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

X ¡Simposio ¡Internacional ¡de ¡Nutrición ¡Acuícola Monterrey, ¡Nuevo ¡Leon, ¡Mexico November ¡9, ¡2010 ¡– Session ¡3

Meeting ¡the ¡Challenge ¡of ¡no ¡Fishmeal ¡in ¡ Practical ¡Diets ¡for ¡Litopenaeus ¡vannamei: ¡ Case ¡Studies ¡from ¡LABOMAR, ¡Brazil

Alberto ¡J.P. ¡Nunes

Associate ¡Professor

Aquaculture: ¡largest ¡consumer ¡of ¡fishmeal

In ¡2006, ¡aquafeeds ¡used ¡3.7 ¡million ¡MT ¡of ¡fishmeal, ¡68.2% ¡of ¡the ¡ estimated ¡global ¡production¶

23,851 60,014 15,072 45,557

2006 2020E

Production ¡of ¡finfish ¡and ¡crustaceans* Total ¡fed ¡production

*MT ¡x ¡1,000. ¡Excludes ¡filter-­‑feeding ¡fish

¶ ¡Source: ¡Tacon ¡and ¡Metian, ¡2008

In ¡10 ¡years, ¡fed-­‑raised ¡finfish ¡and ¡crustaceans ¡will ¡account ¡for ¡¾ ¡of ¡world ¡ production

(63%) (76%)

MT ¡x ¡1,000

Fishmeal ¡use ¡is ¡reducing ¡in ¡shrimp ¡feeds

Shrimp ¡are ¡the ¡largest ¡consumer ¡of ¡fishmeal ¡within ¡the ¡ aquaculture ¡industry, ¡ahead ¡of ¡marine ¡fish ¡and ¡salmon

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2010 2015 2020

Fish ¡IN ¡: ¡Fish ¡OUT ¡Ratio

Farm-­‑raised ¡marine ¡shrimp ¡production Pelagic ¡forage ¡fish ¡equivalent

Projections

FIFO MT ¡x ¡1,000

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¶ ¡.

1.9 0.3

¶ ¡Source: ¡Tacon ¡and ¡Metian, ¡2008

Drivers ¡for ¡fishmeal ¡reduction

200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000

Jan-­‑2005 Jan-­‑2006 Jan-­‑2007 Jan-­‑2008 Jan-­‑2009 Jan-­‑2010

Year

Soybean ¡meal Fishmeal CIF ¡Price ¡(USD/MT)

Five-­‑year ¡market ¡price ¡(2005-­‑2010) ¡for ¡fishmeal ¡and ¡soybean ¡meal. ¡ Source: ¡Oil ¡World. ¡

Fishmeal ¡(64/65% ¡CP, ¡CIF ¡Hamburg). ¡Soybean ¡meal ¡(pellets ¡44/45% ¡CP ¡Argentina, ¡CIF ¡ Rotterdam).

(1) ¡PRODUCTION capture ¡fisheries ¡production ¡ remains ¡stagnant ¡compared ¡to ¡ an ¡8.8% ¡annual ¡growth ¡rate ¡in ¡ aquaculture ¡output (2) ¡PRICES fishmeal ¡prices ¡have ¡risen ¡ significantly ¡compared ¡to ¡other ¡ agricultural ¡commodity ¡protein ¡ ingredients (3) ¡SUSTAINABILITY as ¡shrimp ¡farming ¡moves ¡into ¡ more ¡intensive ¡systems ¡and ¡ production ¡rises, ¡there ¡is ¡a ¡ growing ¡demand ¡for ¡formulated ¡ diets ¡dependent ¡on ¡static ¡ supplies ¡of ¡fish ¡meal

Farmers ¡are ¡raising ¡a ¡less ¡nutrient-­‑ dependent ¡shrimp ¡species

Production ¡of ¡ ¡L. ¡vannamei ¡increased ¡16x ¡in ¡8 ¡years ¡(2000 ¡vs. ¡2008) ¡compared ¡to ¡ 14% ¡for ¡the ¡tiger ¡shrimp

500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500

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

Harvest ¡(MT ¡x ¡1,000)

Grand ¡Total Litopenaeus ¡vannamei Penaeus ¡monodon Other ¡species

Source: ¡FAO ¡(2010)

2,259 ¡MT 66% 722 ¡MT 21% 145 ¡MT 13% 631 ¡MT 56%

1,135 ¡MT 3,399 ¡MT

About ¡aquaculture ¡at ¡LABOMAR, ¡Brazil

50-­‑year ¡old ¡marine ¡ sciences ¡institution ¡ located ¡in ¡NE ¡Brazil Part ¡of ¡the ¡Federal ¡ University ¡of ¡the ¡ State ¡of ¡Ceará Owns ¡5-­‑ha ¡facility ¡ where ¡applied ¡ research ¡on ¡ reproduction, ¡ nutrition, ¡disease ¡and ¡ genetics ¡of ¡marine ¡ fish ¡and ¡crustaceans ¡ is ¡carried ¡out

Lane ¡snapper, ¡Lutjanus ¡ ¡synagris Mutton ¡snapper, ¡Lutjanus ¡analis Cobia, ¡Rachycentron canadum Fat ¡and ¡common ¡ ¡snook, ¡Centropomus parallelus and ¡C. ¡undecimalis

OUTDOOR ¡SYSTEM ¡ (Marine ¡Finfish)

