Development of highly digestible fish feeds from locally available resources in Iran

Abstract

In 2012, global aquaculture production (excluding aquatic plants) was 63.5 million tons, increasing to 94.4 million tons by 2022—a growth of 48%. In Iran, production rose by 62% during the same period, from 296,514 to 480,624 tons. Iran is a leading producer of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss W.), contributing 15-21% of the global supply from 2012 to 2022. However, aquafeed, which accounts for 70% of production costs and 80% of environmental effluents, has been impacted by a decline in fish meal production in 2023. This may increase costs, especially for carnivorous species like rainbow trout, necessitating alternative protein sources. Currently, canola meal, a potential plant-based protein, is not widely used in Iran due to poor utilization by fish. Furthermore, local poultry by-products are viewed as low-quality protein sources compared to those in countries like Germany, due to a lack of processing technologies, which restricts their utilization in aquafeed industry. Therefore, some of these products like blood and feather meals are realised not comparable to fish meal in feeding rainbow trout for the aquafeed industry in Iran. Nutrient eutrophication in water bodies necessitates development of environmentally friendly aquafeed out of highly-digestible feed components, as well. Therefore, this research was conducted to assess the digestibility of various feed components, including poultry by-products such as PBM, BM, FeM, PPCon and plant-based proteins like CM and SBM, in rainbow trout. The test ingredients were incorporated into a semi-purified casein-based diet at a 30:70 ratio, with TiO₂ used as a marker, and then fed to the experimental fish. Feces were collected using the settling method in 57-liter aquaria. The apparent protein digestibility coefficients for PBM, FeM, PPCon, BM, CM, and SBM were 73%–93%, 73%–96%, 100%, 87%, 94%, and 97%, respectively. The most digestible feed components in terms of CP were chosen to create five fish-meal-free diets, with increasing levels of CM ranging from 20% to 40%, to compare with a casein-based diet in terms of growth performance and apparent digestibility in juvenile rainbow trout. Subsequently, the 35% CM diet, which achieved the least cost FCR, was slightly modified and extruded to feed fattening rainbow trout in tanks. This diet was then compared to a pelleted caseinbased diet to assess growth performance and nutrient effluents in tanks and simultaneously, the assessment of CP, CL,OMdigestibility as well as the availability of P in juvenile rainbow trout in aquaria set-up using the settling method. This extruded grow-out feed, which included 35% CM and approximately 32% highly digestible poultry by-products, proved to be comparable to the highly digestible semi-purified casein-based diet in terms of supporting growth performance and body criteria in rainbow trout. The utilization of macronutrients like CL, CP, and OM in this extruded feed was remarkably similar to that of the control feed (p>0.05). However, the P load from this practical diet was higher in the water compared to the control feed (p<0.05). This issue could potentially be addressed by lowering the phosphorus concentration in the feed for fish of that size and considering the phosphorus availability of each component used in the diet. This investigation showed that when terrestrial protein sources are properly combined to provide all essential nutrients to the fish, feeds without FM can not only promote high growth performance but also enable efficient nutrient utilization in rainbow trout. Lastly, properly processed poultry by-products can serve as valuable protein sources for the growing aquafeed industry in developing countries like Iran.

