Grundsätze der Fischernährung

Zu den wasserlöslichen Vitaminen gehören Ascorbinsäure (Vitamin C), Biotin, Cholin, Folsäure, Inositol, Niacin, Pantothensäure, Pyridoxin, Riboflavin, Thiamin und Vitamin B12. Sie werden nicht in nennenswerten Mengen im Körper gespeichert, so dass Mangelerscheinungen bei jungen, schnell wachsenden Fischen meist innerhalb weniger Wochen auftreten.

Die meisten dieser wasserlöslichen Vitamine sind Bestandteile von Coenzymen, die spezifische Stoffwechselfunktionen haben. Detaillierte Informationen über die Funktionen dieser Vitamine und die von den Fischen benötigten Mengen wurden für viele Zuchtfischarten ermittelt (Halver, 2002).
Vitamin-Vormischungen sind jetzt als Zusatz zum Fertigfutter erhältlich, so dass die Fische unabhängig von den Gehalten in den Nahrungsbestandteilen ausreichende Mengen der einzelnen Vitamine erhalten. Dies gibt den Erzeugern eine Sicherheitsspanne für Verluste im Zusammenhang mit der Verarbeitung und Lagerung.

Die Stabilität von Vitaminen während der Herstellung und Lagerung von Futtermitteln wurde im Laufe der Jahre durch Schutzüberzüge und/oder chemische Veränderungen verbessert. Dies zeigt sich insbesondere in der Entwicklung verschiedener stabilisierter Formen der sehr labilen Ascorbinsäure (Halver, 2002). Daher werden Vitaminmängel in der kommerziellen Produktion nur selten beobachtet.

Verdauung und Stoffwechsel

Die Nährstoffe, die die Fische mit dem zubereiteten Futter aufnehmen, werden durch Verdauungsflüssigkeiten und Enzyme aufgespalten und dann aus dem Magen-Darm-Trakt ins Blut aufgenommen. Der Verdauungsprozess bei Fischen ähnelt dem anderer monogastrischer Tiere; er umfasst physikalische, chemische und physiologische Prozesse innerhalb des GI-Trakts.

Der Magen-Darm-Trakt von Fischen weist eine große Bandbreite an Größen und Formen auf, besteht aber im Allgemeinen aus denselben Grundstrukturen: Speiseröhre, säureproduzierender Magen und Darm (obwohl einige Fische, z. B. Cypriniden, keinen sauren Magen haben). Zum Magen-Darm-Trakt gehören auch die Pyloruszäpfchen, Ausstülpungen hinter dem Magen, die die Absorptionsfläche des Magen-Darm-Trakts vergrößern.

Zusatzorgane, die mit dem Magen-Darm-Trakt in Verbindung stehen, sind die Bauchspeicheldrüse, die eine Reihe von Verdauungsenzymen produziert, sowie die Leber und die Gallenblase, die Gallensalze für die Emulgierung von Fetten im Magen-Darm-Trakt produzieren und speichern.
Die Proteinverdauung beginnt im Magen, einer Umgebung mit niedrigem pH-Wert, die durch die Sekretion von Salzsäure und das proteolytische Enzym Pepsin entsteht. Nach dem Verlassen des Magens wird der Speisebrei durch Flüssigkeiten im Darm neutralisiert und durch Enzyme aus der Bauchspeicheldrüse und dem Darm weiterverarbeitet. Diese Enzyme helfen bei der Aufspaltung komplexer Proteine, Kohlenhydrate und Fette in kleine Moleküle, die schließlich in das Blut aufgenommen werden.

Zwischenstoffwechsel

Die Leber spielt eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung der verschiedenen Nährstoffe an bestimmte Organe und Gewebe, damit sie zur Energiegewinnung verstoffwechselt werden können. Die gleichen grundlegenden Stoffwechselwege für die Umwandlung von Aminosäuren, Kohlenhydraten und Lipiden in Energie wurden bei Fischen wie bei Landtieren beobachtet.