Rearing ¡system: ¡shrimp

Clear ¡water Round ¡tanks ¡of ¡500-­‑L ¡volume ¡ 0.57 ¡m2 bottom ¡area 12-­‑h ¡sand ¡filtering Green ¡water ¡ Round ¡tanks ¡of ¡1.000-­‑L ¡volume 1.02 ¡m2 bottom ¡area 25% ¡weekly ¡water ¡exchange CLEAR ¡WATER GREEN ¡WATER

Shrimp ¡rearing: ¡standard ¡protocol

1 2 3 4 5 6

• 1. PL10 ¡rearing: ¡2 ¡PLs/L ¡– 30 ¡-­‑40 ¡days
• 2. Juvenile ¡stocking ¡(2-­‑4 ¡g ¡shrimp)

Green ¡water: ¡40 ¡– 70 ¡shrimp/m2 Clear ¡water: ¡70 ¡-­‑ 100 ¡shrimp/m2

4. Fed ¡twice ¡a ¡day ¡on ¡a ¡consumption ¡basis 5. Meals ¡calculated ¡individually 6. Shrimp ¡samples ¡every ¡3.5 ¡weeks 7. Harvest ¡after ¡10 ¡weeks ¡(10 ¡– 20 ¡g ¡shrimp)

Sources ¡of ¡Rendered ¡Animal ¡Protein ¡Have ¡Low ¡ Stimulatory ¡Power ¡for ¡L. ¡vannamei

Attractant* CON MBM SM FMPO FMBO BM FO FS Chi-­‑square ¡P +choices ¡(%)* 2.9g 54.5af 59.1ad 75.6a 65.9ac 45.7abcd 25.7b 58.5ae <0.001 % ¡rejection 100.0 8.3 0.0 0.0 0.0 25.0 44.4 8.3

• ­‑-­‑-­‑

*Values ¡in ¡the ¡column ¡which ¡do ¡not ¡share ¡a ¡same ¡superscript ¡are ¡statistically ¡ different ¡between ¡them ¡by ¡the ¡z-­‑test ¡(P<0.05); ¡

*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)

Source: ¡Nunes ¡et ¡al ¡2006. ¡Aquaculture, ¡260: ¡244-­‑254.

Y-­‑maze ¡system ¡to ¡evaluate ¡ feeding ¡effectors ¡in ¡shrimp

Replacing ¡Fishmeal ¡by ¡Ingredients ¡with ¡Low ¡Feeding ¡ Stimulation

Natural ¡and ¡synthetic ¡feeding ¡effectors

Meat ¡meal Soybean ¡meal Fish ¡meal

~ + +

Feeding ¡Effectors ¡not ¡a ¡Feed ¡Perfume

Photo ¡credit: ¡Alberto ¡Nunes (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 ¡= ¡ experimental ¡control

Evidence ¡that ¡AA ¡pools ¡are ¡better ¡attractants ¡ than ¡isolated ¡ones

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 CON VDB80 VDB68 CAA CFSP SLM Bet DFSLH DFSHH WSPH

High ¡content ¡of ¡water-­‑soluble ¡AA. ¡Rich ¡in ¡water ¡soluble ¡ substances ¡with ¡boosted ¡feeding ¡stimuli Whole ¡squid ¡is ¡an ¡effective ¡attractant. ¡ Protein ¡hydrolysis ¡process ¡can ¡promote ¡ even ¡better ¡responses Supplementation ¡of ¡vegetable ¡sources ¡with ¡certain ¡amino ¡ acids ¡(glutamate ¡and ¡betaine) ¡may ¡prove ¡useless ¡to ¡ stimulate ¡feeding ¡responses

% ¡rejection % ¡+choices

Aminoacid Profile ¡of ¡Commercial ¡Feeds

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

Mean Minimum Maximum Required*

ARG HIS ISO LEU LYS MET CYS M+C PHE TYR P+T THR TRY VAL

+18% +1% +11% +37% +9%

• ­‑33%
• ­‑26%

+16% 0% +12% +17% +6%

Analyzed ¡feeds ¡met ¡marine ¡shrimp ¡EAA ¡ requirements, ¡but ¡METHIONINE ¡was ¡the ¡most ¡ limiting ¡EAA ¡in ¡all ¡diets How ¡important ¡ is ¡MET ¡to ¡shrimp ¡ biological ¡ performance? g ¡of ¡EAA/100 ¡g ¡of ¡crude ¡protein*

*Source: ¡Lemos ¡and Nunes ¡(2008). ¡Aquaculture ¡Nutrition ¡2008 ¡14; ¡181–191

Methionine ¡Crucial ¡to ¡Growth ¡Performance

2.75 ¡(0.49) 2.56 ¡(0.37) 2.80 ¡(0.41) 2.75 ¡(0.63)

FCR

342.9ab (71.5) 252.2a (50.0) 286.2a (68.0)

Biomass ¡gain ¡(g)

915.4c (32.7) 879.7c (62.0) 691.9b (55.9) 755.9a (23.6)

Feed ¡cons. ¡(g)

0.73a (0.14) 0.56a (0.10) 0.63a (0.13)

Growth ¡(g/week)

0.60ab (0.13) 0.61ab (0.10) 0.44a (0.09) 0.50a (0.12)

Yield ¡(Kg/m2)

93.8a (2.18) 81.9b (9.26) 91.5a (5.10) 92.7a (1.94)

Survival ¡(%)

T6 T4 T3

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./m2; ¡initial ¡weight ¡3.28 ¡(± 0.31). ¡

Source: ¡Lemos ¡and Nunes ¡(2008). ¡Aquaculture ¡Nutrition ¡2008 ¡14; ¡181–191.

