Nutzung von Kartoffelprotein in der Ernährung von Regenbogenforellen nach ökologischen Kriterien

Karsten Tusche

MSc. Fishery Science and Aquaculture

Doktorand

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Agrar- und Ernährungswissenschaftliche Fakultät

Institut für Tierzucht und Tierhaltung

Fachbereich Aquakultur

tusche@gma-buesum.de

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Inhaltsverzeichnis

1. Herausforderung Ökofuttermittel

2. Ökokandidat Kartoffel

3. Bisherige Ergebnisse mit Kartoffelproteinen

4. Kartoffelproteine in Alleinfutter für Forellen

5. Steigerung der Futteraufnahme

6. Kommerzielle Futtermischung

7. Fazit / Ausblick

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Herausforderung Ökofuttermittel

• Allgemeine Anforderung an Futtermittel (FuMi) (EG 710/2009)

– Tiergesundheit

– Hohe Produktqualität (einschließlich Nährwertzusammensetzung)

– Geringe Umweltbelastung

Nährstoffquellen sollen von guter Qualität und biologisch sowie nachhaltig sein (International Federation of Organic Agriculture Movements; IFOAM)

Art, Menge u. Zusammensetzung eines FuMi muss den natürlichen Ansprüchen einer Art entsprechen

Produktqualität des Fisches wird im höchsten Maße durch die Futtermittel beeinflusst

Bild: K. Tusche

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Herausforderung Ökofuttermittel

• Spezielle Vorschriften (EU; IFOAM) für carnivore Aquakulturtiere

– Rangfolge

• Fischmehl/-öl aus ökologischer/biologischer Aquakulturproduktion

• Fischmehl/-öl aus Überresten der Verarbeitung von Aquakulturprodukten

• Fischmehl/-öl aus Überresten der Verarbeitung von Produkten der nachhaltigen Wildfischerei

• FuMi aus landwirtschaftlich ökologisch/biologischen Prozessen (Pflanzen u. Tiere), welche nach zertifizierten Kriterien verarbeitet wurden

– Futterrationen dürfen höchstens 60% pflanzliche Erzeugnisse ökologischer/biologischer Herkunft enthalten

Bild: K. Tusche

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Herausforderung Ökofuttermittel

• Standpunkt Naturland zur Haltung carnivorer Arten mit erhöhtem Proteinbedarf

• Anteil tierischer Futterbestandteile ernährungsphysiologisch sinnvoll durch pflanzliche Produkte ersetzen

• Zulässige Verarbeitungsverfahren

• Extrahierung (Wasser)

• Fällung (Präzipitation)

• U.a.

• FuMi dürfen nicht aus konventionell erzeugten Pflanzen, Land- u. Wassertieren gewonnen werden

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Ökokandidat Kartoffel

• Generell geringer Proteingehalt in Kartoffeln (2-5%)

• Bei Stärkeproduktion entsteht Kartoffelsaft (Heißdampfextraktion)

• Nach Fällung und Trocknung hochwertiges Proteinkonzentrat (PPC)

– Rohproteingehalte >70%

– Bedarfsgerechte AS-Zusammensetzung (hohe biologische Wertigkeit)

– antinutritive Substanzen

– Schlechter Geschmack / reduzierte Futteraufnahme

• Herstellung und Nährstoffzusammensetzung von PPC zertifizierungskonform mit Anforderungen von EU, IFOAM und Naturland

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Bisheriger Erkenntnisse mit Kartoffelproteinen

• Untersuchungen mit Kartoffelproteinen in Alleinfuttermitteln für Forellen und Lachse (1985 – 2001)

• Sukzessiver Austausch von Fischmehl (FM) durch konzentrierte Kartoffelproteine

• Mit steigender Konzentration reduziertes Wachstum

• Seit Jahrtausendwende verbesserte Aufarbeitungsverfahren für PPC (Reduktion antinutritiver Substanzen / Glykoalkaloide)

• Bei Verwendung geringer Mengen von hochgereinigten PPC gleiche Wachstumsraten wie mit FM

• Bewertung als guter Proteinträger für Alleinfuttermittel für Salmoniden

• Höhere Konz. führen weiterhin zu eingeschränkter Futteraufnahme

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Kartoffelproteine in Alleinfutter für Forellen

• 9 Futtermittel (n=3)

• Isonitrogen/isoenergetisch

• 2 Kartoffelproteine (LG und HG)

