Environmental effects on lipid nutrition of farmed Atlantic salmon (Salmo salar L.) parr and smolts

Abstract

The aim of this study was to investigate the effects of water temperature and salinity on lipid nutrition of farmed Atlantic salmon (Salmo salar L.) parr and smolt. Salmon parr were held at low water temperature (2°C) for six months while being fed feeds that differed in oil source (i.e. marine fish oil or vegetable oil blend) and concentration (low, 21% and high, 34%). The responses at low temperature were compared with those of fish held at 8°C using full-factorial design.

Feeding and growth were maintained at 2°C, although at lower rates than at 8°C. Growth and feed utilisation improved over time, suggestive for a long-term acclimation response in fish held at low temperature. Overall feed efficiency was better at the lower temperature. A gradual decrease in growth rate and feed utilisation was seen at the higher temperature as the fish grew larger.

The fish compensated for reduced energy density by increasing feed intake. At the higher temperature, better growth was found for fish fed the low-fat feeds, and there was also a tendency for improved growth when vegetable oil was used. Thus, there were no signs that vegetable oils are inferior to marine fish oil in promoting growth of Atlantic salmon parr in fresh water.

Fish fed high fat feed were fatter than fish fed low fat feed, suggestive of lipostatic regulation of feed intake. Fat and protein digestibility were high at both 2°C and 8°C, although both fat and protein digestibility were lower at 2°C. At the lower temperature, increased dietary fat level increased the fat digestibility, and improved protein digestibility were seen when vegetable oil was included in the feed. Protein retention was higher at the higher temperature irrespective of feed treatment, indicating that proteins were both readily digested and converted into new tissues.

The effects of feed treatment on low temperature acclimation responses were assessed from deposition of dietary fatty acids in fish tissues and from n-3 and n-6 essential fatty acid (EFA) budgets. Fatty acid composition of polar (membrane) and non-polar (storage) lipids in muscle, viscera and carcass were markedly influenced by the dietary oil, and non-polar lipids were more influenced than polar lipids. The retention n-6 EFAs was lower than for n- 3 EFAs, and was independent of temperature. The retention of n-3 EFAs retention was higher at the 2°C, especially amongst fish given the fish oil based diets. This may be a reflection of the importance of n-3 HUFAs during low temperature acclimation. However, the unsaturation (UFA:SFA ratio) of polar lipids was higher in fish fed the vegetable oils than for fish fed fish oil based feed. This may imply that vegetable oils produced fish that were better able to withstand exposure to low temperature, while having membrane lipids less susceptible to oxidative damage, due to the lower contents of n-3 HUFAs (mainly EPA and DHA).

The six months feeding period in freshwater was followed by parr-smolt transformation, and a subsequent 42-days on-growing in seawater. Feed history during freshwater rearing influenced on-growth of smolts. A positive effect of using a vegetable oil was indicated, but this effect was only seen when there was a shift to a high-lipid fish oil based feed at the time of transfer to seawater.

As such, it was evident that use of vegetable oils in freshwater feed did not interfere with low temperature acclimation or parr-smolt transformation of juvenile salmon, and subsequent on-growing in seawater was better when vegetable oil had been used in the feed. This indicates that fatty acid (lipid) requirement of Atlantic salmon are probably different in fresh water and seawater, and that these changes are linked to parr-smolt transformation. It could be speculated that that salinity may be more important than temperature as an environmental influence on the fatty acid requirements of Atlantic salmon.

Målet med dette studiet har vært å undersøke vanntemperaturens og saltholdighetens innvirkning på lipidernæringen hos parr og smolt av oppdrettet atlantisk laks (Salmo salar L.). Lakseparr ble holdt ved lav vanntemperatur (2ºC) i seks måneder mens de ble fôret med en av fire fôrtyper med ulike fettkilde (dvs. marin fiskeolje eller vegetabilsk olje) og ulik konsentrasjon (lav, 21% og høy, 34%). Responsene ved den lave temperaturen ble sammenlignet med responsene en fikk hos fisk holdt ved 8ºC i et full-faktorielt forsøksdesign.