T5

0.91b (0.04) 349.1ab (58.7) 2.26 ¡(0.44) 444.1b (81.3) 977.9d (31.6) 0.98b (0.14) 0.78b (0.14) 90.8a (3.32)

T8

2.05 ¡(0.27) 439.2b (64.8) 887.9c (23.7) 0.97b (0.13) 0.77b (0.11) 91.2a (2.31)

T7 Parameters 371 ¡(1.2) 1.38 0.51% Crude ¡Protein

• Met. ¡(g/100 ¡CP)

Met ¡(%, ¡dw)

• High ¡correlation ¡between ¡shrimp ¡growth ¡rate ¡and ¡methionine ¡levels ¡(R2 = ¡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

348 ¡(0.9) 1.47 0.51% 361 ¡(0.4) 1.91 0.69% 350 ¡(1.2) 1.46 0.51% 356 ¡(0.1) 1.75 0.62% 359 ¡(1.3) 1.73 062%

Intact ¡methionine ¡affects ¡performance

Ingredient ¡(%) 80 ¡A 70 ¡A 60 ¡A Soybean ¡meal, ¡46% 32.0 33.3 30.3 Wheat ¡flour 25.0 25.0 25.0 Fishmeal, ¡Anchovy 13.0 7.3 0.0 Fishmeal, ¡by-­‑catch 10.0 10.0 5.1 Corn ¡gluten ¡meal 5.0 5.0 10.4 Rice, ¡Broken 3.7 1.8 1.8 Dicalcium ¡Phosphate 3.6 3.2 2.3 Fish ¡oil 2.8 2.3 0.4 Lecithin, ¡Fluid 1.7 1.9 2.2 Salt 1.0 1.0 1.0 Vitamin-­‑Mineral ¡Pmx 1.0 1.0 1.0 Pegabind ¡(Pellet ¡Binder) 0.5 0.5 0.5 Magnesium ¡Sulfate 0.16 0.00 0.00 Potassium ¡Chloride 0.14 0.00 0.00 Cholesterol 0.12 0.11 0.11 Stay ¡C 0.03 0.03 0.03 Commercial ¡attractant 0.2 0.3 0.4 Meat ¡and ¡bone ¡meal 0.0 7.2 19.6 Formula ¡cost ¡(US$/MT) 658 593 505

Lower ¡aminoacid ¡levels

Ingredient ¡(%) 80 ¡A 70 ¡A 60 ¡A Crude ¡Protein 35.50 35.50 35.50 Crude ¡Fat 8.00 8.50 8.50 Crude ¡Fiber 1.86 1.96 1.84 Ash 11.94 12.57 13.27 Lysine 1.85 1.72 1.41 Met+Cys 1.09 1.01 0.93 Methionine 0.67 0.59 0.50

• ­‑11.0%
• ­‑33.3%

Cost ¡savings ¡in ¡formulation

AA ¡Profile ¡Significantly ¡Impacts Growth ¡and ¡FCR

72-­‑day ¡rearing ¡trial ¡with ¡L. ¡vannamei in ¡indoor ¡ tanks ¡(clear ¡water) ¡at ¡LABOMAR, ¡Brazil. ¡ Survival ¡% 91.2 ¡± 4.8 93.0 ¡± 3.8 91.6 ¡± 1.5 NS Yield ¡(g/m2) 884 ¡± 74.9 1,094 ¡± 192.0 1,085 ¡± 78.0 NS Growth ¡(g/wk) 0.98 ¡± 0.06 ¡a 1.17 ¡± 0.13 ¡a 1.19 ¡± 0.10 ¡b < ¡0.05 Weight ¡In. ¡(g) 4.14 ¡± 0.31 3.93 ¡± 0.16 4.09 ¡± 0.46 NS Feeds 60A 70A 80A ANOVA ¡P Weight ¡Fn. ¡(g) 14.3 ¡± 0.64 ¡a 16.0 ¡± 1.39 ¡ab 16.3 ¡± 1.12 ¡b < ¡0.05 FCR 2.75 ¡± 0.17 ¡b 2.30 ¡± 0.24 ¡a 2.47 ¡± 0.07 ¡a < ¡0.05

Initial ¡Stocking ¡Density: 57 ¡shrimp/tank ¡or ¡ 100 ¡shrimp/m2

Feeds 60A 70A 80A ANOVA ¡P

Fifty ¡500 ¡L ¡clear ¡water ¡ tanks: ¡10 ¡replicate ¡tanks ¡ per ¡diet 40 ¡shrimp/tank: ¡70 ¡ animals/m2 Started ¡with ¡juveniles ¡of ¡ 2.22 ¡± 0.19 ¡g ¡(n = ¡50) ¡in ¡ wet ¡body ¡weight Two ¡harvests: ¡72 ¡days ¡ and ¡96 ¡days ¡(stress ¡ event) Five ¡diets ¡prepared ¡with ¡ laboratory ¡equipment

Experimental ¡Design

*84% ¡2-­‑hydroxy-­‑4-­‑(methylthio)butanoic acid ¡(HMTBa)

NV_B NV50_C+ NV50_C-­‑ NV100_C+ NV100_C-­‑ MERA™ ¡Met ¡Ca*

NV_B: ¡basal ¡diet ¡with ¡150 ¡g/kg ¡of ¡Anchovy ¡fishmeal ¡(FML) NV50_C+: ¡positive ¡control ¡diet ¡with ¡50 ¡g/kg ¡of ¡FML ¡+ ¡1g/kg ¡MERA™ ¡Met ¡Ca NV50_C-­‑: ¡negative ¡control ¡diet ¡with ¡50 ¡g/kg ¡of ¡FML ¡and ¡no ¡MERA™ ¡Met ¡Ca NV100_C+: ¡positive ¡control ¡diet ¡without ¡FML ¡+ ¡2 ¡g/kg ¡MERA™ ¡Met ¡Ca NV100_C-­‑: ¡negative ¡control ¡diet ¡without ¡FML ¡and ¡no ¡MERA™ ¡Met ¡Ca

