Resumen de Evaluation of microalgae hydrolysates as functional ingredients for feeding gilthead seabream (sparus aurata)
- español
La búsqueda de nuevos ingredientes y aditivos que permita el desarrollo de piensos más sostenibles y a la vez que garanticen un adecuado contenido en nutrientes es uno de los principales retos de la acuicultura actual. En este sentido, el uso de microalgas suscita gran interés no solo por su composición química caracterizada por un alto contenido en proteína y/o en lípidos ricos en ácidos grasos n-3, sino también como ingredientes funcionales, dado que además contienen compuestos bioactivos. Sin embargo, existen ciertas limitaciones que deben de tenerse en cuenta de forma previa a su incorporación en los piensos de acuicultura, ya sea como ingredientes o como aditivos, y que son la variabilidad en su composición nutricional, y la menor biodisponibilidad de sus nutrientes y/o compuestos activos derivada de la presencia de paredes celulares recalcitrantes. Teniendo en cuenta estas consideraciones, la presente Tesis Doctoral evalúa el potencial de varias especies de microalgas y cianobacterias como ingrediente funcional en piensos para dorada.
El CAPÍTULO 1 se centra en la evaluación in vitro de la bioaccesibilidad de la proteína en diferentes microalgas y cianobacterias, tanto marinas como de agua dulce, y su potencial para ser utilizadas como ingredientes en piensos acuícolas. Los resultados revelan que todas las microalgas y cianobacterias evaluadas, especialmente Arthrospira platensis, Nannochloropsis gaditana y Chlorella vulgaris, podrían ser utilizadas como fuente de proteína para la alimentación de peces marinos. En general, las microalgas estudiadas presentan un alto contenido proteico, así como un perfil de aminoácidos equilibrado, pero existen ciertas diferencias en su susceptibilidad para ser hidrolizadas por las enzimas digestivas de la dorada (Sparus aurata) que debe de tenerse en consideración en la formulación de piensos para esta especie.
En base a lo anterior, parece razonable pensar que cualquier estrategia dirigida a mejorar la biodisponibilidad de nutrientes de las microalgas tiene gran interés para mejorar su valor nutricional y/o funcional. En este sentido, los siguientes capítulos se centran en la evaluación de biomasas de A. platensis y N. gaditana crudas e hidrolizadas en ensayos de alimentación con alevines y juveniles de dorada, y se ha evaluado el efecto potencial que tiene su inclusión en el pienso sobre el crecimiento, la utilización de nutrientes, la composición química, el perfil de ácidos grasos y el estado oxidativo del músculo, la inmunidad inespecífica, y los procesos de digestión y absorción intestinal.
El CAPÍTULO 2 evalúa los efectos de la inclusión de biomasa cruda e hidrolizada de la cianobacteria Arthrospira platensis en piensos de iniciación para alevines de dorada. Los resultados obtenidos revelan que hasta un 10% de inclusión de A. platensis no mejora el crecimiento de los peces, si bien se han encontrado efectos positivos sobre la peroxidación lipídica muscular y la funcionalidad digestiva intestinal en los peces alimentados con los piensos suplementados con microalgas, principalmente cuando éstas se utilizan hidrolizadas.
El CAPÍTULO 3 se centra en evaluar la incorporación de un hidrolizado de Arthrospira sp. como aditivo en piensos para juveniles de dorada. En este ensayo tampoco se encontraron efectos negativos sobre el crecimiento y la utilización de nutrientes, sin embargo, la suplementación del pienso con este hidrolizado mejora, no solo la ultraestructura y funcionalidad intestinal, sino también la pigmentación de la piel y la capacidad antioxidante en los tejidos de los peces.
Por último, el CAPÍTULO 4 proporciona información sobre el uso potencial de Nannochloropsis gaditana cruda e hidrolizada como aditivo en dietas para juveniles de dorada. En general, no se observa mejora sobre el crecimiento o la utilización de nutrientes, pero si se comprueban efectos beneficiosos sobre la funcionalidad intestinal, la pigmentación muscular y la capacidad antioxidante en los tejidos de los peces, que sugieren que el uso de N. gaditana como aditivo en los piensos representa una valiosa estrategia de mejora nutricional en la alimentación de los juveniles de Sparus aurata.
