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Improvement of gracilaria sp.efficiency as ingredient in European seabass diets
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The aim of this study was to evaluate the effect of Gracilaria gracilis inclusion in
European seabass (Dicentrarchus labrax) diets and to analyse if the application of
technological processes and additives in these diets can enhance their benefits to fish. The
fish parameters evaluated were growth performance, feed efficiency, body composition,
apparent digestibility of nutrients, innate immune response, and intestinal morphology.
Six experimental diets were formulated to be isoproteic (53.4% Dry matter), isolipidic
(14.6% Dry matter) and isoenergetic (22.3 kJg-1 Dry matter). A commercial-based diet
was used as control diet (CTRL) and compared to other five diets with 8% inclusion of
G. gracilis, namely: entire G. gracilis (GRA), after physically process (PHY),
supplemented with 0.02% of phytogenic compounds (PFA), 2.5% of oligo-alginates
(OLIGO), or 0.08% of nucleotides (NUCL). Dietary treatments had no effect on growth
performance, voluntary feed intake, feed conversion ratio, protein efficiency, and final
whole body composition. There was a decrease of muscle dry matter with the inclusion
of phytogenic compounds and oligo-alginates comparing with the CTRL group. Dietary
treatments with entire G. gracilis, phytogenic compounds and oligo-alginates had
decreased the hepatosomatic index comparing to the CTRL group. The physical process
of G. gracilis improved the apparent digestibility coefficient and nutrient balance of diets
with G. gracilis inclusion. Furthermore, the oligo-alginates and nucleotides increased the
protein digestibility of these algae. The physical process and oligo-alginate increased the
nitrogen gain and decreased the nitrogen faecal losses. In relation to phosphorus
digestibility, there was only a significantly decrease in fish fed with NUCL, which was
not reflected in phosphorus faecal losses. The innate immune system was not affected by
the dietary seaweed treatments. There was a decrease of villus width in anterior intestine
with GRA diet, which was improved by physical process (Patent WO/2019/171293),
oligo-alginates and nucleotides. There was a positive correlation between villus width and
the protein and energy digestibility. Our findings suggest that physical process can
improve the digestibility and nutrient absorption of diets with 8% G. gracilis without
compromise growth performance, immune response and intestinal health. In addition,
oligo-alginates and nucleotides could also improve G. gracilis application with
advantages on protein digestibility and intestinal health.
Na aquacultura intensiva, a proteína representa o componente alimentar mais dispendioso. Por um longo período de tempo, a farinha de peixe tem sido a principal fonte proteica usada em peixes carnívoros devido à sua elevada quantidade proteica, digestibilidade e palatabilidade. Contudo, o limite de captura e sobreexploração de stocks selvagens de peixe restringiram a disponibilidade mundial de farinha de peixe e tornaram a sua produção insustentável, aumentando o seu preço comercial. Para além disso, a produção de farinha de peixe causa um elevado impacto ambiental devido ao combustível e energia requeridos pelos barcos de pesca, pela necessidade energética associada à produção dos pellets, e pelos efluentes ricos em partículas orgânicas. Deste modo, surgiram alternativas mais sustentáveis e menos dispendiosas como as proteínas vegetais como por exemplo cereais, soja e legumes. Porém, o elevado requerimento proteico de peixes carnívoros na sua dieta, limita a inclusão de proteínas vegetais como a principal fonte proteica. Para além disso, esta fonte pode estar associada a fatores anti nutricionais que prejudicam a sua digestibilidade, absorção de nutrientes e palatabilidade. Contudo, o aumento da procura das fontes vegetais como uma fonte proteica alternativa tem vindo a aumentar o seu preço. A ausência de água doce nem de terra arável para a sua produção, o seu elevado conteúdo proteico e perfil balanceado de aminoácidos foram algumas das vantagens para o aumento do uso de algas marinhas como uma fonte proteica alternativa na aquacultura. O género Gracilaria tem um elevado conteúdo proteico, compostos bioativos, carotenoides, atividade antiviral, antioxidante e anti-inflamatória que podem potenciar o crescimento, resposta imune e resposta intestinal dos peixes. Contudo, a sua digestão e disponibilidade de nutrientes pode ser dificultada pela presença de compostos anti nutricionais e ausência de celulases endógenas e de enzimas necessárias nos peixes carnívoros. O elevado teor de fibra nas paredes celulares das algas também pode reduzir o seu uso nas dietas de aquacultura. A elevada quantidade de fibras presentes nas paredes celulares das algas e a sua rigidez dificultam a sua digestibilidade, limitando o seu uso como fonte proteica nas aquaculturas. A biodisponibilidade, digestibilidade dos nutrientes e extração da proteína presentes nas