Żywieniowe i fizjologiczne efekty zastosowania mączki i tłuszczu z owadów w dietach dla ryb wszystkożernych z wykorzystaniem karpia jako gatunku modelowego
Type
Project
Date Issued
2022
Author
Discipline
animal science and fisheries
Abstract (PL)
Najdynamiczniej rozwijającym się kierunkiem badawczym w żywieniu ryb jest zastosowanie produktów wytworzonych z owadów. Jednakże większość dotychczas zrealizowanych badań
z tego zakresu ma charakter aplikacyjny - maksymalizację wydajności wzrostu ryb,
a także opłacalności i zrównoważenia środowiskowego produkcji poprzez wykorzystanie największego możliwego udziału wspomnianych materiałów w paszach.
Co więcej, skupiają się one głównie na wykorzystaniu mączek z larw, niewiele natomiast dostępnych jest informacji dotyczących tłuszczów.
Cel projektu
Celem opisywanego projektu jest poznanie mechanizmów ich oddziaływania na fizjologię żywienia ryb wszystkożernych. W przeważającej części literatury naukowej materiały pozyskane z larw owadów są traktowane jako źródła składników pokarmowych i energii.
Natomiast w opisywanym projekcie planowane jest określenie ich właściwości odżywczych oraz poznanie mechanizmów działania zawartych w nich związków bioaktywnych.
Opis motywacji i przebiegu badań
Gatunkiem o szczególnym potencjale do wykorzystania w celach żywieniowych jest
Hermetia illucens. Charakteryzuje się on niskimi wymaganiami środowiskowymi oraz krótkim cyklem życia a jego larwy są bogate w składniki pokarmowe i bioaktywne, w tym chitynę,
kwas laurynowy i peptydy przeciwdrobnoustrojowe. Co istotne produkcja owadów na cele paszowe charakteryzuje się wysokim zrównoważeniem środowiskowym, bezodpadowością
i niskoemisyjnością.
Na szczególną uwagę zasługuje fakt niskiego stopnia poznania mechanizmów alimentarnego zastosowania produktów z owadów w żywieniu ryb wszystkożernych. Większość badań w tym zakresie dotyczy gatunków drapieżnych, głównie ryb łososiowatych, co doprowadziło
do powstania istotnej luki naukowej. Z tego powodu w planowanych badaniach postanowiono wykorzystać karpia jako gatunek modelowy. Ich kluczowym i nowatorskim aspektem jest określenie wpływu niewielkich ilości produktów wytwarzanych z owadów na fizjologię żywienia, rozwój i homeostazę przewodu pokarmowego ryb wszystkożernych. W tym celu planowane jest przeprowadzenie testów wzrostowych oraz strawnościowych. Pozyskany w testach in vivo materiał biologiczny zostanie poddany szczegółowym analizom laboratoryjnym
z wykorzystaniem najnowszych metod molekularnej mikrobiologii i histomorfometrii.
Oczekiwane rezultaty projektu
Wszystkie zebrane w ten sposób wyniki pozwolą na holistyczne spojrzenie na układ pokarmowy ryb wszystkożernych oraz mechanizmy oddziaływania związków bioaktywnych zawartych
w materiałach pozyskanych z owadów. Co więcej, wyniki badań podstawowych przeprowadzonych w czasie trwania projektu mogą stanowić w przyszłości bazę dla nowych doświadczeń, a także znacznie przyczynią się do poszerzenia i uzupełnienia wiedzy z zakresu żywienia ryb wszystkożernych.
z tego zakresu ma charakter aplikacyjny - maksymalizację wydajności wzrostu ryb,
a także opłacalności i zrównoważenia środowiskowego produkcji poprzez wykorzystanie największego możliwego udziału wspomnianych materiałów w paszach.
Co więcej, skupiają się one głównie na wykorzystaniu mączek z larw, niewiele natomiast dostępnych jest informacji dotyczących tłuszczów.
Cel projektu
Celem opisywanego projektu jest poznanie mechanizmów ich oddziaływania na fizjologię żywienia ryb wszystkożernych. W przeważającej części literatury naukowej materiały pozyskane z larw owadów są traktowane jako źródła składników pokarmowych i energii.
Natomiast w opisywanym projekcie planowane jest określenie ich właściwości odżywczych oraz poznanie mechanizmów działania zawartych w nich związków bioaktywnych.
