ACQUACOLTURA E MANGIMI SOSTENIBILI. LO STATO

Tra Domanda E Offerta

In un’ottica sostenibile deve essere garantito profitto, benessere animale e impatto ambientale minimo. Questi obiettivi fanno spostare l’attenzione sulla nutrizione degli animali allevati

Una delle principali fonti di proteine e micronutrienti essenziali per l’uomo è rappresentata dai prodotti ittici, dei quali circa la metà proviene dall’acquacoltura [1,2]. L’acquacoltura è il settore dell’industria deputato alla produzione controllata di animali e piante acquatiche [3], rappresentante uno dei modelli produttivi di proteine edibili più sostenibile [4]. Si stima che oltre il 56% della popolazione mondiale ottenga almeno il 20% dell’apporto proteico da prodotti dell’acquacoltura, come pesci e crostacei [3]. Il consumo mondiale di prodotti ittici (alghe escluse) è aumentato con un tasso medio annuo del 3% dal 1961 al 2019, quando si è raggiunto un consumo annuo medio pro-capite di 20,5 kg [2]. La FAO (Organizzazione delle Nazioni Unite per l’Alimentazione e l’Agricoltura) prevede addirittura che l’offerta mondiale di cibo e mangimi debba crescere del 70% entro il 2050 per sostenere la crescente domanda della popolazione umana, a sua volta in forte crescita [5]. Con una domanda tanto cospicua, i settori coinvolti nel soddisfarla (come pesca e allevamento di crostacei, pesci e molluschi) devono necessariamente incrementare la produzione. La pesca, però, non può supportare questa crescita. Allo stato attuale, anche se c’è un leggero miglioramento nello status degli stock ittici per una migliore gestione e regolamentazione della pesca [6], la maggior parte di questi risulta comunque sovrasfruttato. Difatti, solo il 6,2% degli stock ittici risulta effettivamente sottosfruttato, mentre il 59,6% è sfruttato ai limiti della sostenibilità [2]. Risulta pertanto evidente la necessaria implementazione dei prodotti derivati dall’acquacoltura al fine di garantire un’offerta che sia sufficiente per soddisfare le crescenti esigenze mondiali. Nonostante una lieve flessione coincidente con il periodo della pandemia di COVID-19, che ha segnato tutti i settori produttivi, l’acquacoltura è un settore in continua crescita [2]. La maggior parte dei prodotti derivanti da questo settore sono destinati al consumo umano, mentre la restante parte è dedicata alla mangimistica, diventando quindi un ingrediente fondamentale per altri animali (acquatici e non).

* Assegnista di ricerca presso IRBIM CNR Collaboratrice di BioPills: il vostro portale scientifico.

Per quanto riguarda la produzione ittica mondiale, il primato spetta in maniera indiscussa all’Asia, dove la sola Cina contribuisce con una quota di produzione del 35% [2]. La produzione ittica mondiale, però, a causa della crescente domanda della popolazione umana, non può bastare. Va infatti considerato che una parte del pescato deve essere utilizzata per nutrire i pesci in allevamento. Questo rappresenta un collo di bottiglia nel settore dell’acquacoltura e soluzioni alternative devono essere implementate per sostenere una produzione crescente. Per avere un’idea concreta della dimensione del problema e dell’impatto dei mangimi sulla sostenibilità dell’acquacoltura, basta pensare che occorre circa 1 kg di pesce per allevare in cattività 1 kg di pesci carnivori o gamberetti [6]. Nell’ottica di un’acquacoltura sostenibile deve quindi essere garantito il profitto, il benessere animale e un impatto ambientale minimo. Questi obiettivi fanno spostare l’attenzione sulla nutrizione degli animali allevati, al fine di garantire contemporaneamente il loro benessere e la qualità del prodotto. Raggiunti i primi due obiettivi (profitto e benessere), non può essere trascurato il terzo. Per rendere l’acquacoltura sostenibile risulta allora indispensabile ridurre l’impatto ambientale, sostituendo la fonte alimentare finora utilizzata con delle soluzioni sostenibili, sia dal punto di vista dei costi che del loro impatto ambientale.

