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Publication
Development of sustainable weaning feeds for gilthead sea bream (Sparus aurata): the potential of fungi meal from Paecilomyces variotii as protein source to replace fishmeal
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Authors
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Abstract(s)
In recent years, intensive efforts have been made by aquaculture research and industry to identify novel alternatives to fishmeal, aiming to create more efficient and sustainable feeds in response to the sector's ongoing expansion. Fishmeal, a traditional source of high-quality protein in aquaculture, has become unsustainable in modern aquaculture due to the overexploitation of wild fish stocks, thus alternative protein sources are needed. This study explores the potential of sustainable weaning feeds for gilthead sea bream (Sparus aurata) larvae by evaluating the fungal meal, Paecilomyces variotii (PEKILO®) as a protein source to replace fishmeal. The research involved formulating diets with increasing levels of P.variotii (5, 10, and 15% inclusion) and evaluating their impact on larval growth performance, survival, stress resistance, and disease resistance against Vibrio anguillarum. The experiment was conducted under controlled conditions with larvae (28 dph) fed over 18 days. Results indicated that P.variotii could effectively replace fishmeal up to 15% without negatively affecting growth performance and survival. Additionally, larvae fed with higher levels of P.variotii exhibited no significant amelioration regarding stress tolerance and pathogen resistance. Increasing levels of P.variotii did not significantly affect whole-larvae proximate composition but did affect their fatty acid content. In fish fed the P.variotti diets, n-9 fatty acids were significantly lower, while DHA and n-6 fatty acids were significantly higher. Moreover, the inclusion of P.variotii in larval diets led to no significant changes in gene expression related to immune function. This study demonstrates the potential of Paecilomyces variotii fungal meal as a sustainable alternative to fishmeal in the larval diets for gilthead sea bream, offering a promising solution for improving the sustainability of aquaculture.
O crescimento contínuo do sector da aquacultura tem levado a esforços intensos por parte da indústria e dos investigadores no sentido de identificar novas alternativas à farinha de peixe para obter alimentos mais eficazes e sustentáveis para peixes. Este estudo investigou o desenvolvimento de rações de desmame sustentáveis para larvas de dourada (Sparus aurata), centrando-se na utilização da farinha de fungos Paecilomyces variotii (PEKILO®) como potencial fonte de proteína para substituir a farinha de peixe, um ingrediente fundamental mas não sustentável nas dietas de aquacultura. A farinha de peixe é conhecida pela sua proteína de alta qualidade, aminoácidos essenciais e ácidos gordos n-3, o que a torna um ingrediente ideal, especialmente durante a fase larvar dos peixes. No entanto, a sua produção é insustentável do ponto de vista ambiental e económico. Este estudo procurou contribuir para a resolução deste problema, avaliando se a farinha fúngica de P. variotii pode ser uma alternativa viável nas rações para peixes marinhos, particularmente para as larvas de dourada, onde as necessidades nutricionais são elevadas. A investigação visou avaliar indicadores-chave de desempenho, incluindo crescimento, taxas de sobrevivência, tolerância ao stress, respostas imunitárias e resistência a agentes patogénicos em larvas de dourada alimentadas com diferentes níveis de P.variotii. Foram formuladas quatro dietas experimentais: uma dieta de controlo (CTRL), com farinha de peixe como fonte primária de proteína, e três dietas experimentais com 5, 10 e 15% de inclusão de farinha de fungos (substituindo até 100% da farinha de peixe). As dietas eram isonitrogénicas, isolipídicas e isoenergéticas para garantir um conteúdo nutricional comparável. A inclusão de P.variotii foi concebida para avaliar se a qualidade proteica, as propriedades promotoras de crescimento e os efeitos imunomoduladores da farinha fúngica poderiam corresponder aos da farinha de peixe. As larvas de dourada foram criadas num ambiente controlado e alimentadas com as dietas experimentais a partir dos 28 dias pós-eclosão (dph) durante 18 dias. Os peixes foram criados em condições controladas e monitorizados diariamente. A alimentação foi dada a cada 45 minutos, das 8:00 às 20:00 horas, durante toda a experiência. No final do período de alimentação, as larvas foram submetidas a um teste de stress (exposição ao ar durante 2 minutos) e a um desafio patogénico com Vibrio anguillarum para avaliar a resposta ao stress e a resistência à doença, respetivamente. Os resultados demonstraram que a farinha de fungos P. variotii pode substituir eficazmente a farinha de peixe até 15% de inclusão sem afetar negativamente o crescimento ou a sobrevivência. As larvas alimentadas com as dietas de 5, 10 e 15% de farinha de fungos apresentaram taxas de crescimento semelhantes às da dieta controlo, indicando que a qualidade proteica da farinha de fungos foi suficiente para suportar um crescimento normal. Esta descoberta é