Especially the food acceptance of the feed particles should be improved in future research to ensure that adequate amounts of nutrients of this new raw material get in the organism and metabolism. The use of feed attractants in the diets could be a possible solution for this task.
Generally, purified PPC have the potential to be used as an alternative protein source in organic aqua feeds. It can be used according to the requirements of EU legislation as well as certification associations. From a nutritional point of view PPC provided all the demanded essential amino acids (AA), without the necessity of free AA supplementation (prohibited in organic aquaculture). Nevertheless, further information is necessary for improved use and utilization in rainbow trout nutrition.
For the use of feed attractants (second trial) should be stated that all treatments fed a PPC containing diet exhibited reduced feed intake and growth compared to a fish meal control diet. Additionally should be mentioned that all PPC groups revealed reduced growth performance when the GFM group acted as comparison. This could be indicative for an action of further antinutritive factors (additionally to glycoalkaloids) present in PPC but not determined in the present study. Otherwise, the negative influence of solanine and chaconine was compensated by the strong and attractive taste of fish meal. Nevertheless, the PER of all groups laid above 2, which were indicative for a good protein recovery. This conclusion was underlined by the good feed conversion ratios between 0.91 and 1.15. The highest daily feeding rates were found in the fish meal groups (FM and GFM). The effect of fish meal as feed ingredient on the taste of the particles was more intensive as any other feed attractant used in the second experiment. Within these feed attractants the blood meal groups showed the highest daily feed intake. In addition, blood meal revealed a positive influence on the binding properties of the feed particles. This binding quality/ability is an important issue for the use of PPC in organic aquaculture diets in the future and should be further investigated. Beside the high biological value of the protein, the fine graining of the raw material prevented a stable processing of the feed particles.
As final conclusion for the third trial, it should be stated that all varying combinations of wheat gluten and PPC were able to replace 56% of the fish meal (on the protein level) without negative impacts in diets for rainbow trout. No negative influences on feed intake, feed conversion, growth and animal health were detected. Furthermore, within all treatments the parameter of whole body composition and blood showed sufficient supply of the individuals with nutrients. Not only from the legislation and certification perspective can these both plant proteins be recommended for the use in organic aquaculture diets. Also the nutritional results can be used as recommendation for an expedient application in organic aqua feeds for rainbow trout. The maximum used amount of each raw material is determined by the nutritional demand of a specie and in the case of wheat gluten (in combination with PPC) in diets for rainbow trout laid this maximum amount at 190 g kg-1 in the diet. At higher concentrations of wheat gluten in the diets AA deficiencies occurred (e.g. lysine) and at higher PPC inclusions (>300 g kg-1 diet) palatability problems increased.
The combination of both plant proteins used the advantages of the cheap but inferior wheat gluten, which can be enhanced with small amounts of a highly purified PPC. This generates a sustainable and certifiable aqua feed with a high biological value and high water stability.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖL, BOEL, BÖLN, BOELN, FKZ 08OE058, Regenbogenforelle, konzentrierte Kartoffelproteine, Weizenkleber, Aquakultur, Fischmehl
Subjects: Food systems > Food security, food quality and human health
Animal husbandry > Feeding and growth
Animal husbandry > Health and welfare
Animal husbandry > Production systems > Aquaculture
Research affiliation: Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Animals > Aquaculture
Germany > Universität Kiel > Institute for Animal Breeding and Husbandry
Related Links:http://www.bundesprogramm-oekolandbau.de/, http://www.bundesprogramm.de/fkz=08OE058, http://orgprints.org/perl/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=08OE058&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen
Deposited By: Tusche, Karsten
ID Code:19627
Deposited On:09 Nov 2011 10:12
Last Modified:09 Nov 2011 10:12
Document Language:German - Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektleitung: Prof. Dr. Carsten Schulz, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Tierzucht und Tierhaltung

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