Mangimi

Tradizionali E Diete Alternative

Uno dei principali obiettivi dell’acquacoltura, fin dagli albori dei suoi sviluppi, è stato quello di fornire prodotti, come pesci, di buona qualità. Questo, in termini pratici, si traduce in pesci che crescono bene, che non si ammalano, e che presentano le stesse qualità organolettiche della controparte pescata. I mangimi rappresentano la chiave per migliorare lo stato di salute dei pesci e la qualità del prodotto in allevamento [7] e, al contempo, rappresentano anche una delle maggiori fonti di impatto ambientale dell’acquacoltura. Le specie carnivore, infatti, anche quando alimentate in cattività, richiedono come materie prime risorse che derivano dalla pesca. Le farine a base di pesce (fish meals) e l’olio di pesce (fish oil) sono stati la risorsa principale di nutrizione in acquacoltura per lungo tempo [6]. Però, la farina di pesce e l’olio di pesce sono risorse limitate. Le statistiche sulla produzione globale di farina di pesce hanno rivelato che i tassi di produzione stanno diminuendo in media di 1,7% all’anno, andamento influenzato dal calo degli stock naturali. Su scala mondiale, la maggior parte della farina di pesce viene però utilizzata anche nei mangimi per animali terrestri: in sostanza, l’allevamento e l’acquacoltura competono per le stesse risorse. La crescente concorrenza e la disponibilità limitata di farina di pesce e olio di pesce hanno quindi motivato l’industria dell’acquacoltura a scoprire nuovi ingredienti per mangimi alternativi [8]. Queste diete alternative possono essere utilizzate per sostituire completamente o parzialmente le farine a base di pesce.

In genere, le diete alternative (Alternative Fish Meals) formulate per l’acquacoltura possono essere a base vegetale, di insetti e/o addizionate con prebiotici e probiotici. Inoltre, le diete alternative possono essere distinte in diete complete e diete supplementari. Le diete complete sono così definite perché adatte a fornire tutti gli ingredienti (proteine, carboidrati, grassi, vitamine e minerali) necessari per una crescita e una salute ottimali. Nella maggior parte degli impianti di acquacoltura si utilizzano diete complete che contengono tutto il necessario: proteine (18-50%), lipidi (10-25%), carboidrati (15-20%), ceneri (<8,5%), fosforo (<1,5%) e tracce di vitamine e minerali. Questo tipo di diete è ottimale quando l’animale non può nutrirsi liberamente in natura, quindi anche nel caso di gabbie a mare di allevamento semi-intensivo. Le diete supplementari, invece, sono usate per fortificare la dieta base addizionandola con proteine, carboidrati e lipidi specifici. I pesci, ad esempio, soprattutto se allevati ad alta densità (allevamento intensivo), richiedono una dieta nutrizionalmente completa, di elevata qualità ed equilibrata, spesso arricchita con diete supplementari [9].

Diete alternative a base vegetale

L’aggiunta di ingredienti vegetali nelle diete per i pesci è una pratica ampiamente utilizzata, perché questi ingredienti hanno maggiore abbondanza e minore costo rispetto a quelli costituenti le farine di pesce. Tra gli ingredienti vegetali utilizzati in acquacoltura vi sono cereali come frumento e mais, semi oleosi come soia e colza e legumi come lupini e piselli. La preferenza per gli uni rispetto agli altri dipende principalmente dal loro utilizzo, dalla specie allevata e dal loro costo, dato che alcuni ingredienti (come la soia) presentano costi in aumento, essendo utilizzati anche per l’alimentazione umana diretta. Gli additivi vegetali inducono effetti benèfici sulla salute dei pesci, grazie all’elevata quantità e varietà di metaboliti bioattivi secondari che contengono, cioè composti fitochimici. Tali composti sono sintetizzati dal metabolismo secondario delle piante e vengono utilizzati anche nell’industria farmaceutica perché hanno innumerevoli proprietà biologiche e sono considerati più sicuri dei farmaci sintetici [10]. I composti fitochimici sono stati etichettati come GRAS (General Recognize As Safe), ovvero “riconosciuti generalmente come sicuri”, dalla Food and Drug Administration (FDA). Tra i tanti, i composti fenolici sono considerati i più rilevanti e includono: glicosidi, saponine, antrachinoni, steroidi e tannini. I composti fenolici vegetali presentano attività biologiche che li rendono componenti addizionali ideali per mangimi: hanno attività immunostimolante, antinfiammatoria, antiossidante e antimicrobica (compresi antibatterici, antimicotici, antivirali e antiprotozoari). In questo senso, l’uso di composti fenolici come additivi per mangimi per pesci d’allevamento fornisce numerosi effetti benèfici sulla salute e sulle prestazioni degli animali, poiché possono rafforzarne il sistema immunitario, stimolarne l’appetito e migliorarne la digestione, la funzione intestinale e la composizione della comunità microbica intestinale [11].

