Future feeds in aquaculture: insects as a new ingredient for fish culture

In an ever-expanding aquaculture industry, aquafeed formulation has been identified as one of the key factors challenging the long-term ecological and economical sustainability of this sector. In this context, the present PhD thesis aimed to evaluate the possible transition to future feeds in aquaculture characterized by lower amounts of conventional marine- and plant- derived raw materials by using the Black Soldier Fly (Hermetia illucens; BSF) prepupae meal in aquafeed formulation. This insect species (i) is characterized by a good nutritional profile and by the presence of bioactive molecules that can exert a beneficial role on fish health and (ii) represents a promising solution due to the possibility to take advantage of its high feed conversion efficiency to ameliorate its nutritional profile (especially in terms of n3 long-chain polyunsaturated fatty acids) giving the possibility to introduce the circular economy concept to aquaculture sector. In the present thesis, the physiological effects of different dietary inclusion levels of BSF prepupae meal were investigated firstly on an experimental model (zebrafish; Danio rerio) considering its whole life cycle and the possible impact on the first filial generation and then focusing on a freshwater (Siberian sturgeon, Acipenser baerii) and a marine (gilthead seabream, Sparus aurata) farmed fish species, giving particular emphasis to fish growth, fillet fatty acids composition and liver/gut health. Overall, results obtained evidenced that dietary inclusion levels of BSF prepupae meal respect to marine- and plant -derived ingredients up to 50 and 40 %, respectively, can promote fish health, welfare and quality of the product. Specifically, the fish trials performed for the present PhD thesis represent an example of how aquaculture could be implemented with the re-use of land-produced by-products and with the partial substitution of conventional ingredients with more sustainable and eco-friendly ones like BSF prepupae meal, while sustaining the production of healthy fish and reducing the associated environmental footprint.

Nell’ambito di un’acquacultura in continua espansione, la formulazione dei mangimi è stata identificata come uno dei principali fattori che possono comprometterne la sostenibilità ecologica ed economica. In questo contesto, la presente tesi di dottorato è stata incentrata sulla valutazione di una possibile transizione verso formulazioni mangimistiche innovative, caratterizzate da contenuti ridotti di materie prime convenzionali e non più sostenibili e dall’utilizzo della farina di prepupe di Hermetia illucens (mosca soldato nera) come ingrediente alternativo. Questa specie di insetto (i) è caratterizzata da un buon profilo nutrizionale e dalla presenza di molecole bioattive che possono esercitare un ruolo benefico sulla salute dei pesci e (ii) rappresenta una promettente soluzione per la possibilità sfruttare la sua grande efficienza di conversione del substrato di crescita per migliorare ulteriormente il suo profilo nutrizionale (specialmente in acidi grassi polinsaturi omega 3 a lunga catena) permettendo di introdurre il concetto di economia circolare nel settore dell’acquacoltura. Nella presente tesi, sono stati studiati gli effetti fisiologici di diversi livelli di inclusione di farina di prepupe di Hermetia illucens nella dieta, inizialmente su un modello sperimentale (zebrafish; Danio rerio) considerando il suo intero ciclo vitale e il possibile impatto sulla generazione successiva e, successivamente, su specie di interesse commerciale, una d’acqua dolce (storione siberiano, Acipenser baerii) e una marina (orata, Sparus aurata), dando particolare risalto alle performance di crescita, alla composizione in acidi grassi del filetto e alla salute del fegato e del tratto intestinale. Nel complesso, i risultati ottenuti hanno evidenziato che percentuali di inclusione di farina di prepupe rispetto a ingredienti di origine marina e vegetale fino al 50 e al 40 %, rispettivamente, possono promuovere la salute e il benessere dei pesci allevati e la qualità del prodotto. In particolare, le prove sperimentali incluse nella presente tesi rappresentano un esempio di come l’acquacoltura possa essere implementata con il riutilizzo di sottoprodotti derivati da altri settori e con la sostituzione parziale degli ingredienti convenzionali con alternative più sostenibili garantendo, al contempo, la produzione di pesci sani e la riduzione dell’impatto ambientale.