Vorzugsweise werden Kohlenhydrate oder Lipide aus der Nahrung in Energie umgewandelt, damit Proteine (Aminosäuren) für die Gewebesynthese verwendet werden können. Um dies zu gewährleisten, muss ein angemessenes Verhältnis zwischen Nahrungsprotein und Energie bestehen, um das Wachstum der Fische und die Zunahme von magerem Gewebe zu optimieren. Ein Energie-Protein-Verhältnis von 8 bis 10 kcal DE/g Protein (33 bis 42 kJ/g) ist für verschiedene Fischarten optimal.

Nährstoff- und Energieverwertung

Die mit den Fäkalien ausgeschiedenen Fraktionen von Nährstoffen oder Energie stellen unverdaute Bestandteile dar, die nicht zur Ernährung der Fische beitragen. Daher ist es generell wünschenswert, Futtermittel zu verwenden, die eine hohe Verdaulichkeit aufweisen.

Nährstoff- und Energieverdaulichkeitskoeffizienten für Alleinfuttermittel oder bestimmte Inhaltsstoffe können verwendet werden, um den relativen Prozentsatz der aufgenommenen Nährstoffe, die von den Fischen behalten werden, zu bewerten.

Verdaulichkeitskoeffizienten für bestimmte Futtermittel können den Erzeugern helfen, Futtermittel genauer zu formulieren, um den Nährstoffbedarf der gezüchteten Arten zu decken. Diese Informationen sind jetzt für viele gängige Futtermittel und etablierte Fischarten verfügbar.

Futtermittelbestandteile, Formulierung und Herstellung

Futtermittelbestandteile

Nebenprodukte aus der Verarbeitung von pflanzlichen und tierischen Produkten für die menschliche Ernährung sind die wichtigsten Bestandteile für Fischfutter. Die meisten dieser Zutaten haben einen begrenzten Gehalt an Nährstoffen oder sogar antinutritive Faktoren und werden nur innerhalb bestimmter Grenzen in Futterrezepturen aufgenommen. Ergänzende Zutaten können jedoch kombiniert werden, um den Nährstoffbedarf von Fischen zu decken.
Die wichtigsten Zutaten in zubereitetem Fischfutter sind Eiweißzusätze und Energiezusätze. Eiweißzusätze enthalten mehr als 20 Prozent Rohprotein, während Energiekonzentrate weniger als 20 Prozent Rohprotein und weniger als 18 Prozent Rohfaser enthalten.
Zu den pflanzlichen Futtermitteln in der Kategorie der Eiweißzusätze gehören Ölsaatenmehle wie Sojaschrot, Baumwollsamenmehl und Rapsschrot sowie andere Proteinkonzentrate aus Getreidekörnern, darunter Maiskleber, lösliche Brennereikörner und Weizengluten.

Zu den Tierfuttermitteln in der Kategorie Eiweiß gehören Nebenprodukte von Rindern und Schweinen wie Blutmehl, Fleischmehl und Fleisch- und Knochenmehl, Geflügelnebenproduktmehl und Federmehl sowie Fischmehl aus verschiedenen Reduktionsfischereien oder Verarbeitungsnebenprodukten.
Zu den Energiekonzentraten gehören Futtergetreidekörner wie Mais, Weizen, Sorghum und Müllerei-Nebenprodukte wie Weizenmehl und Reiskleie. Fette und Öle sind die andere Quelle konzentrierter Energie für Fischfutter. Dazu gehören pflanzliche Futtermittel wie Sojabohnen-, Distel- und Rapsöl sowie tierische Fette wie Rindertalg, Geflügelfett und Fischöl. Auch Mischungen aus tierischen und pflanzlichen Ölen können in Fischfutter verwendet werden.
Zwei weitere Klassen von Futtermitteln sind Mineralstoff- und Vitaminzusätze, die in der Regel als Vormischungen gekauft und dem Alleinfutter zugesetzt werden, um sicherzustellen, dass alle Nährstoffanforderungen erfüllt werden.
Eine letzte Klasse von Futtermitteln sind Zusatzstoffe. Dabei handelt es sich um Verbindungen wie Antioxidantien, Bindemittel, Enzyme, Immunstimulanzien, Geschmacksverstärker, Präbiotika und Probiotika, die dem Fischfutter in relativ geringen Konzentrationen zugesetzt werden können, um einen bestimmten Nutzen zu erzielen (Gatlin und Li, 2008).
Die wichtigsten Futtermittel, die in kommerziellen Futtermühlen routinemäßig verwendet werden, werden in großen Mengen produziert und sind in der Regel das ganze Jahr über verfügbar. Die meisten Futtermühlen verfügen über weniger als zehn Großlager, so dass nur eine begrenzte Anzahl von Futtermitteln eingekauft und lose gelagert wird.