Ingredient ¡(g/kg, ¡as ¡is) NV_B NV50_C+ NV50_C-­‑ NV100_C+ NV100_C-­‑ Soybean ¡meal 350.0 457.6 450.0 487.0 485.2 Wheat ¡flour 235.6 217.0 221.7 210.0 210.0 Fish ¡meal, ¡Anchovy 150.0 75.0 75.0 0.0 0.0 Poultry ¡by-­‑product ¡meal 60.0 60.0 65.7 60.0 60.0 Rice, ¡broken 50.0 21.9 21.8 0.0 0.0 Soy ¡protein ¡concentrate 43.1 30.0 30.0 93.3 96.4 Squid ¡meal, ¡whole 0.0 20.0 20.0 20.0 20.0 Fish ¡oil 15.0 30.0 30.0 44.0 44.0 Soybean ¡oil 19.4 8.5 7.9 0.0 0.0 MERA™ ¡Met ¡Ca1 0.0 1.0 0.0 2.0 0.0 L-­‑lysine 0.0 0.0 0.0 0.4 0.3 Other ¡micro ¡ingredients 76.8 79.8 77.8 83.3 84.2 Proximate ¡Composition ¡(g/kg, ¡dry ¡matter ¡basis) Moisture 92.6 95.7 91.0 88.1 92.9 Crude ¡protein 392.2 383.5 391.8 393.2 406.6 Lipids 70.5 75.9 70.7 78.0 60.7 Total ¡fiber 22.7 26.6 28.3 27.1 31.7 Ash 98.7 97.6 97.9 95.5 88.4 Amino ¡Acids ¡(g/kg, ¡dry ¡matter ¡basis) HMTBa 0.0 0.65 0.0 1.14 0.0 Methionine 6.0 5.4 5.2 4.5 4.8 Cystine 5.4 5.3 5.4 5.6 5.7 Methionine ¡+ ¡cystine 11.4 10.7 10.6 10.1 10.5 Lysine 19.7 20.4 18.8 19.4 22.4 Formulation ¡Cost2

• ­‑-­‑

11.7% 12.5% 22.2% 23.2%

1 84% 2-hydroxy-4-(methylthio)butanoic acid (HMTBa); 2% reduction in formula cost in comparison to the control diet NV_B

No ¡statistical ¡differences ¡in ¡shrimp ¡final ¡survival, ¡yield ¡and ¡FCR ¡among ¡ harvested ¡shrimp ¡fed ¡the ¡different ¡experimental ¡diets

Overall ¡Performance

% ¡Survival 93.8 ¡± 6.7 91.5 ¡± 5.3 92.3 ¡± 4.9 91.5 ¡± 3.6 92.5 ¡± 5.3 92.3 ¡± 5.1 Diet NV_B NV50_C+ NV50_C-­‑ NV100_C+ NV100_C-­‑ Mean Yield ¡(g/m2) 849 ¡± 72 841 ¡± 119 768 ¡± 81 776 ¡± 65 806 ¡± 64 808 ¡± 86 FCR 2.13 ¡± 0.14 2.27 ¡± 0.23 2.13 ¡± 0.20 2.21 ¡± 0.17 2.11 ¡± 0.17 2.17 ¡± 0.19 78.3 ¡± 12.1 82.5 ¡± 7.1 82.0 ¡± 9.6 82.3 ¡± 5.3 82.0 ¡± 4.0 81.4 ¡± 8.0 526 ¡± 72 563 ¡± 88 519 ¡± 61 534 ¡± 31 552 ¡± 51 539 ¡± 70 3.26 ¡± 0.52 3.23 ¡± 0.33 3.11 ¡± 0.45 3.09 ¡± 0.22 2.94 ¡± 0.20 3.12 ¡± 0.37 NV_B NV50_C+ NV50_C-­‑ NV100_C+ NV100_C-­‑ Mean 72 ¡days 96 ¡days

A ¡higher ¡body ¡weight ¡was ¡observed ¡when ¡shrimp ¡were ¡fed ¡the ¡basal ¡diet ¡with ¡ 150 ¡g/kg ¡of ¡fish ¡meal ¡(NV_B) ¡or ¡when ¡diets ¡were ¡supplemented ¡with ¡HMTBa

Final ¡shrimp ¡body ¡weight

On ¡day ¡72, ¡a ¡higher ¡weekly ¡growth ¡rate ¡was ¡found ¡for ¡shrimp ¡fed ¡either ¡the ¡ basal ¡diet, ¡NV_B or ¡diets ¡NV50_C+ ¡and ¡NOV100_C+.

Weekly ¡shrimp ¡growth

The ¡reduction ¡of ¡fishmeal ¡in ¡experimental ¡diets ¡had ¡no ¡detrimental ¡effect ¡

• ver ¡shrimp ¡feed ¡intake. ¡Indication ¡of ¡a ¡higher ¡feed ¡intake ¡in ¡diets ¡with ¡

MERA™ ¡MetCa as ¡seen ¡for ¡NV50_C+. ¡

Feed ¡intake

The ¡addition ¡of ¡poultry ¡by-­‑product ¡meal, ¡squid ¡meal ¡ and ¡HMTBa may ¡have ¡helped ¡prevent ¡reductions ¡in ¡ palatability ¡typically ¡associated ¡with ¡reductions ¡in ¡fish ¡ meal ¡content.

