Prosjektnummer
901623
Diettfaktorer og fysiologiske mekanismer samspiller og styrer pigmentering av laksemuskel
-
Faktaark: Vitamin A i fôret og stress påvirker utnyttelse av astaxanthin hos laks
Nofima. 23. juni 2022.
I norsk lakseoppdrett har man de siste årene observert dårligere pigmentering av laksefilet til tross for økt tilsetning av relativt kostbart astaxanthin til fôret. Dette tyder på at man ikke fullt ut kan forbedre innfarging av laksemuskel ved å øke innholdet av astaxanthin i fôret. Resultatet blir nedklassifisering av laks og tap for næringen.
Den karakteristiske rødfargen på muskel er den mest iøynefallende forskjellen mellom laksefisk og andre fiskeslag, og god innfarging er kanskje det fremste kvalitetskriteriet hos laks. Fargen skyldes at astaxanthin tilsatt fôret tas opp i kroppen og bindes til muskelproteiner. Vanligvis blir bare om lag 10 % av spist astaxanthin avleiret i laksefileten (10 % retensjon). Årsakene til denne lave utnyttelsesgraden er både lav absorbsjon (fordøyelighet) over tarmen (vanligvis 30–50 %) og at mye av det absorberte astaxanthinet blir nedbrutt og utskilt. Det er nærliggende å knytte nedgangen i pigmentering til endringer som har skjedd i kommersiell produksjonen av laks i Norge de siste årene; her kan nevnes overgang fra fôr basert på overvekt av marine ingredienser til fôr med mer planteingredienser, og økt håndtering knyttet til behandling mot lakselus. Det kan også være samspillseffekter mellom disse faktorene, ved at fôrsammensetningen for eksempel påvirker laksens evne til å håndtere stress. Dette prosjektet vil studere hvordan fôrsammensetning påvirker fysiologiske mekanismer som styrer pigmenteringen av laksemuskel.
Den karakteristiske rødfargen på muskel er den mest iøynefallende forskjellen mellom laksefisk og andre fiskeslag, og god innfarging er kanskje det fremste kvalitetskriteriet hos laks. Fargen skyldes at astaxanthin tilsatt fôret tas opp i kroppen og bindes til muskelproteiner. Vanligvis blir bare om lag 10 % av spist astaxanthin avleiret i laksefileten (10 % retensjon). Årsakene til denne lave utnyttelsesgraden er både lav absorbsjon (fordøyelighet) over tarmen (vanligvis 30–50 %) og at mye av det absorberte astaxanthinet blir nedbrutt og utskilt. Det er nærliggende å knytte nedgangen i pigmentering til endringer som har skjedd i kommersiell produksjonen av laks i Norge de siste årene; her kan nevnes overgang fra fôr basert på overvekt av marine ingredienser til fôr med mer planteingredienser, og økt håndtering knyttet til behandling mot lakselus. Det kan også være samspillseffekter mellom disse faktorene, ved at fôrsammensetningen for eksempel påvirker laksens evne til å håndtere stress. Dette prosjektet vil studere hvordan fôrsammensetning påvirker fysiologiske mekanismer som styrer pigmenteringen av laksemuskel.
Hovedmål
Å bidra med ny kunnskap i å utvikle et fôr som sikrer god og sikker pigmentering, gjennom økt forståelse av astaxanthin metabolismen i laks og hvordan denne påvirkes av ulike komponenter i fôret, og videre om stress påvirker utnyttelsen av astaxanthin
Delmål
1. Å måle effekter av retinoidinnhold i laksefôr på utnyttelse av astaxanthin fra fôret til muskelinnfarging.
2. Å måle effekter av gjentatt hypoxi på muskelpigmentering og stressresponser hos laks med ulik vitamin A og astaxanthin-status.
3. Å undersøke hvordan ulike fosfolipider og mengder av disse påvirker opptak, transport, metabolisme og astaxanthin avleiring i muskel hos laks.
4. Å gjøre modellstudier ved hjelp av cellemodeller og genredigering (CRISPR) for å avdekke sentrale mekanismer for metabolisme av astaxanthin i laks.
Å bidra med ny kunnskap i å utvikle et fôr som sikrer god og sikker pigmentering, gjennom økt forståelse av astaxanthin metabolismen i laks og hvordan denne påvirkes av ulike komponenter i fôret, og videre om stress påvirker utnyttelsen av astaxanthin
Delmål
1. Å måle effekter av retinoidinnhold i laksefôr på utnyttelse av astaxanthin fra fôret til muskelinnfarging.
2. Å måle effekter av gjentatt hypoxi på muskelpigmentering og stressresponser hos laks med ulik vitamin A og astaxanthin-status.
3. Å undersøke hvordan ulike fosfolipider og mengder av disse påvirker opptak, transport, metabolisme og astaxanthin avleiring i muskel hos laks.
