Meeting the Challenge of no Fishmeal in Practical Diets for - PowerPoint PPT Presentation

Meeting ¡the ¡Challenge ¡of ¡no ¡Fishmeal ¡in ¡ Practical ¡Diets ¡for ¡ Litopenaeus ¡vannamei : ¡ Case ¡Studies ¡from ¡LABOMAR, ¡Brazil Alberto ¡J.P. ¡Nunes Associate ¡Professor X ¡Simposio ¡Internacional ¡de ¡Nutrición ¡Acuícola Monterrey, ¡Nuevo ¡Leon, ¡Mexico November ¡9, ¡2010 ¡– Session ¡3

Aquaculture: ¡largest ¡consumer ¡of ¡fishmeal � In ¡2006, ¡aquafeeds ¡used ¡3.7 ¡million ¡MT ¡of ¡fishmeal, ¡68.2% ¡of ¡the ¡ estimated ¡global ¡production ¶ MT ¡x ¡1,000 60,014 Production ¡of ¡finfish ¡and ¡crustaceans* 45,557 Total ¡fed ¡production 23,851 (76%) 15,072 (63%) 2006 2020E ¶ ¡ Source: ¡Tacon ¡and ¡Metian, ¡2008 In ¡10 ¡years, ¡fed-­‑raised ¡finfish ¡and ¡crustaceans ¡will ¡account ¡for ¡¾ ¡of ¡world ¡ production *MT ¡x ¡1,000. ¡Excludes ¡filter-­‑feeding ¡fish

Fishmeal ¡use ¡is ¡reducing ¡in ¡shrimp ¡feeds � Shrimp ¡are ¡the ¡largest ¡consumer ¡of ¡fishmeal ¡within ¡the ¡ aquaculture ¡industry, ¡ahead ¡of ¡marine ¡fish ¡and ¡salmon FIFO 10,000 2.5 MT ¡x ¡1,000 9,000 Farm-­‑raised ¡marine ¡shrimp ¡production 8,000 1.9 2.0 7,000 ¶ ¡ Source: ¡Tacon ¡and ¡Metian, ¡2008 6,000 1.5 Fish ¡IN ¡: ¡Fish ¡OUT ¡Ratio 5,000 4,000 1.0 3,000 Pelagic ¡forage ¡fish ¡equivalent 2,000 0.5 0.3 1,000 Projections 0 0.0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2010 2015 2020 Over ¡the ¡past ¡15 ¡years, ¡fishmeal ¡inclusion ¡in ¡shrimp ¡feeds ¡reduced ¡from ¡28% ¡(1995) ¡ to ¡12% ¡(2010). FIFO ¡more ¡efficient ¡than ¡salmon, ¡trout, ¡eel ¡and ¡marine ¡fish ¶ ¡ .

Drivers ¡for ¡fishmeal ¡reduction (1) ¡PRODUCTION 2,000 capture ¡fisheries ¡production ¡ CIF ¡Price ¡(USD/MT) 1,800 remains ¡stagnant ¡compared ¡to ¡ 1,600 an ¡8.8% ¡annual ¡growth ¡rate ¡in ¡ 1,400 Fishmeal aquaculture ¡output 1,200 (2) ¡PRICES fishmeal ¡prices ¡have ¡risen ¡ 1,000 significantly ¡compared ¡to ¡other ¡ 800 Soybean ¡meal agricultural ¡commodity ¡protein ¡ 600 ingredients 400 (3) ¡SUSTAINABILITY 200 as ¡shrimp ¡farming ¡moves ¡into ¡ 0 more ¡intensive ¡systems ¡and ¡ Jan-­‑2005 Jan-­‑2006 Jan-­‑2007 Jan-­‑2008 Jan-­‑2009 Jan-­‑2010 Year production ¡rises, ¡there ¡is ¡a ¡ growing ¡demand ¡for ¡formulated ¡ Five-­‑year ¡market ¡price ¡(2005-­‑2010) ¡for ¡fishmeal ¡and ¡soybean ¡meal. ¡ diets ¡dependent ¡on ¡static ¡ Source: ¡Oil ¡World. ¡ supplies ¡of ¡fish ¡meal Fishmeal ¡(64/65% ¡CP, ¡CIF ¡Hamburg). ¡Soybean ¡meal ¡(pellets ¡44/45% ¡CP ¡Argentina, ¡CIF ¡ Rotterdam).

