Marine hydrolysates as functional nutritional supplements to promote European seabass (Dicentrarchus labrax) robustness addressing the European zero-waste strategy

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, João
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/20421
Resumo: Traditionally, fishmeal is the standard dietary protein for aquaculture-produced species, but environmental and economic concerns drive the shift to sustainable-oriented practices. Plant-based proteins are a more sustainable alternative to fishmeal. However, they have drawbacks such as antinutritional factors that affect fish growth, intestinal health, and immunity. Recent research indicates that low dietary inclusion rates of marine protein hydrolysates enhance the nutritional quality of high-vegetable protein diets, positively impacting fish growth and robustness. Thus, in this study, the effects of supplementing a highly vegetable-based commercial diet with 3% blue shark skin hydrolysate on the growth, stress response, and disease resistance of juvenile European seabass were assessed. The fish growth parameters were mostly unaffected when comparing the experimental (SHARK) to the commercial diet (CTRL), except for a higher protein efficiency ratio (PER) in the CTRL treatment. However, fish showed good acceptance, metabolization, and utilization of the SHARK diet. The whole-body composition showed a higher ash content in the SHARK treatment, likely due to the hydrolysate mineral profile. In response to a stress challenge, fish fed both diets presented a typical increase in glucose, lactate, and cortisol levels. Interestingly, fish fed the SHARK diet showed significantly lower cortisol levels, suggesting better energy utilization. No negative significant impact on animal metabolism was observed. Regarding the immune markers, peroxidase levels were higher in the CTRL treatment after the stress challenge, but other immune indicators remained unaffected by the diet. During the infectious challenge with Photobacterium damselae subsp. piscicida, both treatments showed similar low cumulative mortality rates. This study demonstrates that incorporating low levels of blue shark skin hydrolysate into low fishmeal diets does not impact the growth and robustness of juvenile European seabass. This suggests that the hydrolysate is a safe and beneficial ingredient for aquafeeds targeted at this fish species.
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spelling Marine hydrolysates as functional nutritional supplements to promote European seabass (Dicentrarchus labrax) robustness addressing the European zero-waste strategySubprodutos de pescadoHidrolisadosPéptidos bioativosDieta funcionalDieta sustentávelEconomia circularDomínio/Área Científica::Ciências Naturais::Outras Ciências NaturaisTraditionally, fishmeal is the standard dietary protein for aquaculture-produced species, but environmental and economic concerns drive the shift to sustainable-oriented practices. Plant-based proteins are a more sustainable alternative to fishmeal. However, they have drawbacks such as antinutritional factors that affect fish growth, intestinal health, and immunity. Recent research indicates that low dietary inclusion rates of marine protein hydrolysates enhance the nutritional quality of high-vegetable protein diets, positively impacting fish growth and robustness. Thus, in this study, the effects of supplementing a highly vegetable-based commercial diet with 3% blue shark skin hydrolysate on the growth, stress response, and disease resistance of juvenile European seabass were assessed. The fish growth parameters were mostly unaffected when comparing the experimental (SHARK) to the commercial diet (CTRL), except for a higher protein efficiency ratio (PER) in the CTRL treatment. However, fish showed good acceptance, metabolization, and utilization of the SHARK diet. The whole-body composition showed a higher ash content in the SHARK treatment, likely due to the hydrolysate mineral profile. In response to a stress challenge, fish fed both diets presented a typical increase in glucose, lactate, and cortisol levels. Interestingly, fish fed the SHARK diet showed significantly lower cortisol levels, suggesting better energy utilization. No negative significant impact on animal metabolism was observed. Regarding the immune markers, peroxidase levels were higher in the CTRL treatment after the stress challenge, but other immune indicators remained unaffected by the diet. During the infectious challenge with Photobacterium damselae subsp. piscicida, both treatments showed similar low cumulative mortality rates. This study demonstrates that incorporating low levels of blue shark skin hydrolysate into low fishmeal diets does not impact the growth and robustness of juvenile European seabass. This suggests that the hydrolysate is a safe and beneficial ingredient for aquafeeds targeted at this fish species.