algas pode ser potenciada pela remoção de compostos não-proteicos como a fibra. A extração da proteína é influenciada também pela elevada viscosidade e pela presença de polissacáridos, como o agar, nas paredes celulares das algas vermelhas. A eficiência da extração da proteína das algas pode ser potenciada pela rutura das paredes celulares. Para isso, processos químicos e físicos são usados nas dietas com algas para aumentar a sua digestibilidade. Processos químicos como os enzimáticos limitam a ligação entre os polissacáridos e a proteína aumentando a digestibilidade das algas. Por sua vez, os processos físicos como a moagem e o tratamento ultrassónico rompem as paredes celulares das algas melhorando a extração da proteína. Do mesmo modo, a suplementação de dietas com algas com aditivos comerciais, tais como os compostos fitogénicos, oligo-alginatos ou nucleótidos, pode melhorar a digestibilidade, palatabilidade e a resposta imune dos peixes. Os aditivos fitogénicos são compostos bioativos que derivam de plantas naturais cuja composição inclui óleos essenciais que melhoram o desempenho do peixe, a palatabilidade e o sabor da dieta. Estes atuam como suplementos naturais profiláticos que resulta numa atividade antiviral, anti microbial e anti-inflamatória, beneficiando a resposta imune. Os oligossacáridos alginatos são outro exemplo de suplementos usados na aquacultura. Estes têm uma elevada capacidade de aglutinação que reduz a lixiviação e otimiza a textura, melhorando a digestibilidade e crescimento dos peixes. Outro exemplo de suplemento são os nucleótidos, usados como uma fonte externa para potenciar processos fisiológicos como um rápido crescimento face a situações de stress. Para além disso, estes suplementos aumentam o comprimento das vilosidades intestinais, estimulam a produção enzimática, melhorando a digestão e disponibilidade de nutrientes. Deste modo, este trabalho visou avaliar o efeito da inclusão de Gracilaria gracilis em dietas de robalos (European seabass, Dicentrarchus labrax), bem como avaliar se a aplicação de processos tecnológicos e da suplementação com aditivos potenciam estas dietas. Os parâmetros avaliados foram o crescimento, eficiência alimentar, composição corporal, digestibilidade aparente dos nutrientes, resposta imune inata e da morfologia do intestino. Foram formuladas seis dietas experimentais para serem isoproteicas (53.4% Matéria seca), isolipídicas (14.6% Matéria seca) e isoenergéticas (22.3 kJg-1 Matéria seca). A dieta controlo (CTRL) foi comparada com cinco dietas teste aonde foram incluídos 8% da espécie Gracilaria, nomeadamente: alga inteira (GRA), após processo físico (PHY), suplementado com 0.02% de compostos fitogénicos (PFA), 2.5% de oligoalginatos (OLIGO), ou 0.08% de nucleótidos (NUCL). Como resultado, não houve efeitos no crescimento, consumo voluntário, índice de conversão alimentar, eficiência proteica e composição corporal do robalo alimentado com alga processada, não processada e suplementada com aditivos. A matéria seca do músculo do robalo diminuiu com a inclusão de aditivos fitogénicos e oligo-alginatos. O índice hepatosomático diminuiu significativamente nos peixes alimentados com GRA, PFA e OLIGO. O processo físico melhorou a digestibilidade aparente e o balanço de nutrientes da Gracilaria sp. A digestibilidade da proteína da G. gracilis foi potenciada com a adição de oligo-alginatos e nucleótidos. Os processos físicos e os oligo-alginatos aumentaram o ganho de nitrogénio e diminuíram as perdas fecais do mesmo. Os peixes alimentados com a dieta GRA teve maior digestibilidade do fósforo e menor perda fecal. Em relação ao sistema imune inato, não foi verificado nenhuma alteração neste parâmetro em nenhum dos tratamentos. Quanto à morfologia do intestino, a largura das vilosidades diminuiu no intestino anterior com a dieta GRA mas foram melhorados com os processos físicos e a suplementação com oligo-alginatos e nucleótidos. Houve uma correlação positiva entre a largura das vilosidades e digestibilidade da proteína e da energia. Em conclusão, apesar da inclusão de G. gracilis a 8% não ter comprometido o consumo alimentar nem o crescimento do robalo, foi verificada a sua fraca digestibilidade. Os processos físicos aplicados na dieta com algas conseguiram melhorar a sua digestibilidade que associada com o aumento do tamanho das vilosidades intestinais do intestino anterior pode promover um aumento da absorção de nutrientes, acessibilidade e digestibilidade. A digestibilidade da G. gracilis foi também melhorada com a suplementação destas dietas com oligo-alginatos e nucleótidos possivelmente devido ao aumento do tamanho das vilosidades intestinais do intestino anterior. A digestibilidade do fósforo não foi afetada pelas dietas, excepto nos peixes alimentados com nucleótidos aonde se verificou uma diminuição significativa em relação ao controlo, não se tendo refletido nas perdas fecais. Por outro lado, a inclusão de G. gracilis e de compostos fitogénicos pode aumentar a descarga de azoto no ambiente sendo uma fonte de poluição, requerendo um tratamento de efluentes.