• Variierende Glykoalkaloidgehalte

• Bedarfsgerechte Aminosäure-zusammensetzung

• Versuchsdauer 84 Tage

• Erfassung histologischer und wachstumsphysiologischer Parameter

Diets

control

LG

25

LG

50

LG

75

LG

100

HG

25

HG

50

HG

75

HG

100

Ingredients (g kg-1

)

fish meal 1

686 514 343 171 - 514 343 171 -

LG-PPC 2

- 132 265 397 529 - - - -

HG-PPC 2

- - - - - 140 281 421 561

fish oil 1

100 107 114 121 129 107 115 122 130

wheat starch 3

145 137 129 120 112 135 125 116 106

wheat gluten 3

20 20 20 20 20 20 20 20 20

vitamin 4 + mineral

mixture 5

20 20 20 20 20 20 20 20 20

cellulose 6

20 20 20 20 20 20 20 20 20

magnesium silicat 7

- 40 80 120 160 33 66 99 133

Nutrient composition (g kg-1

)

Dry matter 929 936 944 952 959 930 932 935 938

Crude protein 488 490 486 483 477 492 491 488 485

Crude lipid 145 158 158 156 145 156 153 158 154

Crude ash 183 179 186 192 199 178 177 179 181

Phosphorus 14.4 13.7 13.0 12.3 11.6 13.7 13.1 12.4 11.8

NfE + crude fibre 166 141 116 100 97 152 116 110 104

Gross energy (MJ kg-1

) 20.4 20.3 20.6 20.4 20.4 20.3 20.8 21.1 21.1

Essential amino acids (g kg-1

)

Arginine 28.2 27.3 26.3 25.4 24.5 27.4 26.6 25.8 25.1

Histidine 9.8 10.1 10.4 10.6 10.9 10.1 10.4 10.6 10.9

Isoleucine 17.7 20.1 22.4 24.7 27.0 20.2 22.7 25.1 27.6

Leucine 31.7 36.6 41.5 46.4 51.3 36.6 41.5 46.4 51.3

Lysin 31.3 33.4 35.5 37.6 39.7 33.3 35.3 37.3 39.4

Metheonine + Cysteine 15.6 16.4 17.2 18.0 18.8 16.5 17.3 18.2 19.0

Phenylalanine 17.5 21.3 25.2 29.0 32.8 21.4 25.2 29.1 33.0

Threonine 18.9 21.5 24.2 26.9 29.5 21.4 24.0 26.6 29.2

Valine 21.7 24.3 27.0 29.6 32.2 24.4 27.1 29.8 32.5

Glycoalkaloids (mg kg-1

)

Solanine - 0.4 0.8 1.2 1.6 166 306 459 612

Chaconine - 0.6 1.2 1.7 2.3 149 298 446 595

1

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Kartoffelproteine in Alleinfutter für Forellen

• Bestätigung vorhergehender Untersuchung

• Rückläufige Wachstumsleistung mit zunehmenden Kartoffelprotein- und Glykoalkaloidanteil im Futtermittel

• Reduzierte Appetenz = Reduziertes Wachstum

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

DFI % d-1

SGR % d-1

FM LG 25 LG 50 LG 75 LG 100 HG 25 HG 50 HG 75 HG 100

a

a

b

b

b

b

b

b

b

b

c

c

c

c

c c

c

c

Tägliche Futteraufnahme in % d-1 spezifische Wachstumsrate in % d-1

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Kartoffelproteineinsatz Histologie Bsp.: Leber

• Mit steigendem Anteil an PPC Veränderungen im Gewebe feststellbar • Hoher LG-PPC Anteil

steigender Grad der Hypertrophie

• Hoher HG-PPC Anteil resultiert in zunehmender Hypotrophie

Bild: K. Tusche

Hypertrophie LG-PPC

Hypotrophie HG-PPC

Hypertrophie LG-PPC

Kontrolle (Normal)

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Steigerung der Futteraufnahme

• 8 Futtermittel (n=3)

• Bedarfsgerechte Nährstoff- und Aminosäurezusammensetzung

• 50% des Fischmehl durch LG-PPC ersetzt

• Variierende Geschmacksträger

• Blutmehl

• Muschelmehl

• Freie AS

• FM Kontrollgruppe

• Versuchsdauer 56 Tage

• Erfassung wachstums- physiologischer Parameter

Diets

FM PPC BM4 BM8 MM4 MM8 SM05 SM1

Ingredients (g kg-1

)