É esperado que a população mundial atinja 9,7 mil milhões até 2050, resultando numa procura crescente por alimentos nutritivos, saudáveis e sustentáveis. Nesse contexto, a aquacultura, que envolve a criação de organismos aquáticos, emerge como uma solução promissora desempenhando um papel fundamental na colmatação dessa procura global crescente por proteínas de elevada qualidade. Desta forma, esta indústria torna-se crucial para garantir a segurança alimentar e promover o bem-estar nutricional da população mundial em constante expansão. Tradicionalmente, a farinha de peixe é considerada a fonte de proteína padrão utilizada em dietas de muitas espécies de peixe produzidas em aquacultura, devido a um alto teor de proteínas, perfil de aminoácidos essenciais equilibrado, boa digestibilidade dos nutrientes, elevada palatabilidade e ausência de fatores antinutricionais. No entanto, devido a preocupações ambientais, ecológicas e económicas, um grande esforço tem vindo a ser feito para se transitar para uma aquacultura mais sustentável e consciente. Desse modo, proteínas vegetais são consideradas uma alternativa mais sustentável à farinha de peixe em dietas para aquacultura. Apesar disso, as proteínas vegetais apresentam algumas desvantagens, incluindo desequilíbrios nos perfis de aminoácidos e minerais essenciais, palatabilidade reduzida e a presença de fatores antinutricionais, que afetam o desempenho e crescimento dos peixes, a saúde intestinal e também a sua imunidade. Nesse sentido, estudos recentes demonstraram que a incorporação, em baixas proporções, de hidrolisados de proteínas marinhas contendo péptidos bioativos pode melhorar a qualidade nutricional de dietas com alto teor de proteínas vegetais, resultando em efeitos positivos no que concerne ao crescimento e à robustez dos peixes. Esses péptidos bioativos consistem em sequências de 2 a 20 aminoácidos que estão inativos dentro da proteína original, mas que ao serem libertados por hidrólise, tornam-se ativos e apresentam uma grande variedade de atividades bioativas potenciais, incluindo antimicrobiana e imunomoduladora. Além disso, a inclusão de hidrolisados de proteínas marinhas em formulações de dietas poderá conduzir ao aumento da valorização de matérias-primas comumente descartadas permitindo o uso sustentável e responsável desses recursos, indo de encontro a uma economia mais circular. Um exemplo disso é a pele de tintureira (Prionace glauca) que é um subproduto frequentemente descartado pela indústria, mas que tem um enorme potencial como matéria-prima para a produção de hidrolisados. Desse modo, neste estudo, decidiu-se avaliar os efeitos da suplementação de uma dieta comercial, contendo altos níveis de proteínas vegetais, com 3% de hidrolisado de pele de tintureira no crescimento e robustez de juvenis de robalo (Dicentrarchus labrax), especificamente, na resistência a episódios de stresse e a agentes potencialmente infeciosos, tal como Photobacterium damselae subsp. piscicida. Para tal, após cerca de 13 semanas de ensaio de crescimento com a dieta controlo (CTRL) e a dieta experimental (SHARK), os peixes foram expostos a um desafio de stresse simulando uma prática comum no contexto da aquacultura, neste caso uma pesca. De facto, o robalo é particularmente suscetível ao stresse, sendo esta sensibilidade considerada um dos principais problemas da sua produção. Em situações agravadas, o stresse pode ser um fator de diminuição do sistema imunitário dos peixes e assim provocar o aparecimento de doenças. Considerando a crescente preocupação com o bem-estar dos peixes, dietas equilibradas devem fornecer não apenas os nutrientes essenciais, mas também ajudar os peixes