significativa, uma vez que o desempenho do crescimento é um fator crítico na aquacultura, particularmente durante a fase larvar, quando os peixes têm elevadas exigências nutricionais. A composição proximal e os perfis de ácidos gordos das larvas também foram analisados para avaliar se a inclusão de farinhas de fungos tinha impacto na qualidade nutricional das larvas. Os resultados não mostraram diferenças significativas no conteúdo de proteínas, lípidos ou cinzas entre o controlo e as larvas alimentadas com farinha de fungos, indicando que o P.variotii tem um desempenho equivalente ao da farinha de peixe. Os perfis de ácidos gordos foram afetados, com uma diminuição significativa dos ácidos gordos n-9, bem como um aumento significativo dos ácidos gordos n-6 e DHA. Em termos de tolerância ao stress, as larvas alimentadas com 10% de P.variotii apresentaram uma taxa de sobrevivência mais baixa, enquanto os peixes alimentados com 5 e 15% apresentaram uma taxa de sobrevivência semelhante à do controlo. A resistência ao stress é uma caraterística valiosa em aquacultura, uma vez que as larvas são frequentemente expostas a fatores de stress ambiental que podem ter impacto na sobrevivência e na saúde a longo prazo. Após o desafio patogénico com V.anguillarum, a taxa de sobrevivência não foi significativamente diferente entre os tratamentos, o que não confirmou os potenciais efeitos imunomoduladores de P.variotii, pelo menos nas doses testadas. A presença de compostos bioativos como os β-glucanos em P.variotii pode contribuir para uma melhor resposta imunitária dos peixes alimentados, uma vez que os β-glucanos são conhecidos por estimular o sistema imunitário inato dos peixes, promovendo uma maior resistência aos agentes patogénicos. A análise da expressão genética reforçou os resultados imunomoduladores anteriores, com as larvas alimentadas com as dietas de P.variotii a não apresentarem diferenças significativas na expressão de genes relacionados com o sistema imunitário. Estes genes estão envolvidos em processos imunitários fundamentais, incluindo o reconhecimento de agentes patogénicos, a inflamação e a atividade antimicrobiana. A expressão relativa destes genes sugere que P.variotii nas doses testadas não melhorou o sistema imunitário como esperado. A capacidade de P.variotii para potenciar o crescimento, aumentar a resistência ao stress e melhorar a função imunitária em larvas de dourada realça o seu potencial como ingrediente funcional em dietas de aquacultura. Além disso, o uso de fontes de proteína microbiana como P.variotii contribui para reduzir a dependência da indústria da aquacultura de peixes capturados na natureza para a produção de ração, alinhando-se com os esforços globais para melhorar a sustentabilidade dos sistemas alimentares. Em conclusão, este estudo demonstra a viabilidade da utilização da farinha fúngica de Paecilomyces variotii como alternativa sustentável à farinha de peixe na alimentação de larvas de dourada. A farinha fúngica suportou taxas de crescimento e de sobrevivência comparáveis às alcançadas com a farinha de peixe, tendo simultaneamente a capacidade de melhorar a resistência dos peixes ao stress e aos agentes patogénicos. Estes resultados sugerem que P.variotii pode desempenhar um papel fundamental na redução da dependência da farinha de peixe na aquacultura, contribuindo para sistemas de produção mais sustentáveis e resilientes. A investigação futura deve centrar-se na otimização dos níveis de inclusão, no equilíbrio da composição de ácidos gordos, na avaliação dos efeitos a longo prazo na saúde dos peixes e na avaliação do potencial das farinhas fúngicas para serem utilizadas nas dietas de outras espécies de aquacultura.
O crescimento contínuo do sector da aquacultura tem levado a esforços intensos por parte da indústria e dos investigadores no sentido de identificar novas alternativas à farinha de peixe para obter alimentos mais eficazes e sustentáveis para peixes. Este estudo investigou o desenvolvimento de rações de desmame sustentáveis para larvas de dourada (Sparus aurata), centrando-se na utilização da farinha de fungos Paecilomyces variotii (PEKILO®) como potencial fonte de proteína para substituir a farinha de peixe, um ingrediente fundamental mas não sustentável nas dietas de aquacultura. A farinha de peixe é conhecida pela sua proteína de alta qualidade, aminoácidos essenciais e ácidos gordos n-3, o que a torna um ingrediente ideal, especialmente durante a fase larvar dos peixes. No entanto, a sua produção é insustentável do ponto de vista ambiental e económico. Este estudo procurou contribuir para a resolução deste problema, avaliando se a farinha fúngica de P. variotii pode ser uma alternativa viável nas rações para peixes marinhos, particularmente para as larvas de dourada, onde as necessidades nutricionais são elevadas. A investigação visou avaliar indicadores-chave de desempenho, incluindo crescimento, taxas de sobrevivência, tolerância ao stress, respostas imunitárias e resistência a agentes patogénicos em larvas de dourada alimentadas com diferentes níveis de P.variotii. Foram formuladas quatro dietas experimentais: uma dieta de controlo (CTRL), com farinha de peixe como fonte primária de proteína, e três dietas experimentais com 5, 10 e 15% de