Fish meal 1

595 262 205 147 231 200 262 262

LG-PPC 2

- 268 268 268 268 268 268 268

Blood meal3

- - 40 80 - - - -

Mussel meal4

- - - - 40 80 - -

Synthetic AA-mix5

- - - - - - 5 10

Fish oil 1

95 109 113 116 116 112 109 109

Wheat starch 6

241 223 225 226 206 189 216 209

Wheat gluten 6

60 60 60 60 60 60 60 60

Vitamin 7 + Mineral

mixture 8

10 10 10 10 10 10 10 10

Magnesium silicat 9

- 68 80 93 75 81 70 72

Glycoalkaloids10

(mg kg-1

) - - - - - - - -

c c

c

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• höchste Futteraufnahme in FM-Gruppe

Steigerung Futteraufnahme mit BM im Vergleich zu PPC um bis zu 0,3 % d-1

Muschelmehl ohne positiven Effekt

1% freie AS leicht höhere Aufnahme (1,87 % d-1) bei sehr guter Futterverwertung

• Alle Futtergruppen zeigen sehr guten Ernährungszustand auf

• generell verbesserte Ergebnisse im Kartoffelproteineinsatz als in eigener Vorgängeruntersuchung

• Anteil an PPC senken, um bessere Ergebnisse zu erzielen

Steigerung der Futteraufnahme

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

PPC FM BM4 BM8 MM4 MM8 SM05 SM1

0

0,5

1

1,5

2

2,5

PPC FM BM4 BM8 MM4 MM8 SM05 SM1

spezifische Wachstumsrate in % d-1

Tägliche Futteraufnahme in % d-1

bc

a

ab abc bc

bc c

bc

bcd

a

bcd

bcd

cd d

cd

abc

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Kommerzielle Futtermischung

• 6 Futtermittel (n=3)

• Isonitrogen/isoenergetisch

• Sukzessiver Austausch von FM durch PPC bis zu 100%

• Handelsorientierte Basalmischung + Zusatzstoffe

• 8% Blutmehl (Futteraufnahme, Stabilität)

• 1% Freie AS

• Versuchsdauer 56 Tage

• Erfassung wachstums- physiologischer Parameter

Bild: K. Tusche

Diets

FM PPC20 PPC40 PPC60 PPC80 PPC100

Ingredients (g kg-1

)

fish meal 339 270 202 134 66 -

LG-PPC - 53 107 160 214 267

blood meal

80 80 80 80 80 80

soy protein

177 177 177 177 177 177

synthetic AA-Mix

10 10 10 10 10 10

fish oil 84 90 96 102 109 115

wheat starch 200 195 191 186 182 177

wheat gluten 60 60 60 60 60 60

vitamin + mineral mixture 10 10 10 10 10 10

magnesium silicat 40 53 67 80 93 107

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Kommerzielle Futtermischung

• gute Futteraufnahme und Futterverwertung bis 60 % Austausch von FM

• > 60 % leichter Rückgang von Futteraufnahme und Wachstum

• Futterverwertung generell auf hohem ernährungsphysiologischem Niveau

• PPC in Kombination mit weiteren pflanzlichen Proteinen bzw. Rohstoffen stellt gute Alternative zu Fischmehl dar

0

0,5

1

1,5

2

2,5

FM PPC20 PPC40 PPC60 PPC80 PPC100

Tägliche Futteraufnahme in % d-1 spezifische Wachstumsrate in % d-1

a a

a

a

a

a a a

ab

ab

b

b

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Fazit / Ausblick

• Nach anfänglich schlechten Ergebnissen konnte die Verwendung von PPC in Alleinfuttermitteln für Forellen stetig verbessert werden

• Einsatz von Blutmehl und freien AS verbessert Produktqualität, Futteraufnahme und Futterverwertung

• Austausch von 60% FM in FuMi kann problemlos umgesetzt werden

• PPC in Kombination mit weiteren pflanzlichen Proteinen bzw. Rohstoffen stellt gute Alternative zu Fischmehl dar

• Einsatz in Ökofischfutter bis zu definierten Mengen kann empfohlen werden

Bild: K. Tusche

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Untersuchungen wurden ermöglicht durch:

Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN)

Gesellschaft für Marine Aquakultur (GMA)

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)

Bild: K. Tusche