4. Å gjøre modellstudier ved hjelp av cellemodeller og genredigering (CRISPR) for å avdekke sentrale mekanismer for metabolisme av astaxanthin i laks.
Dette
prosjektet vil gi kunnskap som er nødvendig for at laksenæringen i fremtiden
trygt skal kunne produsere laks ved bruk av moderne ingredienser i fôr uten at
det går ut over pigmentering av filet og fiskehelse. Dette gjøres ved å
generere ny kunnskap om hvordan ulike nivåer av retinol og ulike
fosfolipidkilder i fôret påvirker opptak, transport, metabolisme og innfarging
av laksemuskel. Dette prosjektet vil dermed bidra med ny kunnskap om en
sammensetning av dietten som sikrer god innfarging av filet.
Gjennomsnittlig forbruk av astaxanthin i fôr har økt med 43 % de siste ti årene. Med dagens pris på astaxanthin vil dette utgjøre i overkant av 200 mill. kr i ekstra årlig kostnad for næringen, basert på en årlig produksjon av 1,7 millioner tonn laksefôr i Norge. I tillegg kommer nedklassifisering og redusert omdømme som følge av dårlig innfarging, noe som er vanskeligere å tallfeste nøyaktig, men klart uheldig for norsk laksenæring. Prosjektet vil bidra med ny kunnskap ved å forstå samspillseffekter mellom fôrråvarer og fysiologiske mekanismer i laksen. Samspillseffekter har vært lite studert tidligere og kunnskapen på dette området er mangelfull. Samtidig er dette kunnskap som er lett å anvende og implementere i videre studier, fôrdesign og til å fremme helsen til fisken. Gjennom økt kunnskap om balansert sammensetning av næringsstoffer i fôret vil man bedre kunne møte fiskens behov for næringsstoffer som fører til stabil pigmentering av laksemuskel.
Gjennomsnittlig forbruk av astaxanthin i fôr har økt med 43 % de siste ti årene. Med dagens pris på astaxanthin vil dette utgjøre i overkant av 200 mill. kr i ekstra årlig kostnad for næringen, basert på en årlig produksjon av 1,7 millioner tonn laksefôr i Norge. I tillegg kommer nedklassifisering og redusert omdømme som følge av dårlig innfarging, noe som er vanskeligere å tallfeste nøyaktig, men klart uheldig for norsk laksenæring. Prosjektet vil bidra med ny kunnskap ved å forstå samspillseffekter mellom fôrråvarer og fysiologiske mekanismer i laksen. Samspillseffekter har vært lite studert tidligere og kunnskapen på dette området er mangelfull. Samtidig er dette kunnskap som er lett å anvende og implementere i videre studier, fôrdesign og til å fremme helsen til fisken. Gjennom økt kunnskap om balansert sammensetning av næringsstoffer i fôret vil man bedre kunne møte fiskens behov for næringsstoffer som fører til stabil pigmentering av laksemuskel.
Prosjektet gjennomføres i fire arbeidspakker (AP-er):
AP1: Effekt av retinol i fôr på metabolisme av astaxanthin og innfarging av filet
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert ved ekstrudering på Skretting ARC sin fôrteknologifabrikk i Stavanger. Det vil bli brukt en grunnformulering med lavt innhold av marint fett og protein, som dermed vil være lav på retinoider (vitamin A). Til denne grunnblandingen vil det bli tilsatt to ulike nivåer av astaxanthin og tre ulike nivåer av vitamin A for å studere hvordan retinolnivået i fôret påvirker pigmentering av filet og metabolisme av astaxantin i ulike vev.
AP2: Hypoxi stress og effekt på innfarging av muskel til laks gitt ulike doser retinol og astaxanthin i fôret
Laks fra AP 1 vil utsettes for stress ved reduksjon av oksygeninnhold i vannet, og det vil studeres hvordan dette påvirker metabolisme av astaxanthin og pigmentering av filet.
AP3: Innhold og sammensetning av fosfolipid i fôr – effekter på opptak, transport og metabolisme av astaxanthin
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert med ulike marine og plantebaserte fosfolipidkilder. Fôrene vil bli gitt til triplikate kar med laks i sjøvann med en startvekt rundt 200 g inntil en firedobling i vekt.
Det vil studeres hvordan fosfolipidkilde i fôret påvirker opptak, transport av astaxanthin i lipoproteiner og metabolisme og deponering av astaxanthin i lever og filet.
AP4: Cellemodellstudier av astaxanthinmetabolisme
Metabolisme/omdanning av astaxanthin i tarm og i lever kan antagelig påvirke hvor mye astaxanthin som er tilgjengelig for deponering i muskel. I denne arbeidspakken vil man studere hvor stor andel av astaxanthinet fra dietten som omdannes i lever og tarm.