Gli ingredienti vegetali sono stati utilizzati con successo in qualità di additivi e come alternativa sostenibile alla farina di pesce per alcune specie di grande interesse commerciale come la trota, il salmone e la tilapia [1, 12]. Un esempio di prodotti vegetali impiegati nella mangimistica sono le farine proteiche vegetali, che hanno però una digeribilità inferiore rispetto alla farina di pesce. La loro minore digeribilità è principalmente dovuta alla naturale presenza di fattori anti-nutrizionali, comprese le fibre e altri polisaccaridi non amilacei indigeribili. Sono comunque ampiamente utilizzate perché gli effetti negativi dei fattori anti-nutrizionali possono essere controbilanciati dalla loro riduzione o eliminazione dai materiali vegetali attraverso processi quali riscaldamento, estrazione acquosa o alcolica, trattamento enzimatico o miglioramento e modificazione genetica delle piante come nel caso dei semi di cotone [13]. Diete alternative a base di insetti

La maggior parte dei pesci e dei crostacei selvatici carnivori include gli insetti nella loro dieta naturale [12]. Pertanto, l’uso di ingredienti non convenzionali come farina di insetti è stato proposto come elemento rilevante della filiera agroalimentare. La farina di insetti (Insect Meal) è considerata un’adeguata fonte di proteine e lipidi e può pertanto essere un valido sostituto della farina di pesce nei mangimi per acquacoltura [14].

Attualmente è noto che la farina di insetti sgrassata potrebbe sostituire efficacemente il 100% di farine a base di pesce nella dieta di alcuni pesci con effetti positivi sulla performance di crescita complessiva [12]. Tuttavia, l’uso degli insetti come mangime è una pratica relativamente nuova su scala commerciale e rimangono molte questioni da affrontare, come il rischio di trasferimento di agenti patogeni nel sistema di produzione e il livello ottimale di sostituzione alimentare delle farine a base di pesce, che può variare considerevolmente [14]. Le specie ad oggi più utilizzate per produrre le farine sono Hermetia illucens, Tenebrio molitor, Musca domestica e Bombyx mori; meno utilizzati sono locuste, cavallette, termiti, grilli e coleotteri [15]. Tra le diverse specie, Hermetia illucens (black soldier fly, o mosca soldato nera) è una delle più interessanti, poiché la sostenibilità del suo utilizzo è legata alla capacità delle larve di convertire i materiali di scarto alimentare o il letame in nutrienti per insetti di alta qualità. Sebbene gli studi sull’uso della farina di larve di H. illucens nell’allevamento del pesce siano iniziati già nel 1987, la pratica è diventata di nuovo popolare soprattutto dopo il 2017, quando la Commissione Europea ha consentito l’uso di proteine derivate da sette specie di insetti come fonti proteiche alternative per la formulazione dei mangimi di acquacoltura. Gli studi finora condotti hanno dimostrato che la sostituzione parziale delle farine a base di pesce con quelle a base di insetto nei mangimi per pesci comporta cambiamenti nel filetto che non alterano le qualità organolettiche e non influenzano negativamente la crescita dei pesci. La cosa interessante è che i cambi della composizione del filetto potrebbero essere evasi modificando il substrato di crescita di H. illucens [14].

Diete alternative con pre- e probiotici

Gli additivi per mangimi sono stati definiti come ingredienti o componenti non nutritivi inclusi nelle formulazioni delle diete per influenzare le proprietà fisiche o chimiche o le prestazioni degli animali acquatici o la qualità dei prodotti risultanti. La natura chimica di questi additivi per mangimi è piuttosto varia e il loro uso nelle formulazioni dietetiche com- merciali per le specie acquatiche varia considerevolmente. Gli additivi che influenzano la qualità dei mangimi nelle formulazioni commerciali includono leganti per pellet, conservanti (come composti antimicrobici e antiossidanti) e stimolanti alimentari. Tali additivi sono comunemente inclusi per ottenere e mantenere caratteristiche fisiche e chimiche ottimali. La formulazione di diete supplementari con specifici additivi determina effetti positivi sulle prestazioni di crescita, sulla risposta immunitaria e sulla resistenza alle malattie, nonché sulle comunità microbiche intestinali [16].

Tra gli additivi più utilizzati si possono evidenziare due grandi categorie. I prebiotici sono definiti come componenti che non vengono digeriti dall’animale ma che sono metabolizzati da specifici batteri che promuovono la salute, come Lactobacillus e Bifidobacterium [17]. Questi batteri sono considerati benèfici per la salute e la crescita dell’ospite perché diminuiscono la presenza di patogeni intestinali e/o modificano la produzione di metaboliti battericidi correlati alla salute [18]. I prebiotici hanno anche vari effetti sulla crescita degli animali acquatici, sulla risposta immunitaria e sulla tolleranza contro diversi fattori di stress [16].

