Kalojen ravitsemuksen periaatteet

Veteen liukenevia vitamiineja ovat askorbiinihappo (C-vitamiini), biotiini, koliini, foolihappo, inositoli, niasiini, pantoteenihappo, pyridoksiini, riboflaviini, tiamiini ja B12-vitamiini. Niitä ei varastoidu elimistöön merkittäviä määriä, joten puutosmerkit ilmenevät yleensä viikkojen kuluessa nuorilla, nopeasti kasvavilla kaloilla.

Useimmat näistä vesiliukoisista vitamiineista ovat koentsyymien osia, joilla on erityisiä aineenvaihdunnallisia tehtäviä. Yksityiskohtaiset tiedot näiden vitamiinien tehtävistä ja kalojen tarvitsemista määristä on määritetty monille viljellyille kalalajeille (Halver, 2002).
Vitamiinien esiseoksia on nykyään saatavilla valmiisiin ruokavalioihin lisättäviksi, jotta kalat saisivat riittävän määrän kutakin vitamiinia ravinnon ainesosien määristä riippumatta. Tämä antaa tuottajille varmuusmarginaalin jalostukseen ja varastointiin liittyvien hävikkien varalta.

Vitamiinien säilyvyyttä rehun valmistuksen ja varastoinnin aikana on vuosien mittaan parannettu suojapinnoitteilla ja/tai kemiallisilla muutoksilla. Tämä näkyy erityisesti erittäin labiilin askorbiinihapon erilaisten stabiloitujen muotojen kehittämisessä (Halver, 2002). Siksi kaupallisessa tuotannossa havaitaan harvoin vitamiinipuutoksia.

Ruuansulatus ja aineenvaihdunta

Kalojen nauttimat ravintoaineet pilkkovat ruoansulatusnesteet ja entsyymit, minkä jälkeen ne imeytyvät ruoansulatuskanavasta (GI) vereen. Kalojen ruoansulatusprosessi on samanlainen kuin muilla yksimahaisilla eläimillä; siihen kuuluu fysikaalisia, kemiallisia ja fysiologisia prosesseja ruoansulatuskanavassa.

Kalojen ruoansulatuskanavien koot ja muodot vaihtelevat suuresti, mutta ne kaikki koostuvat yleensä samoista perusrakenteista – ruokatorvesta, happoa tuottavasta mahalaukusta ja suolistosta (tosin joillakin kaloilla, kuten särkikaloilla, ei ole hapanta mahalaukkua). Ruoansulatuskanavaan kuuluu myös pyloric ceca, joka on mahalaukun takana oleva uloke, joka lisää ruoansulatuskanavan imukykyistä aluetta.

Ruuansulatuskanavan liitännäiselimiin kuuluvat haima, joka tuottaa erilaisia ruoansulatusentsyymejä, sekä maksa ja sappirakko, jotka tuottavat ja varastoivat sappisuoloja lipidien emulgoimiseksi ruoansulatuskanavassa.
Valkuaisaineiden ruoansulatus alkaa mahalaukussa, joka on matalan pH:n ympäristö, joka on seurausta suolahapon erittymisestä ja proteolyyttisestä entsyymistä, pepsiinistä. Mahalaukusta poistuttuaan suolistossa olevat nesteet neutraloivat ruoansulatuskanavan (chyme) ja haiman ja suoliston entsyymit vaikuttavat siihen edelleen. Nämä entsyymit auttavat monimutkaisten proteiinien, hiilihydraattien ja lipidien hajottamisessa pieniksi molekyyleiksi, jotka lopulta imeytyvät vereen.

Väliaineenvaihdunta

Maksa on tärkeässä roolissa ohjatessaan eri ravintoaineita tiettyihin elimiin ja kudoksiin, jotta ne voidaan metaboloida energiaksi. Kalaeläimillä on havaittu samat aineenvaihdunnan perusreitit aminohappojen, hiilihydraattien ja lipidien muuntamiseksi energiaksi kuin maaeläimillä.

