Principer för fisknäring

Vattenlösliga vitaminer är bland annat askorbinsyra (vitamin C), biotin, kolin, folsyra, inositol, niacin, pantotensyra, pyridoxin, riboflavin, tiamin och vitamin B12. De lagras inte i nämnvärda mängder i kroppen, så tecken på brist visar sig vanligtvis inom några veckor hos unga, snabbt växande fiskar.

De flesta av dessa vattenlösliga vitaminer är komponenter i koenzymer som har specifika metaboliska funktioner. Detaljerad information om dessa vitaminers funktioner och de mängder som fiskar behöver har fastställts för många odlade fiskarter (Halver, 2002).
Vitaminförblandningar finns nu tillgängliga för att tillsättas i tillagade dieter så att fiskar får tillräckliga nivåer av varje vitamin oberoende av nivåerna i kostingredienserna. Detta ger producenterna en säkerhetsmarginal för förluster i samband med bearbetning och lagring.

Vitaminernas stabilitet under fodertillverkning och lagring har förbättrats genom åren med skyddande beläggningar och/eller kemiska modifieringar. Detta är särskilt tydligt i utvecklingen av olika stabiliserade former av den mycket labila askorbinsyran (Halver, 2002). Därför observeras sällan vitaminbrist i kommersiell produktion.

Förtäring och ämnesomsättning

Näringsämnena som fiskar får i tillagat foder bryts ner av matsmältningsvätskor och enzymer och absorberas sedan från mag-tarmkanalen (GI) till blodet. Matsmältningsprocessen hos fisk liknar den hos andra monogastriska djur; den inbegriper fysiska, kemiska och fysiologiska processer i GI-kanalen.

Det finns många olika storlekar och former på mag-tarmkanalen hos fiskar, men de består i allmänhet av samma grundstrukturer – matstrupen, den syraproducerande magsäcken och tarmen (även om vissa fiskar, t.ex. cyprinider, inte har någon syraproducerande magsäck). I den gastrointestinala kanalen ingår också pyloric ceca, som är utbuktningar bakom magsäcken som ökar den absorberande ytan i den gastrointestinala kanalen.

Accessoriska organ som har kontakt med mag-tarmkanalen är bland annat bukspottkörteln, som producerar olika matsmältningsenzymer, samt levern och gallblåsan, som producerar och lagrar gallsalter för emulgering av lipider i mag-tarmkanalen.
Proteinförtäring börjar i magsäcken, en miljö med lågt pH-värde som är resultatet av saltsyrautsöndring och det proteolytiska enzymet pepsin. När den lämnar magsäcken neutraliseras intaget (chyme) av vätskor i tarmen och påverkas ytterligare av enzymer från bukspottkörteln och tarmen. Dessa enzymer hjälper till att bryta ner komplexa proteiner, kolhydrater och lipider till små molekyler som slutligen absorberas i blodet.

Intermediär metabolism

Levern spelar en viktig roll när det gäller att styra de olika näringsämnena till specifika organ och vävnader för att metaboliseras till energi. Samma grundläggande metaboliska vägar för omvandling av aminosyror, kolhydrater och lipider till energi har observerats hos fiskar som hos landlevande djur.

Det är att föredra att kostens kolhydrater eller lipider metaboliseras till energi så att protein (aminosyror) kan användas för vävnadssyntes. För att säkerställa detta måste det finnas en lämplig balans mellan protein och energi i kosten för att optimera fiskens tillväxt och muskelmassa. Förhållanden mellan energi och protein på mellan 8 och 10 kcal DE/g protein (33 till 42 kJ/g) är optimala för olika fiskarter.

Närings- och energiutnyttjande

Fraktionerna av näringsämnen eller energi från kosten som elimineras i avföringen representerar osmälta komponenter som inte bidrar till fiskens näring. Därför är det i allmänhet önskvärt att använda foder som har en hög smältbarhet.

Närings- och energidigestibilitetskoefficienter för helfoder eller specifika ingredienser kan användas för att bedöma den relativa procentuella andel av intagna näringsämnen som behålls av fisken.

Digestibilitetskoefficienter för specifika fodermedel kan hjälpa producenterna att mer exakt formulera foder för att uppfylla de odlade arternas näringsbehov. Denna information finns nu tillgänglig för många vanliga fodermedel och etablerade fiskarter.