Die Nährstoffzusammensetzungen der üblicherweise verwendeten Futtermittel sind gut bekannt und werden auf der Grundlage von Routineanalysen, die von Futtermühlen und Futtermittellieferanten durchgeführt werden, regelmäßig aktualisiert. Diese Durchschnittswerte sind in Referenzveröffentlichungen (NRC, 1993) und Datenbanken zu finden und können für die Formulierung von Futtermitteln verwendet werden.
Futtermühlen inspizieren regelmäßig Futtermittel, bevor sie sie annehmen, und Proben können chemisch getestet werden, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entsprechen. Alle Aspekte der Futtermittelproduktion, von der ersten Annahme der Futtermittel über die vielen Schritte des Herstellungsprozesses bis hin zur Endkontrolle des fertigen Futters, werden von gut etablierten Qualitätskontrollmaßnahmen geleitet. Diese Maßnahmen gewährleisten die Herstellung hochwertiger Futtermittel mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften und der Nährstoffzusammensetzung, um den Bedürfnissen der Zielfischarten gerecht zu werden.

Futtermittelformulierung

Die eigentliche Formulierung von Futtermitteln für verschiedene Fischarten berücksichtigt die spezifischen Nährstoffanforderungen der Zielfischarten, die Nährstoffzusammensetzung und die Verfügbarkeit von Nährstoffen in verschiedenen Futtermitteln sowie die Kosten und die Verarbeitungseigenschaften der Zutaten.

Viele Futtermittelrezepturen gelten als „offen“, weil ihre Inhaltsstoffe veröffentlicht wurden. Diese Rezepturen können als Leitfaden für Futtermittelhersteller oder Fischproduzenten verwendet werden.

Einige Futtermittelhersteller verwenden „Least-Cost“- oder „Präzisions“-Rezeptur-Computersoftware, um die kosteneffizientesten Rezepturen auf der Grundlage der Kosten der verfügbaren Zutaten, ihrer Nährstoffkonzentrationen und ihrer Verfügbarkeit für die Fische, des Nährstoffbedarfs der Zieltierart und etwaiger Einschränkungen zu ermitteln.

Diese Einschränkungen können Höchst- oder Mindestgrenzen für bestimmte Nährstoffe oder Zutaten aus ernährungsphysiologischen und/oder nicht ernährungsphysiologischen Gründen umfassen. Ernährungsbedingte Gründe beziehen sich im Allgemeinen auf die Befriedigung der Bedürfnisse der Fische, während nicht-ernährungsbedingte Faktoren solche sein können, die den Herstellungsprozess einschränken oder die physikalischen Eigenschaften des hergestellten Futters in unerwünschter Weise verändern.

Futterherstellung

Bei der Herstellung werden die Futtermittelbestandteile in eine physikalische Form gebracht, die an Fische verfüttert werden kann. Fischfutter kann in Form von fein gemahlenen Mehlen, Krümeln und Pellets unterschiedlicher Größe und Dichte hergestellt werden (Hardy und Barrow, 2002).