Edellyttää, että ravinnon hiilihydraatit tai lipidit metaboloituvat energiaksi, jotta proteiini (aminohapot) voidaan käyttää kudossynteesiin. Tämän varmistamiseksi ravinnon proteiinin ja energian on oltava oikeassa tasapainossa, jotta kalojen kasvu ja vähärasvaisen kudoksen lisääntyminen voidaan optimoida. Eri kalalajeille optimaalinen energian ja proteiinin suhde on 8-10 kcal DE/g proteiinia (33-42 kJ/g).

Ravintoaineiden ja energian hyväksikäyttö

Ruokavalion ravintoaineiden tai energian fraktiot, jotka poistuvat ulosteeseen, edustavat sulamattomia komponentteja, jotka eivät edistä kalan ravitsemusta. Siksi on yleensä suotavaa käyttää rehuja, joiden sulavuus on korkea.

Ravintoaineiden ja energian sulavuuskertoimia täysrehuille tai tietyille ainesosille voidaan käyttää sen arvioimiseksi, kuinka suuri prosenttiosuus nautituista ravintoaineista jää kaloille.

Kohtaisten rehujen sulavuuskertoimet voivat auttaa tuottajia muotoilemaan rehut tarkemmin siten, että ne täyttävät viljeltävien lajien ravinnevaatimukset. Nämä tiedot ovat nyt saatavilla monista yleisistä rehuista ja vakiintuneista kalalajeista.

Rehun ainesosat, formulointi ja valmistus

Rehun ainesosat

Kalojen rehuissa käytetään ensisijaisesti ihmisravinnoksi tarkoitettujen kasvi- ja eläinperäisten tuotteiden jalostuksessa syntyviä sivutuotteita. Useimmissa näistä ainesosista on rajallinen määrä ravintoaineita tai jopa ravitsemusta heikentäviä tekijöitä, ja niitä voidaan sisällyttää ravintovalmisteisiin vain tietyissä rajoissa. Täydentäviä ainesosia voidaan kuitenkin yhdistää kalojen ravitsemuksellisten tarpeiden täyttämiseksi.
Kalojen valmisrehujen tärkeimmät ainesosat ovat proteiinilisät ja energialisät. Proteiinilisät sisältävät yli 20 prosenttia raakavalkuaista, kun taas energiatiivisteet sisältävät alle 20 prosenttia raakavalkuaista ja alle 18 prosenttia raakakuitua.
Valkuaislisien luokkaan kuuluvia kasvisrehuja ovat öljykasvijauhot, kuten soijajauho, puuvillansiemenjauho ja rypsijauho, sekä muut viljanjyvistä saadut valkuaisainekonsentraatit, mukaan luettuina maissigluteeni, liukenemattomien kuivattujen tislaajien kuivattujen viljojen jyvät ja vehnägluteeni.

Valkuaisluokkaan kuuluvia eläinrehuja ovat naudan ja sian sivutuotteet, kuten verijauho, lihajauho sekä liha- ja luujauho, siipikarjan sivutuotejauho ja höyhenjauho sekä erilaisista vähennyskalastustuotteista tai jalostuksen sivutuotteista saatava kalajauho.
Energiatiivisteisiin kuuluvat rehuksi kelpaavat viljanjyvät, kuten maissi, vehnä, durra, sekä myllyjen sivutuotteet, kuten vehnärouheet ja riisinleseet. Rasvat ja öljyt ovat toinen tiivistetyn energian lähde kalojen ruokinnassa. Niihin kuuluvat rehuksi kelpaavat kasvituotteet, kuten soija-, saflori- ja rypsiöljyt, sekä eläinrasvat, kuten naudan tali, siipikarjan rasva ja kalaöljy. Myös eläin- ja kasviöljyjen seoksia voidaan käyttää kalojen ruokinnassa.
Kaksi muuta rehuluokkaa ovat kivennäis- ja vitamiinilisät, joita ostetaan yleisesti esiseoksina ja lisätään ravitsemuksellisesti täysipainoisiin rehuihin sen varmistamiseksi, että kaikki ravintoainevaatimukset täyttyvät.
Viimeinen rehuluokka ovat lisäaineet. Ne ovat yhdisteitä, kuten antioksidantteja, sidosaineita, entsyymejä, immunostimulantteja, maistuvuutta parantavia aineita, prebiootteja ja probiootteja, joita voidaan lisätä kalanrehuihin suhteellisen pieninä pitoisuuksina erityisten hyötyjen aikaansaamiseksi (Gatlin ja Li, 2008).
Kaupallisissa rehutehtaissa rutiininomaisesti käytettäviä tärkeimpiä rehuja tuotetaan suuria määriä, ja niitä on tavallisesti saatavana ympäri vuoden. Useimmilla rehutehtailla on alle kymmenen irtotavaravarastoyksikköä, joten vain rajallinen määrä rehuja ostetaan ja varastoidaan irtotavarana.