Foderingredienser, formulering och tillverkning

Foderingredienser

Bioprodukter från bearbetningen av vegetabiliska och animaliska produkter för människoföda är de primära ingredienser som finns tillgängliga för fiskfoder. De flesta av dessa ingredienser har begränsade nivåer av näringsämnen, eller till och med anti-näringsfaktorer, och ingår i foderformuleringar endast inom specifika gränser. Kompletterande ingredienser kan dock kombineras för att tillgodose fiskens näringsbehov.
De viktigaste ingredienserna i beredda fiskfoder är proteintillskott och energitillskott. Proteintillskott innehåller mer än 20 procent råprotein, medan energikoncentrat innehåller mindre än 20 procent råprotein och mindre än 18 procent råfiber.
Plantfodermedel i kategorin proteintillskott är bland annat oljeväxtmjöl som sojamjöl, bomullsfrömjöl och rapsmjöl samt andra proteinkoncentrat från spannmålskärnor, bland annat majsgluten, destillerat torkat spannmål med löslig, och vetegluten.

Djurfoder i proteinkategorin omfattar biprodukter från nötkreatur och svin, t.ex. blodmjöl, köttmjöl och kött- och benmjöl; biproduktmjöl och fjädermjöl från fjäderfä och fiskmjöl från olika reduktionsfiske eller bearbetningsbiprodukter.
Energikoncentrat omfattar spannmålskärnor av foderkvalitet, t.ex. majs, vete och sorghum, samt malningsbiprodukter, t.ex. vetehalvmjöl och risklid. Fetter och oljor är den andra källan till koncentrerad energi i fiskfoder. De omfattar växtprodukter av foderkvalitet, t.ex. sojabönor, safflor- och rapsoljor, och animaliska fetter, t.ex. nötkreaturstalg, fjäderfäfett och fiskolja. Blandningar av animaliska och vegetabiliska oljor kan också användas i fiskfoder.
Två andra klasser av fodermedel är mineraltillskott och vitamintillskott, som vanligen köps in som förblandningar och tillsätts till näringsmässigt kompletta foder för att säkerställa att alla näringsbehov tillgodoses.
En sista klass av fodermedel är tillsatser. Dessa är föreningar som antioxidanter, bindemedel, enzymer, immunstimulerande medel, smakförbättrare, prebiotika och probiotika som kan tillsättas till fiskfoder i relativt låga koncentrationer för att ge specifika fördelar (Gatlin och Li, 2008).
De viktigaste fodermedlen som används rutinmässigt i kommersiella foderfabriker produceras i stora mängder och finns vanligtvis tillgängliga under hela året. De flesta foderfabriker har färre än tio bulklager, så endast ett begränsat antal fodermedel köps in och lagras i bulk.

Näringssammansättningen i vanligt förekommande foder är väletablerad och uppdateras regelbundet på grundval av rutinanalyser som utförs av foderfabriker och foderleverantörer. Dessa medelvärden finns i referenspublikationer (NRC, 1993) och databaser och kan användas vid sammansättning av foder.
Foderierna inspekterar regelbundet foder innan de tar emot det, och proverna kan testas kemiskt för att säkerställa att de uppfyller specifikationerna. Alla aspekter av foderproduktionen, från det första mottagandet av foder genom de många stegen i tillverkningsprocessen till den slutliga inspektionen av det färdiga fodret, styrs av väletablerade kvalitetskontrollåtgärder. Dessa åtgärder säkerställer produktionen av högkvalitativa foder med de önskade fysiska egenskaperna och näringssammansättningen för att tillgodose behoven hos de fiskarter som man riktar sig till.

Foderformulering

Den faktiska formuleringen av foder för olika fiskarter tar hänsyn till de specifika näringsbehoven hos de arter som man riktar sig till, näringssammansättningen och tillgängligheten av näringsämnen i olika foder, samt ingrediensernas kostnader och bearbetningsegenskaper.

Många foderformuleringar anses vara ”öppna” eftersom ingrediensernas sammansättning har publicerats. Dessa formuleringar kan användas som vägledning för fodertillverkare eller fiskproducenter.