a lidar com as situações stressantes que enfrentam. Tendo isso em consideração, e apesar de ser uma espécie robusta, o robalo é suscetível a um vasto leque de doenças, principalmente de origem bacteriana. Mais uma vez, isto tem um impacto significativo na produção desta espécie e pode inclusive impedir a expansão da indústria. Sendo assim, também se decidiu fazer um ensaio de infeção com a bactéria responsável pela fotobacteriose. Essa doença é de difícil erradicação mesmo utilizando antibióticos, e as vacinas têm fornecido resultados variáveis contra esse patógeno. Assim, existe a necessidade de desenvolvimento de alternativas mais seguras, eficientes e económicas para a prevenção e mitigação deste tipo de doenças que afetam atualmente o setor da aquacultura do robalo. Em relação aos parâmetros de crescimento, apenas o coeficiente de eficiência proteica (PER) foi significativamente afetado, atingindo um valor superior nos peixes alimentados com a dieta CTRL. No entanto, os demais parâmetros de crescimento não foram afetados, indicando uma boa aceitação, metabolização e utilização da dieta experimental SHARK. Na composição corporal final dos peixes, apenas as cinzas foram afetadas, sendo o seu valor mais alto no tratamento SHARK, possivelmente devido ao perfil mineral dos hidrolisados. Em relação aos metabolitos plasmáticos, observou-se a resposta usual dos peixes a um desafio de stresse, com níveis mais elevados de glicose, lactato e cortisol. No entanto, curiosamente, foi observada uma diminuição significativa nos níveis de cortisol em peixes alimentados com a dieta SHARK, evidenciando uma possível melhor utilização da energia diante das mudanças nas condições ambientais. Além disso, não existem evidências de um impacto significativamente negativo no metabolismo dos animais. Tendo em consideração os marcadores de imunidade inata, os níveis de peroxidase foram superiores no tratamento CTRL após o desafio de stresse. Porém, não há evidências de comprometimento do sistema imunológico em peixes alimentados com a dieta SHARK, pois todos os outros marcadores imunológicos não foram alterados pela dieta. Para o ensaio de infeção com a bactéria Photobacterium damselae subsp. piscicida, não foram encontradas diferenças significativas entre os dois tratamentos, resultando ambos em mortalidades cumulativas baixas. O presente estudo mostra assim que uma pequena inclusão de hidrolisado de pele de tintureira em dietas com baixa percentagem de farinha de peixe não produz, em geral, nenhum impacto prejudicial significativo no crescimento e na robustez geral de juvenis de robalo. Além de ser um ingrediente alternativo válido à substituição de uma pequena quantidade de farinha de peixe (<25%) em termos de aceitabilidade e crescimento, parece ainda melhorar os mecanismos fisiológicos relacionados com a resposta imune, modulação do stresse e resistência a doenças. Isso pode indicar que o hidrolisado de pele de tintureira é um ingrediente seguro e funcional para ser incorporado em dietas para juvenis de robalo. Neste sentido, a valorização deste subproduto obtido a partir da indústria da pesca pode representar uma fonte de novos produtos de valor acrescentado, trabalhando no sentido do desperdício zero e assim promovendo uma economia circular e sobretudo mais sustentável.This work was supported by Project “FISHCOLBOOSTER - Desenvolvimento de péptidos colagénicos de peixe em sistema integrado com obtenção de frações de elevado valor para alimentação humana, aquacultura e cosmética” with reference POCI-01-0247- FEDER-049636, and supported by Operational Program for Competitiveness and Internationalization (COMPETE2020), under the Portugal 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF). Additionally, João Rodrigues was financed by Fundação Amadeu Dias within the scope of CIIMAR’s BYTPlus program.Velasco, CristinaAragão, CláudiaSapientiaRodrigues, João2024-02-20T12:04:21Z2023-10-042023-10-04T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/20421TID:203532430enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-21T02:01:21Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/20421Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:39:22.236482Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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