Forsøk med primære tarm- og leverceller i kultur (isolert fra laks i AP1)
AP1: Effekt av retinol i fôr på metabolisme av astaxanthin og innfarging av filet
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert ved ekstrudering på Skretting ARC sin fôrteknologifabrikk i Stavanger. Det vil bli brukt en grunnformulering med lavt innhold av marint fett og protein, som dermed vil være lav på retinoider (vitamin A). Til denne grunnblandingen vil det bli tilsatt to ulike nivåer av astaxanthin og tre ulike nivåer av vitamin A for å studere hvordan retinolnivået i fôret påvirker pigmentering av filet og metabolisme av astaxantin i ulike vev.
AP2: Hypoxi stress og effekt på innfarging av muskel til laks gitt ulike doser retinol og astaxanthin i fôret
Laks fra AP 1 vil utsettes for stress ved reduksjon av oksygeninnhold i vannet, og det vil studeres hvordan dette påvirker metabolisme av astaxanthin og pigmentering av filet.
AP3: Innhold og sammensetning av fosfolipid i fôr – effekter på opptak, transport og metabolisme av astaxanthin
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert med ulike marine og plantebaserte fosfolipidkilder. Fôrene vil bli gitt til triplikate kar med laks i sjøvann med en startvekt rundt 200 g inntil en firedobling i vekt.
Det vil studeres hvordan fosfolipidkilde i fôret påvirker opptak, transport av astaxanthin i lipoproteiner og metabolisme og deponering av astaxanthin i lever og filet.
AP4: Cellemodellstudier av astaxanthinmetabolisme
Metabolisme/omdanning av astaxanthin i tarm og i lever kan antagelig påvirke hvor mye astaxanthin som er tilgjengelig for deponering i muskel. I denne arbeidspakken vil man studere hvor stor andel av astaxanthinet fra dietten som omdannes i lever og tarm.
Forsøk med primære tarm- og leverceller i kultur (isolert fra laks i AP1)
Cellene vil dyrkes i kultur, inkuberes med radioaktivt merket astaxanthin og deretter vil radioaktivt retinol bestemmes ved hjelp av UPLC knyttet opp mot radiodetektor.
Knockout-studier ved hjelp av CRISPR/Cas9
In vitro- og in vivo-studier med genredigering vil bli benyttet for å undersøke funksjonen og nedstrømseffekter av gener involvert i opptak og metabolisme av astaxanthin.
Knockout-studier ved hjelp av CRISPR/Cas9
In vitro- og in vivo-studier med genredigering vil bli benyttet for å undersøke funksjonen og nedstrømseffekter av gener involvert i opptak og metabolisme av astaxanthin.
Prosjektgruppen vil legge til rette for overføring av kunnskap på tvers av verdikjeden. De deltakende forskere vil presentere forskningsresultater på konferanser og arbeidsmøter (workshops) og publisere i populære og tidsskrifter med fagfellevurdering.
Tidlig i prosjektperioden, vil en brosjyre som inneholder generell prosjektinformasjon bli utformet og distribuert på relevante møter for å stimulere offentlig interesse og for å gi et bredere spekter av aktører innen havbruksnæringen mulighet til å komme i kontakt med prosjektpartnerne.
Resultater fra prosjektet vil også bli publisert gjennom partnernes egne nettsider. Prosjektgruppen vil nå ut til aktuelle interessenter, inkludert de viktigste oppdrettere og fiskefôrprodusenter i Norge gjennom de årlige dialogmøtene arrangert i samarbeid med FHF.
Resultater vil også bli presentert på Forskningsrådet sin Havbrukskonferanse. Formidling av resultater vil også bli gjort gjennom vitenskapelig formidling i ledende internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering, samt gjennom nasjonale og internasjonale konferanser og arbeidsmøter (workshops) som innenfor fiskehelse, kvalitet og generell akvakultur.
Tidlig i prosjektperioden, vil en brosjyre som inneholder generell prosjektinformasjon bli utformet og distribuert på relevante møter for å stimulere offentlig interesse og for å gi et bredere spekter av aktører innen havbruksnæringen mulighet til å komme i kontakt med prosjektpartnerne.
Resultater fra prosjektet vil også bli publisert gjennom partnernes egne nettsider. Prosjektgruppen vil nå ut til aktuelle interessenter, inkludert de viktigste oppdrettere og fiskefôrprodusenter i Norge gjennom de årlige dialogmøtene arrangert i samarbeid med FHF.
Resultater vil også bli presentert på Forskningsrådet sin Havbrukskonferanse. Formidling av resultater vil også bli gjort gjennom vitenskapelig formidling i ledende internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering, samt gjennom nasjonale og internasjonale konferanser og arbeidsmøter (workshops) som innenfor fiskehelse, kvalitet og generell akvakultur.