Farmers ¡are ¡raising ¡a ¡less ¡nutrient-­‑ dependent ¡shrimp ¡species 3,399 ¡MT 3,500 Grand ¡Total Harvest ¡(MT ¡x ¡1,000) 3,000 2,500 2,259 ¡MT 1,135 ¡MT 66% 2,000 Litopenaeus ¡vannamei 631 ¡MT 56% 1,500 145 ¡MT 13% Penaeus ¡monodon 1,000 722 ¡MT Source: ¡FAO ¡(2010) 21% 500 Other ¡species 0 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 Production ¡of ¡ ¡ L. ¡vannamei ¡ increased ¡16x ¡in ¡8 ¡years ¡(2000 ¡vs. ¡2008) ¡compared ¡to ¡ 14% ¡for ¡the ¡tiger ¡shrimp

About ¡aquaculture ¡at ¡LABOMAR, ¡Brazil � 50-­‑year ¡old ¡marine ¡ Lane ¡snapper, ¡ Lutjanus ¡ ¡synagris sciences ¡institution ¡ located ¡in ¡NE ¡Brazil � Part ¡of ¡the ¡Federal ¡ University ¡of ¡the ¡ State ¡of ¡Ceará Mutton ¡snapper, ¡ Lutjanus ¡analis � Owns ¡5-­‑ha ¡facility ¡ where ¡applied ¡ OUTDOOR ¡SYSTEM ¡ research ¡on ¡ (Marine ¡Finfish) reproduction, ¡ nutrition, ¡disease ¡and ¡ genetics ¡of ¡marine ¡ fish ¡and ¡crustaceans ¡ is ¡carried ¡out Fat ¡and ¡common ¡ ¡snook, ¡ Centropomus Cobia, ¡ Rachycentron canadum parallelus and ¡ C. ¡undecimalis

Rearing ¡system: ¡shrimp GREEN ¡WATER CLEAR ¡WATER Clear ¡water Green ¡water ¡ Round ¡tanks ¡of ¡500-­‑L ¡volume ¡ Round ¡tanks ¡of ¡1.000-­‑L ¡volume 0.57 ¡m 2 bottom ¡area 1.02 ¡m 2 bottom ¡area 12-­‑h ¡sand ¡filtering 25% ¡weekly ¡water ¡exchange

Shrimp ¡rearing: ¡standard ¡protocol 1 2 3 4 5 6 1. PL10 ¡rearing: ¡2 ¡PLs/L ¡– 30 ¡-­‑40 ¡days 4. Fed ¡twice ¡a ¡day ¡on ¡a ¡consumption ¡basis 2. Juvenile ¡stocking ¡(2-­‑4 ¡g ¡shrimp) 5. Meals ¡calculated ¡individually � Green ¡water: ¡40 ¡– 70 ¡shrimp/m 2 6. Shrimp ¡samples ¡every ¡3.5 ¡weeks � Clear ¡water: ¡70 ¡-­‑ 100 ¡shrimp/m 2 7. Harvest ¡after ¡10 ¡weeks ¡(10 ¡– 20 ¡g ¡shrimp)