inclusão de farinha de fungos (substituindo até 100% da farinha de peixe). As dietas eram isonitrogénicas, isolipídicas e isoenergéticas para garantir um conteúdo nutricional comparável. A inclusão de P.variotii foi concebida para avaliar se a qualidade proteica, as propriedades promotoras de crescimento e os efeitos imunomoduladores da farinha fúngica poderiam corresponder aos da farinha de peixe. As larvas de dourada foram criadas num ambiente controlado e alimentadas com as dietas experimentais a partir dos 28 dias pós-eclosão (dph) durante 18 dias. Os peixes foram criados em condições controladas e monitorizados diariamente. A alimentação foi dada a cada 45 minutos, das 8:00 às 20:00 horas, durante toda a experiência. No final do período de alimentação, as larvas foram submetidas a um teste de stress (exposição ao ar durante 2 minutos) e a um desafio patogénico com Vibrio anguillarum para avaliar a resposta ao stress e a resistência à doença, respetivamente. Os resultados demonstraram que a farinha de fungos P. variotii pode substituir eficazmente a farinha de peixe até 15% de inclusão sem afetar negativamente o crescimento ou a sobrevivência. As larvas alimentadas com as dietas de 5, 10 e 15% de farinha de fungos apresentaram taxas de crescimento semelhantes às da dieta controlo, indicando que a qualidade proteica da farinha de fungos foi suficiente para suportar um crescimento normal. Esta descoberta é significativa, uma vez que o desempenho do crescimento é um fator crítico na aquacultura, particularmente durante a fase larvar, quando os peixes têm elevadas exigências nutricionais. A composição proximal e os perfis de ácidos gordos das larvas também foram analisados para avaliar se a inclusão de farinhas de fungos tinha impacto na qualidade nutricional das larvas. Os resultados não mostraram diferenças significativas no conteúdo de proteínas, lípidos ou cinzas entre o controlo e as larvas alimentadas com farinha de fungos, indicando que o P.variotii tem um desempenho equivalente ao da farinha de peixe. Os perfis de ácidos gordos foram afetados, com uma diminuição significativa dos ácidos gordos n-9, bem como um aumento significativo dos ácidos gordos n-6 e DHA. Em termos de tolerância ao stress, as larvas alimentadas com 10% de P.variotii apresentaram uma taxa de sobrevivência mais baixa, enquanto os peixes alimentados com 5 e 15% apresentaram uma taxa de sobrevivência semelhante à do controlo. A resistência ao stress é uma caraterística valiosa em aquacultura, uma vez que as larvas são frequentemente expostas a fatores de stress ambiental que podem ter impacto na sobrevivência e na saúde a longo prazo. Após o desafio patogénico com V.anguillarum, a taxa de sobrevivência não foi significativamente diferente entre os tratamentos, o que não confirmou os potenciais efeitos imunomoduladores de P.variotii, pelo menos nas doses testadas. A presença de compostos bioativos como os β-glucanos em P.variotii pode contribuir para uma melhor resposta imunitária dos peixes alimentados, uma vez que os β-glucanos são conhecidos por estimular o sistema imunitário inato dos peixes, promovendo uma maior resistência aos agentes patogénicos. A análise da expressão genética reforçou os resultados imunomoduladores anteriores, com as larvas alimentadas com as dietas de P.variotii a não apresentarem diferenças significativas na expressão de genes relacionados com o sistema imunitário. Estes genes estão envolvidos em processos imunitários fundamentais, incluindo o reconhecimento de agentes patogénicos, a inflamação e a atividade antimicrobiana. A expressão relativa destes genes sugere que P.variotii nas doses testadas não melhorou o sistema imunitário como esperado. A capacidade de P.variotii para potenciar o crescimento, aumentar a resistência ao stress e melhorar a função imunitária em larvas de dourada realça o seu potencial como ingrediente funcional em dietas de aquacultura. Além disso, o uso de fontes de proteína microbiana como P.variotii contribui para reduzir a dependência da indústria da aquacultura de peixes capturados na natureza para a produção de ração, alinhando-se com os esforços globais para melhorar a sustentabilidade dos sistemas alimentares. Em conclusão, este estudo demonstra a viabilidade da utilização da farinha fúngica de Paecilomyces variotii como alternativa sustentável à farinha de peixe na alimentação de larvas de dourada. A farinha fúngica suportou taxas de crescimento e de sobrevivência comparáveis às alcançadas com a farinha de peixe, tendo simultaneamente a capacidade de melhorar a resistência dos peixes ao stress e aos agentes patogénicos. Estes resultados sugerem que P.variotii pode desempenhar um papel fundamental na redução da dependência da farinha de peixe na aquacultura, contribuindo para sistemas de produção mais sustentáveis e resilientes. A investigação futura deve centrar-se na otimização dos níveis de inclusão, no equilíbrio da composição de ácidos gordos, na avaliação dos efeitos a longo prazo na saúde dos peixes e na avaliação do potencial das farinhas fúngicas para serem utilizadas nas dietas de outras espécies de aquacultura.
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Keywords
Aquaculture Filamentous fungi Paecilomyces variotii Sparus aurata Sustainable feeds