Clams from Tagus estuary : microbiological, physiological and chemical responses to depuration, transpot and environmental stress

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia Marinha e Aquacultuta), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Bivalves are extremely important in Portuguese economy and gastronomy, being clams the main species consumed. Nevertheless, bivalve consumption raises specific food safety concerns, particularly due to the accumulation of biological contaminants, including microbial and chemical, as they are filter‐feeders inhabiting estuaries constantly subjected to contamination and climate variability. In this context, the main objectives of this dissertation were to investigate the bivalve consumption behaviour, to compare the microbiological, chemical and physiological responses of native and invasive clams to depuration and transport in semi‐dry conditions at optimal and stressful temperatures, and to assess the impact of warming in bivalve metabolism, oxidative stress and nutritional quality. Bivalve consumer's presented risky behaviours that differed according to their demographic and socio‐economic characteristics. Higher bacterial levels were observed in invasive species, regardless of season and environmental parameters (higher Escherichia coli and total viable counts in winter and Vibrio spp. in summer). Depuration was an efficient process to reduce the levels of E. coli and toxic elements (particularly Pb) in different bivalves to levels considered as acceptable for human consumption, but not to eliminate Vibrio spp. Transport at 4 °C was indeed the best solution to maintain good physiological conditions of clams and to avoid the Vibrio spp. growth. Despite invasive clam species demonstrated higher survival at lower temperatures compared to the native ones, they also revealed similar upper thermal tolerance limits. Distinct physiological requirements and mechanisms of defence against warming were observed: while the invasive closes the valves, the native uses glycogen and fatty acids as energy sources, and displayed higher metabolism, activity of antioxidant enzymes, heat shock proteins and lipid peroxidation. Overall, the main outputs of this dissertation allowed to correctly predict the risks associated with bivalve consumption to greatly improve the knowledge of stress physiology in native and invasive clams.

Os bivalves são extremamente importantes na economia e gastronomia portuguesa, sendo as amêijoas as principais espécies consumidas. Contudo, o seu consumo levanta preocupações acrescidas de segurança alimentar devido à acumulação de contaminantes biológicos, incluindo os microbiológicos e químicos, dado que são organismos filtradores que habitam em estuários constantemente sujeitos a contaminação e variabilidade climática. Neste contexto, os objetivos desta dissertação foram investigar o comportamento dos consumidores de bivalves, comparar as respostas microbiológicas, químicas e fisiológicas de amêijoas nativas e invasoras à depuração e transporte em condições semi‐secas a diversas temperaturas, e avaliar o impacto do aquecimento no metabolismo, stress oxidativo e qualidade nutricional. Os consumidores de bivalves apresentaram comportamentos de risco que diferem de acordo com as suas características demográficas e socioeconómicas. Foram observados níveis mais elevados de bactérias nas espécies invasoras, independentemente da época do ano e parâmetros ambientais (Escherichia coli e contagens totais de viáveis no inverno e Vibrio spp. no verão). A depuração revelou‐se eficiente na redução dos níveis de E. coli e elementos tóxicos (particularmente Pb) em diferentes bivalves para níveis considerados aceitáveis para consumo humano, mas não é eficiente na eliminação do Vibrio spp. O transporte a 4 °C permitiu melhores condições fisiológicas das amêijoas e evitou o crescimento de Vibrio spp. Apesar das amêijoas invasoras demonstrarem maior sobrevivência a temperaturas baixas em relação às nativas, mostraram igualmente limites de tolerância térmica superiores similares. Distintos requisitos fisiológicos e mecanismos de defesa contra o aquecimento foram observados: enquanto a invasora fechou as valvas, a nativa usou glicogénio e ácidos gordos como fontes de energia, e revelou maiores taxas metabólicas, atividades de enzimas antioxidantes, proteínas de choque térmico e peroxidação lipídica. Os resultados desta dissertação permitem compreender os riscos associados ao consumo de bivalves e os mecanismos fisiológicos de tolerância ao stress em amêijoas nativas e invasoras.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)