Yleisesti käytettyjen rehujen ravintoainekoostumukset ovat hyvin vakiintuneita ja niitä päivitetään säännöllisesti rehutehtaiden ja rehun toimittajien tekemien rutiinianalyysien perusteella. Nämä keskimääräiset arvot löytyvät viitejulkaisuista (NRC, 1993) ja tietokannoista, ja niitä voidaan käyttää ruokavalion laatimisessa.
Rehutehtaat tarkastavat rehut säännöllisesti ennen niiden vastaanottamista, ja näytteet voidaan testata kemiallisesti sen varmistamiseksi, että ne täyttävät vaatimukset. Kaikkia rehuntuotannon osa-alueita rehun alkuhyväksynnästä valmistusprosessin monien vaiheiden kautta valmiin rehun lopputarkastukseen saakka ohjataan vakiintuneilla laadunvalvontatoimenpiteillä. Näillä toimenpiteillä varmistetaan, että tuotetaan korkealaatuisia rehuja, joilla on halutut fyysiset ominaisuudet ja ravintoainekoostumus ja jotka täyttävät kohdelajin tarpeet.

Rehun koostumus

Eri kalalajeille tarkoitettujen rehujen tosiasiallisessa koostumuksessa otetaan huomioon kohdelajin erityiset ravintoainetarpeet, ravintoainekoostumus ja ravinteiden saatavuus eri rehuissa sekä raaka-aineiden kustannukset ja käsittelyominaisuudet.

Monia rehujen koostumuksia pidetään ”avoimina”, koska niiden ainesosakoostumukset on julkaistu. Näitä koostumuksia voidaan käyttää ohjeina rehunvalmistajille tai kalantuottajille.

Jotkut rehunvalmistajat käyttävät ”vähiten kustannuksia” tai ”tarkkuutta” vaativia tietokoneohjelmia, joiden avulla voidaan löytää kustannustehokkaimmat koostumukset, jotka perustuvat käytettävissä olevien ainesosien kustannuksiin, niiden ravintoainepitoisuuksiin ja kalojen saatavuuteen, kohdelajin ravintoainevaatimuksiin ja mahdollisiin rajoituksiin.

Näihin rajoituksiin voi sisältyä tiettyjen ravintoaineiden tai ainesosien enimmäis- tai vähimmäisrajat ravitsemuksellisista ja/tai muista kuin ravitsemuksellisista syistä. Ravitsemukselliset syyt liittyvät yleensä kalojen tarpeiden tyydyttämiseen, kun taas muita kuin ravitsemuksellisia tekijöitä voivat olla sellaiset, jotka rajoittavat valmistusprosessia tai muuttavat valmistetun rehun fyysisiä ominaisuuksia ei-toivotulla tavalla.

Rehun valmistus

Valmistuksen aikana rehun ainesosat muutetaan fyysiseen muotoon, jota voidaan syöttää kaloille. Kalanrehua voidaan valmistaa erikokoisina ja tiheydeltään erilaisina hienojakoisina jauhoina, muruina ja pelletteinä (Hardy ja Barrow, 2002).