Fôrinntak og vekst ble opprettholdt ved 2ºC, men var lavere enn ved 8ºC. Over tid ble vekst og fôrutnyttelse forbedret, noe som indikerer en langtids akklimeringsrespons hos fisken ved den lave temperaturen. Totalt sett var utnyttelsen av fôret bedre ved den laveste temperaturen. En kunne observere en gradvis reduksjon i veksthastighet og fôrutnyttelse ved den høyeste temperaturen ettersom fisken ble større.

Fisken kompenserte for lavere energitetthet i fôret ved å øke fôrinntaket. Ved den høyeste temperaturen var veksten bedre hos fisk fôret med lav-fett-fôrene. Det var også en tendens til forbedret tilvekst når vegetabilsk olje ble brukt. Det var ingen tegn til at vegetabilsk olje var dårligere enn marin fiskeolje til å fremme vekst hos lakseparr i ferskvann.

Fisken som ble fôret med høy-fett-fôr ble fetere enn den som fikk lav-fett-fôr. Det indikerer lipostatisk regulering av fôrinntak. Fett- og proteinfordøyeligheten var høy både ved 2ºC og 8ºC, selv om både fett- og proteinfordøyeligheten var lavest ved 2ºC. Ved den laveste temperaturen, ga økt fettinnhold en forbedret fettfordøyelighet, og bruk av vegetabilsk olje i fôret ga bedre proteinfordøyelighet. Proteinretensjonen var høyere ved den høyeste temperaturen uavhengig av fôrtype, noe som indikerer at proteinet ble både lett fordøyd og omdannet til nytt vev.

Effektene av fôrtype på akklimeringen til lav temperatur ble bestemt fra deponeringen av fettsyrer fra fôret i ulike vev og fra budsjetter for n-3 og n-6 essensielle fettsyrer (EFS). Fettsyresammensetningen i polare (membran) lipider og upolare (lagrings) lipider i muskel, innvoller og ’rest’ ble tydelig påvirket av oljene i fôret, og de upolare lipidene ble mer påvirket enn de polare lipidene. Retensjonen av n-6 EFS var lavere enn for n-3 EFS, og var uavhengig av temperatur. Retensjonen av n-3 EFS var høyere ved 2ºC, spesielt hos fisk som fikk et fiskeoljebasert fôr. Dette kan reflektere betydningen av n-3 HUFA fettsyrer i akklimeringen til lav temperatur. Imidlertid var de polare lipider hos fisk som ble gitt fôr med vegetabils olje, mer umettet (UFA:SFA forhold) enn hos fisk gitt fôr med marine fiskeoljer. Dette kan bety at vegetabilske oljer produserte fisk som var bedre i stand til å tåle eksponering til lav temperatur, samtidig som membranlipidene var mindre utsatt for oksidering som følge av et lavere innhold av n-3 HUFA fettsyrer (hovedsaklig EPA og DHA).

Etter seks måneder i ferskvann ble fisken smoltifisert, etterfulgt av en 42-dagers periode i sjøvann. Fôrhistorie i ferskvannsfasen påvirket påvekst hos smolt. En positiv effekt av vegetabilsk olje ble funnet, men denne effekten ble bare funnet i grupper som hadde et skifte til et høy-fett-fiskeoljefôr ved overføring til sjøvann. Det var derfor tydelig at vegetabilsk olje ikke hadde negative konsekvenser for akklimering til lav temperatur eller for smoltifiseringen hos unglaks, og påfølgende tilvekst i sjøvann var bedre når vegetabilske oljer hadde blitt brukt. Dette indikerer at fettsyre (fett) behovet til atlantisk laks er forskjellig mellom ferskvann og sjøvann, og at forskjellene er knyttet til smoltifiseringen. Det kan derfor spekuleres i om saltholdigheten i miljøet er viktigere enn temperaturen i å bestemme fettsyrebehovet hos atlantisk laks.