I probiotici sono invece colture vive di batteri e funghi che, se introdotti attraverso i mangimi, hanno essi stessi un effetto positivo sulla salute dell’organismo allevato. Secondo la definizione attualmente adottata dalla FAO/OMS, i probiotici sono “microrganismi vivi che, somministrati in quantità adeguate, conferiscono un beneficio alla salute dell’ospite”. Gli organismi più comunemente usati nelle preparazioni probiotiche sono i lattobacilli, gli streptococchi e i bifidobatteri. Inoltre, come probiotici vengono utilizzati Bacillus spp., lieviti, Saccharomyces spp. e funghi filamentosi (Aspergillus oryzae). I preparati probiotici sono disponibili in compresse, polveri, capsule, paste o spray [17]

Diete alternative e antibiotici

Come accennato, la dieta influenza anche il sistema immunitario. Diete alternative, supplementari o complete, e additivi, sono quindi fondamentali per garantire uno status di salute ottimale dei pesci allevati e diminuire la somministrazione di farmaci. Quantità e tipologia di farmaci somministrati in allevamento sono difficili da sintetizzare, poiché variano in funzione del Paese, delle regolamentazioni, dello scopo di utilizzo e la specie allevata. Ad oggi, in acquacoltura sono utilizzati 67 composti antibiotici [3], una varietà così ampia da motivare un crescente interesse della ricerca nella formulazione di diete alternative immunostimolanti. L’obiettivo è quello di ridurre l’utilizzo di ossitetraciclina, sulfadiazina e florfenicolo che rappresentano il 73% del totale. Per quanto riguarda i Paesi caratterizzati dal maggiore impiego di questi farmaci, ci sono indiscussamente Vietnam e Cina [3]. L’uso su larga scala di antibiotici è destinato a dar luogo a residui nei prodotti dell’acquacoltura, difficili da definire per le differenti proprietà fisico-chimiche dei farmaci e i disparati meccanismi d’azione [4], quindi ridurre questi composti è urgente. Molti studi hanno perciò valutato alternative agli antibiotici, come gli additivi per mangimi funzionali [4]. Le alternative più ricercate includono probiotici, prebiotici, acidificanti, estratti vegetali, nucleotìdi e immunostimolanti [16].

Tra i diversi aspetti maggiormente studiati per difendere gli organismi allevati dagli agenti patogeni, quello che sta ricevendo una sempre maggiore attenzione è il microbiota del tratto gastrointestinale. È stato infatti documentato che esso gioca un ruolo importante nella nutrizione e, più in generale, sullo stato di salute complessivo degli organismi. Alterando il microbiota intestinale si possono ottenere risultati positivi in termini di miglioramento della crescita, della digestione e dell’immunità. Praticamente, l’integrazione alimentare di prebiotici (o probiotici) è solitamente finalizzata a favorire i batteri benèfici dei pesci, come il Lactobacillus e Bifidobacterium nell’intestino, limitando i patogeni come Salmonella, Listeria ed Escherichia coli. In generale, il microbiota del tratto gastrointestinale dei pesci, compreso quello delle specie prodotte in acquacoltura, è stato scarsamente caratterizzato fino a qualche anno fa [18], mentre ad oggi un numero crescente di studi lo pone al centro del bilancio tra benessere animale e somministrazione di farmaci.

Conclusioni

I mangimi alternativi rappresentano un tassello indispensabile per un’acquacoltura sostenibile e per il benessere animale e stanno, non a caso, sempre più prendendo parte alle azioni necessarie per raggiungere gli “Obiettivi di Sviluppo Sostenibile” (Sustainable Development Goals, SDG), noti anche come Agenda 2030, attraverso la Blue Transformation [19]. Con questo termine si indica il programma che sostiene la trasformazione verso sistemi di acquacoltura più efficienti, inclusivi, resilienti e sostenibili per una migliore produzione, una migliore nutrizione e un ambiente migliore [20]. La Blue Transformation ha un programma di marcia, nel quale la ricerca sulla mangimistica è la chiave tra sostenibilità e produttività, sovrascritta sul benessere animale delineato dal Green Deal europeo.

Bibliografia

- https://www.fao.org/documents/card/en/c/cc0461en

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7. Guerreiro I, Enes P, & Oliva-Teles A. Effects of short-chain fructooligosaccharides (scFOS) and rearing temperature on growth performance and hepatic intermediary metabolism in gilthead sea bream (Sparus aurata) juveniles. Fish Physiol. Biochem.,2015; 41(5): 1333-1344.

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9. Kumar P, Jain KK, MunilKumar S, & Sudhagar SA. Alternate feeding strategies for optimum nutrient utilization and reducing feed cost for semi-intensive practices in aquaculture system-A review. Agricultural Reviews, 2017; 38(2).

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14. Oteri M, Chiofalo B, Maricchiolo G, Toscano G, Nalbone L, Presti VL, & Di Rosa AR. Black Soldier Fly Larvae Meal in the Diet of Gilthead Sea Bream: Effect on Chemical and Microbiological Quality of Filets. Frontiers in Nutrition, 2022; 9.

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19. FAO – Sustainable Development Goals – SDGs https://www.fao. org/sustainable-development-goals/en/.

20. FAO – Blue Transformation https://www.fao.org/documents/card/ en/c/cc0459en/