Ciona intestinalis, una nuova fonte proteica per un’acquacoltura sostenibile



La ricerca di nuove risorse proteiche che possano sostituire la farina di pesce e gli ingredienti a base vegetale è fondamentale per garantire una crescita sostenibile del settore dell'acquacoltura, e può trattarsi di altre risorse marine, alghe, sottoprodotti di origine animale unicellulare, marini, terrestri e insetti. Ecco perché questa nuova ricerca pubblicata su "Animal Feed Science and Technology" ha voluto studiare l'effetto della sostituzione della farina di pesce (FM) o del concentrato proteico di soia (SPC) con la farina di tunicato (Ciona intestinalis) sul processo di estrusione, sulla qualità fisica del pellet, sull'espansione del pellet e sulla microstruttura. Vediamola nel dettaglio.


Durante il processo di sviluppo da nuove materie prime a ingredienti proteici è molto importante studiare le loro proprietà tecniche e vincoli nutrizionali, poiché entrambi determinano possibili livelli di inclusione nei mangimi per pesci. I mangimi commerciali per pesci sono più comunemente prodotti mediante l'uso della tecnologia di estrusione, e gli studi hanno documentato che la lavorabilità e le caratteristiche del prodotto finale dipendono dalle proprietà fisico-chimiche e reologiche degli ingredienti dei mangimi. Se un ingrediente dà durata e/o espansione ridotta e/o una maggiore perdita di olio, ciò limiterà la quantità possibile da utilizzare nei mangimi commerciali.


Le nuove materie prime utilizzate nei mangimi per l’acquacoltura non devono solo contenere i giusti nutrienti, ma anche essere tecnologicamente adatti. Determinare se e come i vari ingredienti dei mangimi siano adatti è uno degli obiettivi della ricerca avanzata svolta dall'Istituto norvegese Nofima. In quest’ambito, uno studio effettuato nel salmone Atlantico ha valutato la farina proveniente dal tunicato Ciona intestinalis, come una promettente fonte proteica, alternativa alla tradizionale farina di pesce.


Dal punto di vista nutrizionale, la farina dei tunicati risulta essere una valida fonte di aminoacidi e di acidi grassi polinsaturi quali, EPA, DHA e acido arachidonico. Inoltre, presenta una ridotta quantità di tossine, contaminanti e metalli pesanti. Oltre a queste caratteristiche nutrizionali della farina, lo studio ha fornito risultati promettenti sulle performance di crescita del salmone e sulla composizione lipidica delle carni, in presenza di un livello di sostituzione del 50% di farina di pesce nel mangime con la farina di tunicato.


Nel processo di estrusione degli ingredienti vi è l'aggiunta di acqua, riscaldata dal vapore in un precondizionatore e dalla dissipazione del calore viscoso mediante miscelazione meccanica in una canna dell'estrusore. Durante la lavorazione, la polvere viene dispiegata in un materiale scorrevole con viscosità ridotta. Questo impasto plastificato può quindi essere modellato ed espanso attraverso l'estrusore, il quale muore creando estrusi con nuove reti di legame intramolecolari. I lipidi, la lubrificazione delle viti dell'estrusore e una scarsa qualità fisica dell'alimentazione, oltre ad una ridotta espansione, possono essere una conseguenza se il livello lipidico supera 120 g/kg.


L'esperimento era basato su un progetto di miscela centroide simplex a 3 componenti. Sono stati stabiliti modelli con R2 nell'intervallo 0,574–0,999 (P = da 0,03 a < 0,0001) per energia meccanica specifica (SME), temperatura dietro la filiera dell'estrusore (Tdie), viscosità apparente della pasta nella filiera dell'estrusore (Vdie), durezza del pellet, parametri di durabilità, espansione e microstruttura.


L'aumento di SME e Tdie è stato principalmente spiegato dal ridotto contenuto lipidico nella miscela di mangimi dovuto alla sostituzione di FM con tunicato o SPC. Vdie ridotta era principalmente un effetto dell'aumento del livello di tunicato e con il valore più basso trovato per la miscela di tunicati puri. C'è stato un aumento dell'espansione volumetrica e della porosità aperta mediante la sostituzione di SPC con tunicato, spiegato da questa diminuzione di Vdie.


Durezza e durata ridotte sono state riscontrate per le miscele ad alto contenuto di SPC a causa della plastificazione incompleta. L'espansione dell'estruso, la capacità di assorbimento del grasso e la perdita sono state spiegate dalla microstruttura dell'estruso misurata mediante microtomografia a raggi X. Entro i limiti del design scelto, il 64% del FM può essere sostituito da farina di tunicati senza compromettere la qualità fisica del mangime. Grazie al suo comportamento in termini di viscosità, la farina di tunicato può migliorare l'espansione del pellet e la capacità di assorbimento dei grassi del mangime estruso.