Na aquacultura intensiva, a proteína representa o componente alimentar mais dispendioso. Por um longo período de tempo, a farinha de peixe tem sido a principal fonte proteica usada em peixes carnívoros devido à sua elevada quantidade proteica, digestibilidade e palatabilidade. Contudo, o limite de captura e sobreexploração de stocks selvagens de peixe restringiram a disponibilidade mundial de farinha de peixe e tornaram a sua produção insustentável, aumentando o seu preço comercial. Para além disso, a produção de farinha de peixe causa um elevado impacto ambiental devido ao combustível e energia requeridos pelos barcos de pesca, pela necessidade energética associada à produção dos pellets, e pelos efluentes ricos em partículas orgânicas. Deste modo, surgiram alternativas mais sustentáveis e menos dispendiosas como as proteínas vegetais como por exemplo cereais, soja e legumes. Porém, o elevado requerimento proteico de peixes carnívoros na sua dieta, limita a inclusão de proteínas vegetais como a principal fonte proteica. Para além disso, esta fonte pode estar associada a fatores anti nutricionais que prejudicam a sua digestibilidade, absorção de nutrientes e palatabilidade. Contudo, o aumento da procura das fontes vegetais como uma fonte proteica alternativa tem vindo a aumentar o seu preço. A ausência de água doce nem de terra arável para a sua produção, o seu elevado conteúdo proteico e perfil balanceado de aminoácidos foram algumas das vantagens para o aumento do uso de algas marinhas como uma fonte proteica alternativa na aquacultura. O género Gracilaria tem um elevado conteúdo proteico, compostos bioativos, carotenoides, atividade antiviral, antioxidante e anti-inflamatória que podem potenciar o crescimento, resposta imune e resposta intestinal dos peixes. Contudo, a sua digestão e disponibilidade de nutrientes pode ser dificultada pela presença de compostos anti nutricionais e ausência de celulases endógenas e de enzimas necessárias nos peixes carnívoros. O elevado teor de fibra nas paredes celulares das algas também pode reduzir o seu uso nas dietas de aquacultura. A elevada quantidade de fibras presentes nas paredes celulares das algas e a sua rigidez dificultam a sua digestibilidade, limitando o seu uso como fonte proteica nas aquaculturas. A biodisponibilidade, digestibilidade dos nutrientes e extração da proteína presentes nas algas pode ser potenciada pela remoção de compostos não-proteicos como a fibra. A extração da proteína é influenciada também pela elevada viscosidade e pela presença de polissacáridos, como o agar, nas paredes celulares das algas vermelhas. A eficiência da extração da proteína das algas pode ser potenciada pela rutura das paredes celulares. Para isso, processos químicos e físicos são usados nas dietas com algas para aumentar a sua digestibilidade. Processos químicos como os enzimáticos limitam a ligação entre os polissacáridos e a proteína aumentando a digestibilidade das algas. Por sua vez, os processos físicos como a moagem e o tratamento ultrassónico rompem as paredes celulares das algas melhorando a extração da proteína. Do mesmo modo, a suplementação de dietas com algas com aditivos comerciais, tais como os compostos fitogénicos, oligo-alginatos ou nucleótidos, pode melhorar a digestibilidade, palatabilidade e a resposta imune dos peixes. Os aditivos fitogénicos são compostos bioativos que derivam de plantas naturais cuja composição inclui óleos essenciais que melhoram o desempenho do peixe, a palatabilidade e o sabor da dieta. Estes atuam como suplementos naturais profiláticos que resulta numa atividade antiviral, anti microbial e anti-inflamatória, beneficiando a resposta imune. Os oligossacáridos alginatos são outro exemplo de suplementos usados na aquacultura. Estes têm uma elevada capacidade de aglutinação que reduz