Die meisten Futtermittel werden als Trockenprodukte mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 Prozent oder weniger verkauft, so dass sie nicht gekühlt oder gefroren gelagert werden müssen. Einige halbfeuchte Futtermittel (20 bis 35 Prozent Feuchtigkeit) sind vor allem für die Fütterung früher Lebensstadien fleischfressender Arten erhältlich. Diese Futtermittel müssen für eine langfristige Lagerung gekühlt oder gefroren werden.
Die Herstellungsverfahren umfassen das Zerkleinern der Futtermittel zur Verringerung der Partikelgröße, das Mischen der Futtermittel, das Einwirken von Feuchtigkeit (Wasser und/oder Dampf) sowie die Anwendung von Wärme und Druck zur Herstellung einer bestimmten Produktform.

Die gebräuchlichsten Verfahren zur Herstellung von Fischfutter sind die Presspelletierung, bei der sinkende Pellets entstehen, und die Kochextrusion, bei der Pellets entstehen, die sinken oder schwimmen.

Pelletierpressen befeuchten und erhitzen die Futtermischung in einer Vorkonditionierungskammer mit Dampf auf etwa 160 bis 185 °F und 15 bis 18 Prozent Feuchtigkeit, bevor sie durch eine Pelletierdüse geleitet wird, um ein komprimiertes Pellet der gewünschten Größe zu erzeugen.

Obwohl während des Vorkonditionierungs- und Pelletierprozesses ein gewisses Kochen der Zutaten und eine Verkleisterung der Stärke stattfindet, wird der Mischung in der Regel ein Pelletbindemittel beigefügt, um die Haltbarkeit der Pellets zu erhöhen.

Bei der Extrusionsverarbeitung wird ebenfalls eine Vorkonditionierungskammer verwendet, um die Futtermischung mit Wärme und Feuchtigkeit aus Dampf zu beaufschlagen, aber die Futtermischung wird einer höheren Feuchtigkeit (~25 Prozent) und viel höheren Temperaturen (190 bis 300 °F) ausgesetzt, während sie den Extruderzylinder hinunterläuft, bis sie am Ende durch eine Düse herausgedrückt wird.

Auf dem Weg des Gemischs durch den Extruderzylinder entstehen beträchtliche Mengen an Wärme und Druck. Ein rascher Druckabfall beim Austritt aus der Düse führt dazu, dass ein Teil der Feuchtigkeit in der Mischung verdampft, so dass sich die Pellets ausdehnen und ihre Dichte verringert wird. Extrudierte Pellets müssen in einem Trockner getrocknet werden, um den Feuchtigkeitsgehalt auf 8 bis 10 Prozent zu senken, damit sie ohne Kühlung gelagert werden können.
Die Menge an Fett, die in Pellets enthalten sein kann, ist aufgrund von Reibungsverlusten bei der Verarbeitung begrenzt. Einer der Vorteile des Extrusionsverfahrens gegenüber dem Pelletieren besteht darin, dass expandierte Pellets mehr Fett aufnehmen, das mit einem Fettüberzug aufgetragen wird.

Das Fett wird in der Regel nach dem Trocknen aufgetragen, kurz bevor das Futter in die Lagerbehälter gelangt. Der Fettüberzug fügt dem Futter Energie hinzu und kann die Schmackhaftigkeit verbessern und den Futterstaub reduzieren. Das fertige Futter wird aus den Lagerbehältern entnommen und entweder in Säcke verpackt oder in Lastwagen verladen, um als Schüttgut ausgeliefert zu werden.
Futtermittel für kleine Fische können mit verschiedenen Methoden hergestellt werden. Mikrobindungs-, Mikrobeschichtungs- und Mikroverkapselungsverfahren erzeugen Larvenfutter mit einer Größe von 25 bis 400 Mikron (Hardy und Barrows, 2002).

Traditionelle Mehle und Crumbles werden durch die Reduzierung der Partikelgröße von Pellets und das Sieben in bestimmte Größenbereiche hergestellt. Die für die Fütterung von kleinen Fischen einer bestimmten Art gewählten Verarbeitungsverfahren und Futterformen können nicht nur von den Ernährungsbedürfnissen der Fische abhängen, sondern auch von der Abstimmung der physikalischen Eigenschaften des Futters auf die des Zuchtsystems, um eine optimale Verteilung zu gewährleisten.