Im Jahr 2012 lag die weltweite Aquakulturproduktion (ohne Wasserpflanzen) bei 63,5 Millionen Tonnen und erhöhte sich bis 2022 auf 94,4 Millionen Tonnen - ein Anstieg von 48%. Im Iran stieg die Produktion im gleichen Zeitraum um 62%, und zwar von 296.514 auf 480.624 Tonnen. Der Iran ist ein wichtiger Produzent von Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss W.) und lieferte zwischen 2012 und 2022 etwa 15-21% des weltweiten Angebots. Der Bereich Aquafutter, auf den 70% der Produktionskosten und 80% der Umweltauswirkungen entfallen, wird jedoch durch einen Rückgang der Fischmehlproduktion seit dem Jahr 2023 beeinträchtigt. Dies könnte die Kosten erhöhen, insbesondere für fleischfressende Arten wie Regenbogenforellen, so dass alternative Proteinquellen erforderlich werden. Rapsmehl, ein potenzielles pflanzliches Protein, ist derzeit aufgrund der schlechten Verwertung durch Fische im Iran nicht weit verbreitet. Lokale Geflügelnebenprodukte werden, anders als in Ländern wie Deutschland, als geringwertige Proteinquellen angesehen, da es im Iran an erarbeitungstechnologien mangelt, was die Verwendung von Geflügelnebenprodukten in der Aquafutterindustrie dort einschränkt. Daher sind einige dieser Produkte, wie beispielsweise Blut- und Federmehl, bei der Fütterung von Regenbogenforellen in der Aquafutterindustrie im Iran nicht mit Fischmehl vergleichbar. Desweiteren erfordert auch die Nährstoff-Eutrophierung in den Gewässern die Entwicklung von umweltfreundlichem Aquafutter aus hochverdaulichen Futterkomponenten. Daher wurde in dieser Studie die Verdaulichkeit verschiedener Futterkomponenten, darunter Geflügelnebenprodukte wie PBM, BM, FeM, PPCon sowie pflanzliche Proteine wie CM und SBM, in Regenbogenforellen untersucht. Die Testbestandteile wurden in einem Verhältnis von 30:70 in ein halbgereinigtes Futter auf Kaseinbasis eingearbeitet, wobei TiO₂ als Marker verwendet wurde. Dieses Testfutter wurde dann an die Versuchsfische verfüttert. Die Kotprobe wurde mit der Absetzmethode in 57-Liter-Aquarien gesammelt. Die scheinbaren Proteinverdaulichkeitskoeffizienten betrugen für PBM 73%-93%, für FeM 73%- 96%, für PPCon 100%, für BM 87%, für CM 94% und für SBM 97%. Die verdaulichsten Futterkomponenten in Bezug auf CP wurden ausgewählt, um fünf fischmehlfreie Futtermittel mit ansteigendem CM-Gehalt von 20% bis 40% herzustellen. Diese kaseinbasierten Futtermittel wurden in Bezug auf Wachstumsleistung und scheinbare Verdaulichkeit bei jungen Regenbogenforellen verglichen. Danach wurde das Futter mit einem CM-Gehalt von 35%, das die geringsten Kosten für die Futterverwertung verursachte, leicht modifiziert und zur Fütterung von Regenbogenforellen in Becken extrudiert. Dieses Futter wurde anschließend mit einem pelletierten Futter auf Kaseinbasis verglichen, um die Wachstumsleistung und die Nährstoffausflüsse in die jeweiligen Becken zu bewerten und gleichzeitig die Verdaulichkeit von CP, CL und OM sowie die Verfügbarkeit von P bei juvenilen Regenbogenforellen in Aquarien mit der Absetzmethode zu beurteilen. Dieses extrudierte Mastfutter, das 35% CM und ca. 32% hochverdauliche Geflügelnebenprodukte enthielt, erwies sich als vergleichbar mit dem hochverdaulichen halbgereinigten Futter auf Kaseinbasishinsichtlich der Wachstumsleistung und der Körperkriterien der Regenbogenforellen. Die Verwertung von Makronährstoffen wie CL, CP und OM in diesem extrudierten Futter war bemerkenswert ähnlich wie die des Kontrollfutters (p>0,05). Allerdings war die P-Belastung durch dieses Futter im Vergleich zum Kontrollfutter im Wasser höher (p<0,05). Dieses Problem könnte möglicherweise dadurch gelöst werden, dass die Phosphorkonzentration im Futter für Fische dieser Größe gesenkt und die Phosphorverfügbarkeit der einzelnen im Futter verwendeten Komponenten berücksichtigt wird. Diese Untersuchung hat gezeigt, dass Futtermittel ohne FM nicht nur eine hohe Wachstumsleistung fördern, sondern auch eine effiziente Nährstoffverwertung bei Regenbogenforellen ermöglichen können, wenn terrestrische Proteinquellen richtig kombiniert werden, um den Fischen alle wesentlichen Nährstoffe zu liefern. Damit können entsprechend verarbeitete Geflügelnebenprodukte als wertvolle Proteinquellen für die wachsende Aquakulturindustrie in Entwicklungsländern wie dem Iran verwendet werden.