Feed ¡attractability

Fifty ¡500 ¡L ¡clear ¡water ¡ tanks: ¡6-­‑7 ¡replicate ¡tanks ¡ per ¡diet 40 ¡shrimp/tank: ¡70 ¡ animals/m2 Started ¡with ¡juveniles ¡of ¡ 2.02 ¡± 0.51 ¡g ¡(n = ¡500) ¡in ¡ wet ¡body ¡weight Shrimp ¡reared ¡for ¡72 ¡ days Eight ¡diets ¡prepared ¡with ¡ laboratory ¡equipment

Fishmeal ¡forecast ¡study

Anchovy ¡fishmeal Soy ¡protein ¡ concentrate

Two ¡sets ¡of ¡diets: ¡(1) ¡2% ¡fish ¡oil ¡(2) ¡1% ¡FO Each ¡set ¡varied ¡Anchovy ¡fishmeal, ¡SPC ¡and ¡ SBO ¡inclusion Year ¡2010: ¡12% ¡fishmeal ¡(0% ¡replacement) Year ¡2015: ¡8.5% ¡fishmeal ¡(30% ¡replacement) Year ¡2020: ¡5.0% ¡fishmeal ¡(60% ¡replacement) Year ¡2025: ¡NO ¡fishmeal ¡(100% ¡replacement)

Experimental ¡Diets

Ingredient Experimental ¡Diets/Composition ¡(g/kg, ¡as ¡is) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 2010 2015 2020 2025 2010 2015 2020 2025 2.0% ¡Fish ¡OIL 1.0% ¡Fish ¡OIL Fish ¡meal, ¡Anchovy 120.0 85.0 50.0 0.0 120.0 85.0 50.0 0.0 Soy ¡protein ¡concentrate 0.0 38.5 77.5 133.4 0.0 38.4 77.5 133.2 Broken ¡rice 41.5 35.1 25.8 11.9 41.5 35.4 25.9 12.7 Soybean ¡oil 10.5 13.3 18.0 25.1 20.4 23.0 27.9 34.5 Fish ¡oil 20.0 20.0 20.0 20.0 10.0 10.0 10.0 10.0 L-­‑lysine 1.2 1.3 1.5 1.7 1.2 1.3 1.5 1.7 DL-­‑methionine 0.0 0.4 0.8 1.4 0.0 0.4 0.8 1.4 Soybean ¡meal 330.0 330.0 330.0 330.0 330.0 330.0 330.0 330.0 Wheat ¡flour 250.0 250.0 250.0 250.0 250.0 250.0 250.0 250.0 Poultry ¡by-­‑product ¡meal 150.0 150.0 150.0 150.0 150.0 150.0 150.0 150.0 Vitamin-­‑mineral ¡premix 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 Soybean ¡lecithin 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 Bicalcium ¡phosphate 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 13.0 Common ¡salt 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 Potassium ¡chloride 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 Synthetic ¡binder 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 Magnesium ¡sulfate 1.1 0.7 0.7 0.8 1.2 0.7 0.7 0.8 Vitamin ¡C 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7

Fixed Variable

Nutritional ¡Composition 2010 2015 2020 2025 2010 2015 2020 2025 2.0% ¡Fish ¡OIL 1.0% ¡Fish ¡OIL Proximate ¡Compostion ¡(g/kg, ¡dry ¡matter ¡basis) Crude ¡protein 388.1 384.1 393.9 390.8 393.5 384.9 385.9 388.4 Crude ¡fat 99.8 89.5 94.8 97.0 93.0 89.3 93.7 97.8 Crude ¡fiber 14.7 17.3 17.0 19.2 17.9 15.5 13.4 17.4 Ash 104.7 97.6 96.1 88.9 105.6 97.1 94.6 91.3 Calcium 15.9 15.1 14.2 13.0 15.9 15.1 14.2 13.0 Gross ¡energy (MJ/kg) 19.7 19.6 19.9 20.1 19.6 19.8 19.9 20.1 Essential ¡amino ¡acids ¡(g/kg, ¡dry ¡matter ¡basis) Lysine 23.6 24.3 24.3 25.0 23.6 24.1 24.9 25.2 Methionine 7.6 7.5 7.7 7.7 7.2 7.4 7.8 7.9 Cystine 4.1 4.9 4.3 5.1 5.0 5.2 4.3 4.3 Methionine ¡+ ¡cystine 11.7 12.0 12.0 12.8 12.2 12.6 101.5 105.7 Essential ¡Fatty ¡Acid ¡(g/kg, ¡dried ¡matter ¡basis) Linoleic (18:2 ¡n-­‑6) 31.9 30.0 33.1 36.7 36.1 35.3 38.2 42.4 Arachidonic (20:4 ¡n-­‑6) 0.5 0.4 0.3 0.3 0.1 0.1 0.2 0.1 Total ¡n-­‑6 ¡PUFA 32.4 30.4 33.4 37.0 36.2 35.4 38.4 42.5 Linolenic (18:3 ¡n-­‑3) 5.2 4.4 4.9 5.2 5.1 4.9 4.7 5.0 Eicosatrienoic (20:3 ¡n-­‑3) 0.5 0.3 0.3 0.3 0.1 0.2 0.2 0.2 Eicosapentaenoic (20:5 ¡n-­‑3) 7.7 5.3 4.2 3.1 1.9 1.8 2.6 1.6 Docosahexaenoic (22:6 ¡n-­‑3) 5.8 4.3 3.5 2.9 1.7 1.6 2.2 2.1 Total ¡n-­‑3 ¡PUFA 19.2 14.3 12.9 11.5 8.8 8.5 9.7 8.9 Total ¡PUFA2 51.6 44.7 46.3 48.5 45.0 43.9 48.1 51.4 n-­‑3/n-­‑6 0.59 0.47 0.39 0.31 0.24 0.24 0.25 0.21

Overall ¡performance

At ¡2% ¡fish ¡oil, ¡shrimp ¡growth ¡rates ¡were ¡reduced ¡only ¡when ¡diets ¡had ¡not ¡

• fishmeal. ¡At ¡1% ¡fish ¡oil, ¡growth ¡rates ¡dropped ¡at ¡5% ¡fishmeal ¡inclusion.