Sources ¡of ¡Rendered ¡Animal ¡Protein ¡Have ¡Low ¡ Stimulatory ¡Power ¡for ¡ L. ¡vannamei Source: ¡Nunes ¡et ¡al ¡2006. ¡Aquaculture, ¡260: ¡244-­‑254. +choices ¡(%) * Attractant* % ¡rejection 2.9 g CON 100.0 54.5 af MBM 8.3 59.1 ad SM 0.0 75.6 a FMPO 0.0 65.9 ac FMBO 0.0 BM 45.7 abcd 25.0 25.7 b FO 44.4 58.5 ae FS 8.3 Chi-­‑square ¡ P <0.001 -­‑-­‑-­‑ *Values ¡in ¡the ¡column ¡which ¡do ¡not ¡share ¡a ¡same ¡superscript ¡are ¡statistically ¡ different ¡between ¡them ¡by ¡the ¡z-­‑test ¡(P<0.05); ¡ Y-­‑maze ¡system ¡to ¡evaluate ¡ feeding ¡effectors ¡in ¡shrimp *control ¡(CON) ¡without ¡SEM; ¡meat ¡and ¡bone ¡meal ¡(MBM); ¡squid ¡meal ¡ (SM); ¡fishmeal–Peruvian ¡origin ¡(FMPO); ¡fishmeal–Brazilian ¡origin ¡(FMBO); ¡ blood ¡meal ¡(BM); ¡fish ¡oil ¡(FO); ¡fish ¡solubles ¡(FS)

Replacing ¡Fishmeal ¡by ¡Ingredients ¡with ¡Low ¡Feeding ¡ Stimulation Fish ¡meal Soybean ¡meal Meat ¡meal ~ + + Natural ¡and ¡synthetic ¡feeding ¡effectors

Feeding ¡Effectors ¡not ¡a ¡Feed ¡Perfume Evidence ¡that ¡AA ¡pools ¡are ¡better ¡attractants ¡ % ¡+choices than ¡isolated ¡ones % ¡rejection 80,0 High ¡content ¡of ¡water-­‑soluble ¡AA. ¡Rich ¡in ¡water ¡soluble ¡ 70,0 substances ¡with ¡boosted ¡feeding ¡stimuli 60,0 Whole ¡squid ¡is ¡an ¡effective ¡attractant. ¡ 50,0 Protein ¡hydrolysis ¡process ¡can ¡promote ¡ 40,0 even ¡better ¡responses 30,0 20,0 10,0 0,0 CON VDB80 VDB68 CAA CFSP SLM Bet DFSLH DFSHH WSPH Supplementation ¡of ¡vegetable ¡sources ¡with ¡certain ¡amino ¡ acids ¡(glutamate ¡and ¡betaine) ¡may ¡prove ¡useless ¡to ¡ stimulate ¡feeding ¡responses (1) ¡80%-­‑crude ¡protein ¡(CP) ¡vegetable ¡dried ¡biomass ¡(VDB80); ¡(2) ¡68%-­‑CP ¡vegetable ¡dried ¡biomass ¡+ ¡glutamate ¡+ ¡betaine ¡(VDB68); ¡(3) ¡complex ¡of ¡amino ¡acids ¡(alanine, ¡valine, ¡glycine, ¡ proline, ¡serine, ¡histidine, ¡glutamic ¡acid, ¡tyrosine ¡and ¡betaine) ¡with ¡enzymatically ¡digested ¡bivalve ¡mollusk ¡(CAA); ¡(4) ¡condensed ¡fish ¡soluble ¡protein ¡(CFSP); ¡(5) ¡squid ¡liver ¡meal ¡(SLM); ¡(6) ¡ ¡ betaine ¡(Bet); ¡(7) ¡dried ¡fish ¡solubles ¡-­‑ low ¡biogenic ¡amines ¡(DFSLB); ¡(8) ¡dried ¡fish ¡solubles ¡-­‑ high ¡biogenic ¡amines ¡(DFSHB); ¡(9) ¡whole ¡squid ¡protein ¡hydrolysate ¡(WSPH); ¡**Soybean ¡meal ¡= ¡ Photo ¡credit: ¡Alberto ¡Nunes experimental ¡control