Opis motywacji i przebiegu badań
Gatunkiem o szczególnym potencjale do wykorzystania w celach żywieniowych jest
Hermetia illucens. Charakteryzuje się on niskimi wymaganiami środowiskowymi oraz krótkim cyklem życia a jego larwy są bogate w składniki pokarmowe i bioaktywne, w tym chitynę,
kwas laurynowy i peptydy przeciwdrobnoustrojowe. Co istotne produkcja owadów na cele paszowe charakteryzuje się wysokim zrównoważeniem środowiskowym, bezodpadowością
i niskoemisyjnością.
Na szczególną uwagę zasługuje fakt niskiego stopnia poznania mechanizmów alimentarnego zastosowania produktów z owadów w żywieniu ryb wszystkożernych. Większość badań w tym zakresie dotyczy gatunków drapieżnych, głównie ryb łososiowatych, co doprowadziło
do powstania istotnej luki naukowej. Z tego powodu w planowanych badaniach postanowiono wykorzystać karpia jako gatunek modelowy. Ich kluczowym i nowatorskim aspektem jest określenie wpływu niewielkich ilości produktów wytwarzanych z owadów na fizjologię żywienia, rozwój i homeostazę przewodu pokarmowego ryb wszystkożernych. W tym celu planowane jest przeprowadzenie testów wzrostowych oraz strawnościowych. Pozyskany w testach in vivo materiał biologiczny zostanie poddany szczegółowym analizom laboratoryjnym
z wykorzystaniem najnowszych metod molekularnej mikrobiologii i histomorfometrii.
Oczekiwane rezultaty projektu
Wszystkie zebrane w ten sposób wyniki pozwolą na holistyczne spojrzenie na układ pokarmowy ryb wszystkożernych oraz mechanizmy oddziaływania związków bioaktywnych zawartych
w materiałach pozyskanych z owadów. Co więcej, wyniki badań podstawowych przeprowadzonych w czasie trwania projektu mogą stanowić w przyszłości bazę dla nowych doświadczeń, a także znacznie przyczynią się do poszerzenia i uzupełnienia wiedzy z zakresu żywienia ryb wszystkożernych.
Abstract (EN)
The main scientific aim of the project is to study the effects of defatted black soldier fly (Hermetia illucens) larvae meal (BSFM) and larvae fat (BSFF) in diets for omnivorous fish on their nutri-physiological status using juvenile common carp (Cyprinus carpio) as a model species.
Two specific research aims were formulated that is to assess the effects of using BSFM in the diet for juvenile omnivorous fish on growth performance results, apparent digestibility of dietary nutrients, development of macro and microstructures and microbiome of the gastrointestinal tract, fish body chemical composition, and biochemical blood parameters and also to assess the effects of using BSFF in the diet for juvenile omnivorous fish on growth performance results, apparent digestibility of dietary nutrients, development of macro and microstructures and microbiome of the gastrointestinal tract, fish body chemical composition, and biochemical blood parameters.
Research hypotheses were formulated based on preliminary studies and scientific literature stating that (1) the inclusion of BSFM in the diet for juvenile omnivorous fish will have a positive effect on growth performance, fish nutri-physiological status, and the development of the gastrointestinal tract and will also increase the conversion and digestibility of dietary nutrients
Two specific research aims were formulated that is to assess the effects of using BSFM in the diet for juvenile omnivorous fish on growth performance results, apparent digestibility of dietary nutrients, development of macro and microstructures and microbiome of the gastrointestinal tract, fish body chemical composition, and biochemical blood parameters and also to assess the effects of using BSFF in the diet for juvenile omnivorous fish on growth performance results, apparent digestibility of dietary nutrients, development of macro and microstructures and microbiome of the gastrointestinal tract, fish body chemical composition, and biochemical blood parameters.
Research hypotheses were formulated based on preliminary studies and scientific literature stating that (1) the inclusion of BSFM in the diet for juvenile omnivorous fish will have a positive effect on growth performance, fish nutri-physiological status, and the development of the gastrointestinal tract and will also increase the conversion and digestibility of dietary nutrients
(2) the inclusion of BSFF in the diet for juvenile omnivorous fish will have a positive effect on growth performance, fish nutri-physiological status, and the development of the gastrointestinal tract and will also increase the conversion and digestibility of dietary nutrients.