Variable FM ¡(%) Year Fish ¡Oil ¡Level 2.0% 1.0% Survival ¡(%) 12.0 2010 91.3 ¡± 2.2 94.0 ¡± 2.2 8.5 2015 90.0 ¡± 5.0 94.2 ¡± 3.0 5.0 2020 93.3 ¡± 4.1 89.6 ¡± 5.1 0.0 2025 94.6 ¡± 4.3 91.3 ¡± 5.4 Growth ¡Rate ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ (g/week) 12.0 2010 0.69 ¡± 0.06 ¡A 0.74 ¡± 0.07 ¡A 8.5 2015 0.65 ¡± 0.04 ¡AB 0.70 ¡± 0.09 ¡A 5.0 2020 0.62 ¡± 0.09 ¡AB 0.60 ¡± 0.05 ¡B 0.0 2025 0.58 ¡± 0.07 ¡B 0.53 ¡± 0.06 ¡B Yield ¡(g/m²) 12.0 2010 547.5 ¡± 29.2 ¡Aa 592.7 ¡± 47.1 ¡Aa 8.5 2015 540.0 ¡± 13.0 ¡Aa 597.4 ¡± 46.2 ¡Ab 5.0 2020 538.5 ¡± 47.5 ¡Aa 505.5 ¡± 52.5 ¡Ba 0.0 2025 524.5 ¡± 63.0 ¡Aa 477.7 ¡± 59.1 ¡Ba

Final ¡shrimp ¡body ¡weight

The ¡lowest ¡possible ¡combinations ¡of ¡dietary ¡inclusion ¡levels ¡of ¡fish ¡meal ¡(FM) ¡ and ¡fish ¡oil ¡(FO) ¡level ¡were ¡5%FM-­‑2%FO ¡(diet ¡2020) ¡and ¡8.5%FM-­‑1% ¡FO ¡(diet ¡ 2015).

Feed ¡intake

Feed ¡intake ¡was ¡consistent ¡among ¡experimental ¡diets, ¡except ¡when ¡ fishmeal ¡was ¡removed ¡in ¡the ¡1% ¡fish ¡oil ¡diet

FCR

At ¡1% ¡fish ¡oil, ¡FCR ¡significantly ¡increased, ¡starting ¡at ¡5% ¡fishmeal ¡and ¡below

Fishmeal, ¡Anchovy

67.65% Protein 7.61% Lipid 24.74% Other

Krill meal

60.10% Protein 25.00% Lipid 14.90% Other 4.07% ¡ 1.57% 3.04% 5.07% 5.01% 1.92% 2.76% 2.55% 3.51% EAA ¡(as ¡is) ARG HIS ISO LEU LYS MET PHE THR VAL 6.11% 2.61% 3.85% 6.61% 7.22% 2.66% 3.81% 3.19% 3.99% EAA ¡(as ¡is) ARG HIS ISO LEU LYS MET PHE THR VAL 4.32% ¡TL 1.80% ¡TL EFA ¡(% ¡of ¡total ¡lipid) HUFA ¡n-­‑3 HUFA ¡n-­‑6 22.11% ¡TL 4.99% ¡TL EFA ¡(% ¡of ¡total ¡lipid) HUFA ¡n-­‑3 HUFA ¡n-­‑6

versus

> 40% ¡phospholipid

Objectives

1. To ¡evaluate ¡the ¡growth ¡ performance ¡of ¡juveniles ¡of ¡

• L. ¡vannamei when ¡fed ¡diets ¡

containing ¡Krill ¡meal ¡and ¡ Krill ¡oil ¡under ¡partial ¡or ¡full ¡ replacement ¡of ¡fishmeal, ¡ fish ¡oil, ¡soy ¡lecithin ¡and ¡ cholesterol 2. To ¡determine ¡optimum ¡ inclusion ¡levels ¡of ¡Krill ¡meal ¡ in ¡diets ¡for ¡the ¡white ¡ shrimp ¡in ¡regards ¡its ¡ growth ¡and ¡economical ¡ performance

Major ¡protein ¡and ¡lipid ¡ingredients ¡used ¡in ¡ experimental ¡diets ¡for ¡growth ¡trials ¡with ¡L. ¡ vannamei

Ingredients Diet composition (g/kg as is) CLT KM10 KM50 KM110 Fish meal, Anchovy 150.0 100.0 50.0 0.0 Fish meal, by-catch 37.5 25.0 12.5 0.0 Broken rice 130.4 115.6 108.0 113.5 Soybean meal 300.0 340.2 338.6 349.4 Meat and bone meal 23.1 55.0 100.0 99.5 Wheat flour 250.0 250.0 250.0 250.0 Fish oil 20.0 15.2 17.7 0.1 Soybean lecithin 15.0 15.0 0.0 0.0 Krill meal 0.0 10.0 50.0 115.0 Cholesterol 1.5 1.5 0.8 0.0 Others* 322.5 322.5 322.5 322.5 USD/MT** / % Savings 662.8 8.0% 12.8% 8.7% Proximate composition (g/kg dried matter basis) Crude protein 325.5 336.0 327.3 338.6 Total lipids 103.8 103.5 107.5 107.5 Ash 99.5 98.3 99.5 96.7 Crude fiber 1.65 1.49 1.64 2.22 Gross energy (kJ/g) 17.5 17.5 16.9 16.8 Moisture (% as fed) 11.1 10.7 10.2 8.8