Aminoacid Profile ¡of ¡Commercial ¡Feeds How ¡important ¡ Mean Minimum +18% is ¡MET ¡to ¡shrimp ¡ 0% +37% 9.00 Maximum biological ¡ Required* 8.00 performance? +9% 7.00 +16% 6.00 +6% +12% +11% -­‑26% 5.00 4.00 -­‑33% +1% 3.00 +17% 2.00 1.00 0.00 LYS MET CYS ARG HIS ISO LEU M+C PHE TYR P+T THR TRY VAL g ¡of ¡EAA/100 ¡g ¡of ¡crude ¡protein* Analyzed ¡feeds ¡met ¡marine ¡shrimp ¡EAA ¡ requirements, ¡but ¡METHIONINE ¡was ¡the ¡most ¡ limiting ¡EAA ¡in ¡all ¡diets *Source: ¡Lemos ¡and Nunes ¡(2008). ¡Aquaculture ¡Nutrition ¡2008 ¡14; ¡181–191

Methionine ¡Crucial ¡to ¡Growth ¡Performance Performance ¡of ¡ L. ¡vannamei in ¡clear ¡water ¡after ¡56 ¡days ¡of ¡rearing ¡fed ¡commercial ¡diets. ¡ Temp. ¡29.5 ¡ � C; ¡sal. ¡33.4 ¡‰; ¡stocking ¡density. ¡114 ¡ind./m 2 ; ¡initial ¡weight ¡3.28 ¡(± 0.31). ¡ Source: ¡Lemos ¡and Nunes ¡(2008). ¡Aquaculture ¡Nutrition ¡2008 ¡14; ¡181–191. T3 T4 T5 T6 T7 T8 Parameters 92.7 a (1.94) 91.5 a (5.10) 81.9 b (9.26) 93.8 a (2.18) 91.2 a (2.31) 90.8 a (3.32) Survival ¡(%) 0.50 a (0.12) 0.44 a (0.09) 0.61 ab (0.10) 0.60 ab (0.13) 0.77 b (0.11) 0.78 b (0.14) Yield ¡(Kg/m 2 ) 0.63 a (0.13) 0.56 a (0.10) 0.91 b (0.04) 0.73 a (0.14) 0.97 b (0.13) 0.98 b (0.14) Growth ¡(g/week) 755.9 a (23.6) 691.9 b (55.9) 879.7 c (62.0) 915.4 c (32.7) 887.9 c (23.7) 977.9 d (31.6) Feed ¡cons. ¡(g) 286.2 a (68.0) 252.2 a (50.0) 349.1 ab (58.7) 342.9 ab (71.5) 439.2 b (64.8) 444.1 b (81.3) Biomass ¡gain ¡(g) FCR 2.75 ¡(0.63) 2.80 ¡(0.41) 2.56 ¡(0.37) 2.75 ¡(0.49) 2.05 ¡(0.27) 2.26 ¡(0.44) Crude ¡Protein 371 ¡(1.2) 348 ¡(0.9) 361 ¡(0.4) 350 ¡(1.2) 356 ¡(0.1) 359 ¡(1.3) Met. ¡(g/100 ¡CP) 1.38 1.47 1.91 1.46 1.75 1.73 Met ¡(%, ¡dw) 0.51% 0.51% 0.69% 0.51% 0.62% 062% High ¡correlation ¡between ¡shrimp ¡growth ¡rate ¡and ¡methionine ¡levels ¡(R 2 = ¡0.73) � � Higher ¡growth ¡achieved ¡when ¡feed ¡showed: 1. Lower ¡number ¡of ¡EAA ¡below ¡recommended ¡levels 2. Methionine: ¡1.70 ¡-­‑1.75 ¡g/100 ¡g ¡of ¡crude ¡protein 3. Lysine: ¡> ¡6.0 ¡g/100 ¡g ¡of ¡crude ¡protein 4. Methionine+cystine: ¡> ¡2.68 ¡g/100 ¡g ¡of ¡crude ¡protein