Most of the studies in the area of the use of insects in fish nutrition have applicational character. They aim to maximise the efficiency of fish growth performance, profitability, and sustainability of aquaculture production by using the highest share of insect-derived materials possible. However, few of them explain the mode of action of insects inclusion in the diet on the fish organism and nutri-physiological status. Moreover, the majority of them focus mainly on salmonid and other carnivorous fish species. It creates a significant gap in current knowledge in this field concerning other groups of fish. Thus common carp was selected as well established model species for omnivorous fish nutrition and physiology. Black soldier fly is insect species that is considered as one of the most promising alternative feed components mainly for aquaculture but also other farm animals. Due to its high crude protein and crude fat content in larvae as well as short life cycle and low environmental requirements allowing the production of large insect biomass efficiently. The production of insect biomass is also considered environmentally sustainable because of low water, space, and energy demand. Black soldier fly larvae are rich in a variety of bioactive compounds including chitin, lauric acid, and antimicrobial peptides. Based on project authors’ knowledge and preliminary studies diets with the inclusion of materials obtained from Hermetia illucens larvae are well accepted by a wide spectrum of fish species. For these reasons planned basic research will aim to improve the currently scarce understanding of the mode of action of insect-derived bioactive substances and widen the knowledge in this area. To reach this aim research concept assumes performing in vitro dietary protein digestibility test and in vivo growth and digestibility tests on juvenile common carp with the use of low inclusions of BSFM and BSFF in semisynthetic model diets (based on purified ingredients), calculating growth performance, diet utilization parameters, and somatic indices as well as performing a series of laboratory analyses (blood biochemistry, intestine and hepatopancreas histology, gastrointestinal tract microbiome and fish whole body composition). The research plan assumes the use of widely established histological and microbiological analytic methods including new generation sequencing. All the results collected during the project will be characterized by high scientific novelty, wide explanation of nutritional and physiological modes of action. Thus they will play a crucial role in the development of modern knowledge in the fields of fish nutrition, effects of dietary insect materials application, their role in gastrointestinal tract development, microbial populations, fish nutri-physiological status and show the new scientific horizons.
Most of the studies in the area of the use of insects in fish nutrition have applicational character. They aim to maximise the efficiency of fish growth performance, profitability, and sustainability of aquaculture production by using the highest share of insect-derived materials possible. However, few of them explain the mode of action of insects inclusion in the diet on the fish organism and nutri-physiological status. Moreover, the majority of them focus mainly on salmonid and other carnivorous fish species. It creates a significant gap in current knowledge in this field concerning other groups of fish. Thus common carp was selected as well established model species for omnivorous fish nutrition and physiology. Black soldier fly is insect species that is considered as one of the most promising alternative feed components mainly for aquaculture but also other farm animals. Due to its high crude protein and crude fat content in larvae as well as short life cycle and low environmental requirements allowing the production of large insect biomass efficiently. The production of insect biomass is also considered environmentally sustainable because of low water, space, and energy demand. Black soldier fly larvae are rich in a variety of bioactive compounds including chitin, lauric acid, and antimicrobial peptides. Based on project authors’ knowledge and preliminary studies diets with the inclusion of materials obtained from Hermetia illucens larvae are well accepted by a wide spectrum of fish species. For these reasons planned basic research will aim to improve the currently scarce understanding of the mode of action of insect-derived bioactive substances and widen the knowledge in this area. To reach this aim research concept assumes performing in vitro dietary protein digestibility test and in vivo growth and digestibility tests on juvenile common carp with the use of low inclusions of BSFM and BSFF in semisynthetic model diets (based on purified ingredients), calculating growth performance, diet utilization parameters, and somatic indices as well as performing a series of laboratory analyses (blood biochemistry, intestine and hepatopancreas histology, gastrointestinal tract microbiome and fish whole body composition). The research plan assumes the use of widely established histological and microbiological analytic methods including new generation sequencing. All the results collected during the project will be characterized by high scientific novelty, wide explanation of nutritional and physiological modes of action. Thus they will play a crucial role in the development of modern knowledge in the fields of fish nutrition, effects of dietary insect materials application, their role in gastrointestinal tract development, microbial populations, fish nutri-physiological status and show the new scientific horizons.