En general, los resultados de los ensayos in vivo revelan que la inclusión de biomasas crudas e hidrolizadas de A. platensis y N. gaditana no afectan al crecimiento y la utilización de nutrientes de los peces, y, además, se observan efectos positivos sobre varios de los parámetros fisiológicos evaluados, derivados de la suplementación con biomasa microalgal hidrolizada, lo que parece estar asociado a una mejora de las características nutricionales y funcionales de las biomasas hidrolizadas en comparación con las microalgas crudas. Por lo tanto, el uso de biomasas de microalgas hidrolizadas en la alimentación de los peces parece prometedor, sobre todo debido al efecto estimulante sobre la mucosa intestinal y el estado oxidativo de los peces, pero se requiere una investigación más profunda que permita dilucidar el nivel óptimo de inclusión y los efectos derivados de períodos de alimentación más largos.
- English
Currently, finding and testing alternative ingredients and novel dietary additives useful to develop sustainable and nutritious aquafeeds still is one of the main challenges in aquaculture. In this regard, the use of microalgae awakens a great interest not only as an important source of dietary protein, but also as functional ingredients in aquafeeds owing to their chemical composition and their content in bioactive compounds. However, there are technical gaps like their variability in nutrient composition and digestive bioavailability that need to be addressed before aquafeed industry can incorporate algae-based ingredients or additive into commercial formulas. Given these considerations, the present Doctoral Thesis evaluates the potential of several microalgae and cyanobacteria hydrolysates as dietary supplement in feeds for gilthead seabream.
CHAPTER 1 focuses on the in vitro evaluation of the protein bioaccessibility of different marine and freshwater microalgae and cyanobacteria, and their potential to be used as dietary ingredients in aquafeeds. The results revealed that all the microalgae and cyanobacteria evaluated arises as a potential protein source for feeding marine fish, particularly Arthrospira platensis, Nannochloropsis gaditana and Chlorella vulgaris All of them presented a high protein content as well as a balanced amino acid profile, but there were differences on their susceptibility to be hydrolysed by Sparus aurata digestive enzymes that must be taken into account before including them in practical diets for this species.
Given that considerations, it may be reasonable to think that any strategy aimed at improving the algae nutrient bioavailability might be of interest for including microalgae in aquafeeds. In this regard, the following chapters focus on the in vivo evaluation of different crude and hydrolysed microalgae biomasses in three trials carried out with gilthead seabream. The potential effects of algae biomass has been assessed studying their effects on growth, nutrient utilization, muscle proximate composition and fatty acids profile, immunity, oxidative status of fish and digestive and absorptive processes occurring in the intestinal epithelium.
CHAPTER 2 evaluates the effects of the dietary inclusion of crude or hydrolysed Arthrospira platensis in starter feeds for gilthead seabream fry. The results obtained reveal that up to 10% inclusion of A. platensis did not cause negative effects on the parameters evaluated, although positive effects on muscle lipid peroxidation and gut functionality were found in fish fed on hydrolysed microalgae supplemented diets.
CHAPTER 3 is focus to assess the incorporation of Arthrospira sp. enzyme hydrolysate as dietary additive in diets for gilthead seabream juveniles. In this trial no negative effects were found on growth performance and nutrient utilization, however, the dietary supplementation with this microalgal hydrolysate improved not only the intestinal ultrastructure and functionality but also the muscle pigmentation and antioxidant capacity in fish.
Finally, CHAPTER 4 provides information for the potential use of crude and hydrolysed Nannochloropsis gaditana as dietary additive in diets for gilthead seabream juveniles. In general, the lack of detrimental effects on growth and nutrient utilization and the beneficial effects observed on gut functionality, muscle pigmentation and antioxidant capacity in fish confirmed that N. gaditana inclusion in feeds might represent a valuable nutritional strategy for feeding Sparus aurata juveniles.
In general, results from in vivo feeding trials revealed that dietary inclusion of crude and hydrolysed A. platensis and N. gaditana biomasses did not affects the growth and nutrient utilization in gilthead seabream. Positive effects on several physiological parameters were observed when fish were fed on the diets supplemented with enzymatically hydrolysed microalgae, which seems to be associated with an increase in the nutritional and functional properties compared with the raw biomasses. Therefore, the use of hydrolysed microalgae biomasses in fish nutrition seems to be a promising strategy, not least due to the positive effects on the intestinal mucosa and oxidative status of fish observed. Further research is required with the aim of elucidating the optimum dietary inclusion level as well as the effects in longer feeding periods.