Useimmat ruokintamuodot myydään kuivatuotteina, joiden kosteus on enintään 10 prosenttia, jotta niitä ei tarvitse säilyttää jäähdytettynä tai pakastettuna. Joitakin puolikosteita dieettejä (20-35 prosenttia kosteutta) on saatavilla ensisijaisesti lihansyöjälajien varhaisvaiheiden ruokintaan. Nämä rehut on jäähdytettävä tai pakastettava pitkäaikaissäilytystä varten.
Valmistusprosesseihin kuuluu rehujen jauhaminen hiukkaskoon pienentämiseksi, rehujen sekoittaminen, niiden altistaminen kosteudelle (vedelle ja/tai höyrylle) sekä lämmön ja paineen käyttö tietyn tuotemuodon tuottamiseksi.

Vesirehujen yleisimmät valmistustavat ovat puristuspelletöinti, jossa valmistetaan uppoavia pellettejä, ja keittoekstruusio, jossa valmistetaan uppoavia tai kelluvia pellettejä.

Pellettitehtaat käyttävät höyryä rehuseoksen kostuttamiseen ja lämmittämiseen noin 160-185 °F:iin ja 15-18 prosentin kosteuteen esikäsittelykammiossa, ennen kuin se ohjataan pellettimuotin läpi halutun kokoisen puristetun pelletin tuottamiseksi.

Vaikka ainesosien keittäminen ja tärkkelyksen hyytelöityminen tapahtuukin jonkin verran esikäsittely- ja pelletöintiprosessin aikana, seokseen sisällytetään tyypillisesti pelletin sideainetta pelletin kestävyyden lisäämiseksi.

Extruusiokäsittelyssä käytetään myös esikäsittelykammiota, jossa rehuseos altistetaan höyryn tuottamalle lämmölle ja kosteudelle, mutta siinä rehuseos altistetaan korkeammalle kosteudelle (~25 prosenttia) ja paljon korkeammille lämpötiloille (190-300 °F), kun se kulkee ekstruuderin piippua pitkin, kunnes se pakotetaan ulos suulakkeen läpi.

Lämpöä ja painetta kehittyy huomattavia määriä, kun seos kulkee ekstruuderin piippua pitkin. Paineen nopea aleneminen, kun seos poistuu suuttimesta, johtaa siihen, että osa seoksen kosteudesta höyrystyy, jolloin pelletit laajenevat ja niiden tiheys pienenee. Ekstrudoidut pelletit on kuivattava kuivausrummussa, jotta kosteuspitoisuus saadaan laskettua 8-10 prosenttiin, jotta ne voidaan säilyttää ilman jäähdytystä.
Pelletteihin voidaan sisällyttää rajoitetusti lipidiä, koska käsittelyssä syntyy kitkahäviöitä. Yksi suulakepuristusprosessin eduista pelletöintiin verrattuna on se, että paisutetut pelletit imevät enemmän rasvaa, joka levitetään rasvapinnoitteella.

Rasva levitetään yleensä kuivauksen jälkeen ja juuri ennen rehun ohjaamista varastosäiliöihin. Rasvapinnoite lisää energiaa rehuun ja voi parantaa maittavuutta ja vähentää rehupölyä. Valmis rehu otetaan varastosäiliöistä joko pussitettavaksi tai lastataan kuorma-autoihin irtotavarana toimitettavaksi.
Pienkaloille tarkoitettuja ruokintamuotoja voidaan valmistaa eri menetelmillä. Mikrosidonta-, mikropäällystys- ja mikrokapselointimenetelmillä saadaan toukkarehuja, joiden koko vaihtelee 25 ja 400 mikronin välillä (Hardy ja Barrows, 2002).

Traditionaalisia jauhoja ja muruja valmistetaan pienentämällä pelletin partikkelikokoa ja seulomalla ne tiettyihin kokoluokkiin. Tietyn lajin pienten kalojen ruokintaan valitut jalostusmenetelmät ja ruokintamuodot voivat riippua paitsi kalojen ravitsemuksellisista tarpeista myös ruokinnan fyysisten ominaisuuksien yhteensovittamisesta kasvatusjärjestelmän ominaisuuksien kanssa, jotta ruokinta jakautuisi parhaalla mahdollisella tavalla.