*Others included: 1.5 g/kg magnesium sulfate, 4.0 g/kg potassium chloride, 5.0 g/kg synthetic binder, 10.0 g/kg common salt, 10.0 g/kg vitamin-mineral premix, 12.0 g/kg bicalcium phosphate, 30.0 g/kg of corn gluten meal and 250.0 g/kg wheat flour. **FOB prices (Fortaleza, Brazil, Dec. 2007). Formula savings (USD/MT) compared to the CLT (basal) diet.

Parameter Water Experimental ¡Diets CLT KM10 KM50 KM110 Mean ¡± SD Initial ¡ Weight ¡(g) Clear 2.8 ¡± 0.7 2.9 ¡± 0.7 2.8 ¡± 0.6 3.0 ¡± 0.8 2.9 ¡± 0.7 Green 3.5 ¡± 0.8 3.5 ¡± 0.7 3.5 ¡± 0.7 3.4 ¡± 0.8 3.5 ¡± 0.8 Final ¡Weight ¡ (g) Clear 13.1 ¡± 2.2 13.3 ¡± 1.9 12.9 ¡± 1.8 13.3 ¡± 2.1 13.2 ¡± 2.0 Green 14.7 ¡± 2.1 13.9 ¡± 2.1 14.0 ¡± 2.5 14.2 ¡± 2.4 14.2 ¡± 2.3 Growth ¡ (g/week) Clear 0.98 ¡± 0.02 1.01 ¡± 0.07 0.98 ¡± 0.07 1.01 ¡± 0.08 1.0 ¡± 0.05 Green 1.06 ¡± 0.08 1.01 ¡± 0.08 1.02 ¡± 0.14 1.05 ¡± 0.07 1.04 ¡± 0.09 Survival ¡(%) Clear 83.9 ¡± 10.1 80.0 ¡± 6.2 81.4 ¡± 6.9 80.7 ¡± 6.0 81.4 ¡± 7.1 Green 91.8 ¡± 4.6 94.4 ¡± 1.9 91.5 ¡± 3.6 85.9 ¡± 8.7 91.3 ¡± 5.7 Yield ¡ (kg/m2) Clear 0.80 ¡± 0.13 0.77 ¡± 0.14 0.77 ¡± 0.13 0.78 ¡± 0.04 0.78 ¡± 0.12 Green 0.58 ¡± 0.05 0.58 ¡± 0.04 0.56 ¡± 0.09 0.53 ¡± 0.09 0.57 ¡± 0.07 AFI* ¡(kg/m2) Clear 1.58 ¡± 0.18 1.65 ¡± 0.21 1.66 ¡± 0.22 1.76 ¡± 0.14 0.95 ¡± 0.10 Green 1.28 ¡± 0.23 1.12 ¡± 0.24 1.17 ¡± 0.12 1.25 ¡± 0.14 1.23 ¡± 0.15 FCR* Clear 1.99 ¡± 0.25 2.18 ¡± 0.37 2.18 ¡± 0.33 2.27 ¡± 0.18 2.16 ¡± 0.28 Green 2.47 ¡± 0.26 1.96 ¡± 0.10 2.13 ¡± 0.18 2.44 ¡± 0.54 2.15 ¡± 0.34

*AFI, apparent feed intake per area of culture (kg/m2); FCR, food conversion ratio.

Growth ¡response ¡(mean ¡± standard ¡deviation) ¡of ¡L. ¡vannamei juveniles ¡fed ¡diets ¡containing ¡ Krill ¡meal ¡for ¡72 ¡days ¡in ¡500-­‑L ¡indoor ¡(clear ¡water) ¡and ¡1,000-­‑L ¡outdoor ¡(green ¡water) ¡

• tanks. ¡Source: ¡Nunes ¡et ¡al. ¡(2010). ¡Aquaculture ¡Nutrition.

BFT ¡creates ¡new ¡perspectives ¡in the ¡ way ¡shrimp ¡feeds ¡are ¡formulated

Bioflocs can ¡spare ¡protein and ¡the ¡dependence ¡on ¡fishmeal ¡in ¡shrimp diets

Biofloc ¡system ¡in ¡a ¡commercial ¡ shrimp ¡farm ¡in ¡NE ¡Brazil

Going ¡heterotrophic ¡under ¡lab ¡conditions

Dried ¡mollasses Poultry ¡feed Application ¡in ¡water Phytoplankton ¡bloom Bioflocs ¡formation Bacterial ¡flocs C:N ¡ratio ¡of ¡20:1 Innoculation

INGREDIENTS Poultry ¡feed, ¡15.7% ¡CP Shrimp ¡feed, ¡35% ¡CP Molasses, ¡dried Synthetic ¡binder NUTRIENT ¡LEVELS C:N ¡Ratio Fat Fiber Protein Moisture INCLUSION 54.03% 40.73% 5.00% 0.24% 12.30 4.25% 4.38% 23.52% 7.99% Experimental ¡diets Weighing ¡feed ¡and ¡molasses 36.9% ¡CP 23.5% ¡CP