a lixiviação e otimiza a textura, melhorando a digestibilidade e crescimento dos peixes. Outro exemplo de suplemento são os nucleótidos, usados como uma fonte externa para potenciar processos fisiológicos como um rápido crescimento face a situações de stress. Para além disso, estes suplementos aumentam o comprimento das vilosidades intestinais, estimulam a produção enzimática, melhorando a digestão e disponibilidade de nutrientes. Deste modo, este trabalho visou avaliar o efeito da inclusão de Gracilaria gracilis em dietas de robalos (European seabass, Dicentrarchus labrax), bem como avaliar se a aplicação de processos tecnológicos e da suplementação com aditivos potenciam estas dietas. Os parâmetros avaliados foram o crescimento, eficiência alimentar, composição corporal, digestibilidade aparente dos nutrientes, resposta imune inata e da morfologia do intestino. Foram formuladas seis dietas experimentais para serem isoproteicas (53.4% Matéria seca), isolipídicas (14.6% Matéria seca) e isoenergéticas (22.3 kJg-1 Matéria seca). A dieta controlo (CTRL) foi comparada com cinco dietas teste aonde foram incluídos 8% da espécie Gracilaria, nomeadamente: alga inteira (GRA), após processo físico (PHY), suplementado com 0.02% de compostos fitogénicos (PFA), 2.5% de oligoalginatos (OLIGO), ou 0.08% de nucleótidos (NUCL). Como resultado, não houve efeitos no crescimento, consumo voluntário, índice de conversão alimentar, eficiência proteica e composição corporal do robalo alimentado com alga processada, não processada e suplementada com aditivos. A matéria seca do músculo do robalo diminuiu com a inclusão de aditivos fitogénicos e oligo-alginatos. O índice hepatosomático diminuiu significativamente nos peixes alimentados com GRA, PFA e OLIGO. O processo físico melhorou a digestibilidade aparente e o balanço de nutrientes da Gracilaria sp. A digestibilidade da proteína da G. gracilis foi potenciada com a adição de oligo-alginatos e nucleótidos. Os processos físicos e os oligo-alginatos aumentaram o ganho de nitrogénio e diminuíram as perdas fecais do mesmo. Os peixes alimentados com a dieta GRA teve maior digestibilidade do fósforo e menor perda fecal. Em relação ao sistema imune inato, não foi verificado nenhuma alteração neste parâmetro em nenhum dos tratamentos. Quanto à morfologia do intestino, a largura das vilosidades diminuiu no intestino anterior com a dieta GRA mas foram melhorados com os processos físicos e a suplementação com oligo-alginatos e nucleótidos. Houve uma correlação positiva entre a largura das vilosidades e digestibilidade da proteína e da energia. Em conclusão, apesar da inclusão de G. gracilis a 8% não ter comprometido o consumo alimentar nem o crescimento do robalo, foi verificada a sua fraca digestibilidade. Os processos físicos aplicados na dieta com algas conseguiram melhorar a sua digestibilidade que associada com o aumento do tamanho das vilosidades intestinais do intestino anterior pode promover um aumento da absorção de nutrientes, acessibilidade e digestibilidade. A digestibilidade da G. gracilis foi também melhorada com a suplementação destas dietas com oligo-alginatos e nucleótidos possivelmente devido ao aumento do tamanho das vilosidades intestinais do intestino anterior. A digestibilidade do fósforo não foi afetada pelas dietas, excepto nos peixes alimentados com nucleótidos aonde se verificou uma diminuição significativa em relação ao controlo, não se tendo refletido nas perdas fecais. Por outro lado, a inclusão de G. gracilis e de compostos fitogénicos pode aumentar a descarga de azoto no ambiente sendo uma fonte de poluição, requerendo um tratamento de efluentes.
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Dicentrarchus labrax Gracilaria gracilis Processos tecnológicos Compostos fitogénicos Oligo-alginatos Nucleótido