Per i mangimi ad alto contenuto energetico come per il salmone, quindi, la maggior parte dei lipidi deve essere aggiunta e assorbita nel mangime essiccato in un processo di rivestimento sottovuoto dopo l'essiccazione (Strauch, 2005). La durata del pellet, la capacità di assorbimento dell'olio e la perdita di olio durante lo stoccaggio sono direttamente collegati al grado di espansione e ai parametri della microstruttura come porosità aperta e chiusa, distribuzione della dimensione dei pori, spessore della parete cellulare e interconnettività tra i pori. Un prodotto ideale con l'espansione controllata dovrebbe avere piccoli pori di dimensioni uniformi collegati tra loro e la superficie. I pori più piccoli saranno alti nella pressione capillare rispetto ai pori più grandi e quindi un alto potenziale di assorbimento e ritenzione di olio.


Recentemente sono stati studiati i vincoli nutrizionali della farina di tunicate (Ciona intestinalis) nei mangimi per il salmone atlantico. Al livello dietetico di circa il 17%, sostituendo il 50% delle proteine ​​della farina di pesce nella dieta che promettono risultati in termini di crescita, biometria, sono stati osservati i lipidi totali del filetto e del fegato, il profilo degli acidi grassi e la morfologia dei tessuti. A parte il vanadio (V) che è stato trovato a livelli più elevati nel tunicato, la sostituzione della farina di pesce con la farina di tunicato ha ridotto i livelli di contaminanti, tossine, e metalli pesanti nei corpi interi del salmone (ad esempio toxafene e arsenico). Il pasto di tunicato secco utilizzato nello studio conteneva relativamente bassi livelli di proteine ​​(ca. 41%) e lipidi (ca. 3%), ma era ricco di acido arachidonico, EPA e DHA (3,5%, 22,8% e 17,2% del totale acidi grassi, rispettivamente) e una buona fonte di aminoacidi essenziali.


Nonostante la crescita uguale, il coefficiente di digeribilità apparente dietetico delle proteine, queste ​​erano del 3% e di grassi lo 0,7% inferiori nella dieta dei tunicati rispetto al controllo, il che potrebbe essere dovuto alla maggiore quantità di ceneri livelli (ca. 25% compreso il sale) nel materiale di prova. Le proprietà tecniche della farina di pesce (FM) e delle proteine ​​vegetali come il concentrato proteico di soia (SPC) e il glutine vitale di frumento (WG) hanno riportato in diversi studi e rispetto a FM e WG, l'SPC, una viscosità dell'impasto più elevata e richiede temperature e taglio meccanico per una plastificazione di successo nel processo di estrusione.



Tali informazioni pubblicate mancano ancora per la nuova e sostenibile fonte proteica, la farina di tunicato, e lo scopo di questa ricerca era quindi quello di studiare le proprietà tecniche della farina di tunicati, quantificando:


(1) l'effetto della sostituzione di FM o SPC con farina di tunicato su viscosità dell'impasto, espansione dell'estruso, microstruttura, qualità fisica del pellet, olio assorbimento e perdita;

(2) in combinazione con FM e SPC, valutare il livello massimo di inclusione dei tunicati che è possibile utilizzare senza compromettere la qualità fisica del pellet.





In conclusione, il rapporto tra gli ingredienti proteici del tunicato, FM e SPC nel progetto della miscela simplex-centroide a 3 componenti ha avuto un impatto significativo sulle risposte misurate dell'estrusore, del pellet e della microstruttura. L'aumento del livello del tunicato ha ridotto significativamente l'alimentazione della viscosità di massa nella filiera dell'estrusore con conseguente aumento dell'espansione volumetrica e porosità aperta. L'espansione dell'estruso, l'assorbimento dei grassi la capacità e la perdita sono state spiegate dalla microstruttura dell'estruso misurata mediante microtomografia a raggi X. Entro il confine di design scelto, il 64% del FM può essere sostituito da farina di tunicati senza compromettere la qualità fisica del mangime. A causa della sua viscosità e il suo comportamento, la farina di tunicato può migliorare l'espansione del pellet e la capacità di assorbimento dei grassi del mangime estruso.


 

Fonti:

L'articolo è un estratto della ricerca pubblicata su "Animal Feed Science and Technology":

https://nofima.brage.unit.no/nofima-xmlui/bitstream/handle/11250/2838612/The-use-of-tunicate--Ciona-intestinalis--as-a-sustainable-_2022_Animal-Feed-.pdf?sequence=1&isAllowed=y

12 visualizzazioni0 commenti