Vissa fodertillverkare använder datorprogram för ”minsta kostnad” eller ”precisionsformulering” för att komma fram till de mest kostnadseffektiva formuleringarna baserat på kostnaden för tillgängliga ingredienser, deras näringskoncentrationer och tillgänglighet för fisken, näringsbehovet hos målarten och eventuella restriktioner.

Dessa begränsningar kan omfatta maximi- eller minimigränser för specifika näringsämnen eller ingredienser av näringsmässiga och/eller icke-näringsmässiga skäl. Näringsmässiga skäl har i allmänhet att göra med att tillgodose fiskens behov, medan icke-näringsmässiga faktorer kan innefatta sådana som begränsar tillverkningsprocessen eller ändrar de fysiska egenskaperna hos det tillverkade fodret på ett oönskat sätt.

Fodertillverkning

Under tillverkningen omvandlas foderingredienserna till en fysisk form som kan utfodras till fisk. Fiskfoder kan tillverkas som finmalet mjöl, smulor och pellets av olika storlek och densitet (Hardy och Barrow, 2002).

De flesta foderformer säljs som torra produkter med 10 procent fukt eller mindre så att de inte behöver förvaras kylda eller frysta. Vissa halvfuktiga dieter (20 till 35 procent fukt) finns tillgängliga främst för utfodring av tidiga livsstadier hos köttätande arter. Dessa foder måste kylas eller frysas för långtidsförvaring.
Hanteringsprocesserna omfattar malning av foder för att minska partikelstorleken, blandning av fodret, fuktning (vatten och/eller ånga) samt värme och tryck för att framställa en viss produktform.

De vanligaste typerna av tillverkning av vattenfoder är kompressionspelletering, som ger sjunkande pellets, och kokningsextrudering, som ger pellets som sjunker eller flyter.

Pelletsfabriker använder ånga för att fukta och värma foderblandningen till cirka 160 till 185 °F och 15 till 18 procent fukt i en förkonditioneringskammare innan den passerar genom en pelletsenhet för att producera en komprimerad pellets av önskad storlek.

Och även om viss kokning av ingredienserna och gelatinering av stärkelse sker under förkonditionerings- och pelleteringsprocessen, ingår vanligtvis ett pelletsbindemedel i blandningen för att öka hållbarheten hos pelletsen.

Extruderingsprocessen använder också en förkonditioneringskammare för att utsätta foderblandningen för värme och fukt från ånga, men den utsätter foderblandningen för högre fukt (~25 procent) och mycket högre temperaturer (190 till 300 °F) när den passerar nedför extrudertrumman tills den tvingas ut i änden genom en matris.

En betydande mängd värme och tryck utvecklas när blandningen passerar längs extrudertrumman. En snabb minskning av trycket när blandningen kommer ut ur matrisen resulterar i att en del av fukten i blandningen förångas så att pelletsen expanderar och minskar sin densitet. Extruderade pellets måste torkas i en torktumlare för att minska fuktnivån till 8-10 procent så att de kan lagras utan kylning.
Det finns gränser för hur mycket lipid som kan ingå i pellets på grund av friktionsförluster under bearbetningen. En av fördelarna med extruderingsprocessen jämfört med pelletering är att expanderade pellets absorberar mer lipid, som appliceras med en fettstrykare.

Fettet appliceras vanligtvis efter torkning och strax innan fodret leds till lagringsbehållare. Fettbeläggningen tillför energi till fodret och kan förbättra smakligheten och minska foderdamm. Det färdiga fodret tas från lagringsbehållarna för att antingen säckas eller lastas på lastbilar för leverans i bulk.
Dietformer för småfisk kan framställas med olika metoder. Genom mikrobindning, mikrobeläggning och mikroinkapsling kan man framställa larvfoder i storlekar från 25 till 400 mikrometer (Hardy och Barrows, 2002).

Traditionella mjöl och smulor framställs genom att minska partikelstorleken på pellets och sålla dem i specifika storleksintervall. De bearbetningsförfaranden och foderformer som väljs för utfodring av småfiskar av en viss art kan bero inte bara på fiskens näringsbehov utan också på att matcha fodrets fysiska egenskaper med odlingssystemets för bästa distribution.