Low ¡protein ¡diet

50 ¡– INT ¡ 3.99 ¡± 0.35ac 21.22 ¡± 1.10a ¡ 1.68 ¡± 0.12a ¡ 92.8 ¡± 7.6 ¡ 771 ¡± 116 ¡ 75 ¡– INT ¡ 3.28 ¡± 0.22bc ¡ 18.57 ¡± 1.26c ¡ ¡ 1.49 ¡± 0.11ab ¡ 72.7 ¡± 10.7 ¡ 751 ¡± 158 ¡ 100 ¡– INT ¡ 3.58 ¡± 0.14abc ¡ 17.27 ¡± 1.29c ¡ 1.33 ¡± 0.12b ¡ 67.2 ¡± 21.7 ¡ 766 ¡± 308 ¡ 50 ¡– BFT ¡ 3.70 ¡± 0.36ab ¡ 20.22 ¡± 0.43b ¡ 1.61 ¡± 0.04ac ¡ 81.6 ¡± 15.6 ¡ 629 ¡± 167 ¡ 75 ¡– BFT ¡ 3.26 ¡± 0.75c ¡ 17.99 ¡± 1.67c ¡ 1.33 ¡± 0.05bc ¡ 85.1 ¡± 10.4 ¡ 883 ¡± 152 ¡ 100 ¡– BFT ¡ 3.31 ¡± 0.25bc ¡ 16.95 ¡± 0.35c ¡ 1.48 ¡± 0.16b ¡ 80.0 ¡± 15.7 ¡ 1,002 ¡± 225 ¡ ANOVA < ¡0.05 ¡ < ¡0.05 ¡ < ¡0.05 ¡ ns ¡ ns ¡

• In. ¡WGT ¡(g)
• Fn. ¡WGT ¡(g)

Grams/wk Survival ¡(%) Yield ¡(g/m2) Shrimp/m2

Under ¡floc conditions, ¡shrimp ¡can ¡grow ¡ well ¡with ¡low ¡protein ¡diets

Growth ¡of ¡P. ¡vannamei under ¡an ¡autotrophic ¡versus ¡heterotrophic ¡system ¡over ¡ 72 ¡days ¡of ¡culture Data: ¡Fonseca ¡(unpublished)

Biofloc system ¡allowed ¡reducing ¡feed ¡protein ¡content ¡without ¡ any ¡detriment ¡to ¡shrimp ¡growth

20 40 60 80 100 120 140 160 180

• ­‑2

3 6 9 10 12 16 19 24 27 30 34 38 46 48 52 55 59 62 67 70

Volume ¡(mL/L)

Days ¡of ¡Rearing

100-­‑BFT 75-­‑BFT 50-­‑BFT 75-­‑INT 50-­‑INT 100-­‑INT

Biofloc production ¡higher ¡at ¡BFT ¡than ¡conventional ¡intensive ¡ system, ¡but ¡reduced ¡at ¡low ¡stocking ¡density

Why ¡shrimp ¡feeds ¡still ¡rely ¡on ¡fishmeal?

(1) ECONOMICS: ¡use ¡remains ¡economically ¡

competitive ¡at ¡strategic ¡inclusion ¡levels, ¡ for ¡specialty ¡diets ¡(starters, ¡anti-­‑ stress/transition, ¡premium) ¡and ¡certain ¡ markets

(2) CONVENIENCE: ¡few ¡ingredients ¡available ¡

capable ¡of ¡replacing ¡the ¡single ¡value ¡of ¡

• fishmeal. ¡It ¡contains ¡a ¡highly ¡attractive ¡

package ¡from ¡the ¡nutrition ¡standpoint Source ¡of ¡multiple ¡essential ¡nutrients ¡ (protein, ¡AA, ¡fatty ¡acids, ¡cholesterol, ¡ phospholipids) Highly ¡digestible, ¡few ¡anti-­‑nutritional ¡ factors, ¡feeding ¡effectors, ¡unidentified ¡ growth ¡factors (3) ¡MARKET ¡PERCEPTION: ¡feeds ¡with ¡high ¡ levels ¡of ¡fishmeal ¡are ¡still ¡perceived ¡as ¡ high ¡performers

CONCLUSIONS

• 1. On ¡methionine ¡supplementation: ¡

Supplementation ¡of ¡crystalline ¡amino ¡acids ¡provides ¡a ¡ viable ¡cost ¡effective ¡alternative ¡for ¡innovative ¡nutritional ¡ strategies ¡focusing ¡on ¡maintaining ¡ideal ¡protein ¡ratios ¡in ¡ the ¡diet ¡while ¡providing ¡increased ¡flexibility ¡in ¡ingredient ¡ selection.

• 2. On ¡fishmeal ¡reduction:

Effective ¡fishmeal ¡reduction ¡in ¡shrimp ¡diets ¡is ¡dependent ¡

• n ¡methionine ¡supplementation ¡and ¡an ¡adequate ¡supply ¡
• f ¡fish ¡oil ¡or ¡another ¡source ¡of ¡n-­‑3 ¡HUFA. ¡Reduction ¡

beyond ¡5% ¡fishmeal ¡inclusion ¡with ¡1% ¡fish ¡oil ¡caused ¡ detriment ¡to ¡shrimp ¡performance. ¡

Acknowledgements

Financial ¡support Novus ¡International ¡Inc. ¡(USA) EMBRAPA ¡– Empresa ¡de ¡Pesquisa ¡Agropecuária ¡ (Brazil) Co-­‑workers ¡Dr. ¡Marcelo ¡Sá, ¡Hassan ¡Sabry-­‑Neto, ¡ students ¡and ¡staff ¡at ¡LABOMAR ¡