Nutrition and farming practices as modulators of quality in gilthead seabream (Sparus aurata)

Gilthead seabream is the most important farmed species in the Mediterranean, and knowledge on how common farming practices impact its quality is limited. As such, this Thesis aimed to evaluate how gilthead seabream flesh quality is affected by some of these practices. In Chapter 2, the influence of nutritional factors was evaluated, specifically the high replacement of traditional marine-derived ingredients, both fishmeal and fish oil, with vegetable sources. We have seen that the vegetable-based diets tested did not greatly impact seabream flesh quality, although some alterations were seen in the fatty acid profile of the muscle. However, and despite having caused no alterations in flesh texture, vegetable ingredients reduced the amount of sulphated glycosaminoglycans in the extracellular matrix, affected muscle pH and reduced the activity of proteolytic enzymes. Throughout this Thesis, we measured for the first time the activity of proteolytic enzymes in seabream muscle, and cathepsin B was found to play a pivotal role in post-mortem muscle degradation. In Chapter 3, we evaluated the effect of harvesting and slaughter stress on seabream quality, and contrary to what is seen in most farmed species, our results show that gilthead seabream muscle structure is highly resistant to changes caused by stressful events. Nonetheless, considering that welfare is an increasingly important quality criterion, the use of a zero-withdrawal anaesthetic as a rested harvest technique or even slaughter method could prove valuable to the industry. In Chapter 4, we used maslinic acid as a dietary supplement, to modulate the muscle’s energetic status pre-mortem. As a finishing strategy, maslinic acid failed to increase levels of glycogen and ATP in the muscle. However, supplementation resulted in higher muscle fibre diameter and lower cathepsin B activity, and maslinic acid is likely to be useful to promote growth in this species. In general our Thesis has generated new knowledge to a major challenge facing the aquaculture industry, which is to find a compromise between the trends towards intensive rearing and consumer demand for healthy, high quality seafood being ethically acceptable and having a low impact on the environment.

A dourada (Sparus aurata) é, hoje em dia, a espécie mediterrânica de maior importância para o sector da aquacultura. No entanto, a informação científica que existe a respeito de como as práticas comuns de cultivo afetam a qualidade desta espécie, na perspetiva do consumidor, é ainda muito escassa. Assim, os objetivos da presente Tese focaram a avaliação do modo como critérios chave da qualidade do músculo de dourada são afetados por algumas destas práticas de cultivo. Assim, no Capítulo 2, foi avaliada a influência de fatores nutricionais, especificamente a substituição de ingredientes de origem marinha (mais concretamente farinha e óleo de peixe) por ingredientes de origem vegetal. Os resultados demostraram que o uso simultâneo de elevadas quantidades de proteínas e óleos vegetais nas dietas não teve um efeito marcado na qualidade do músculo de dourada, ainda que algumas alterações ao nível do perfil de ácidos gordos do músculo tenham sido registadas. No entanto, e apesar de as dietas testadas não terem alterado a textura do músculo, o uso de ingredientes de origem vegetal resultou na redução da quantidade de glicosaminoglicanos sulfatados na matriz extracelular, afetou o pH do músculo e reduziu a atividade de enzimas proteolíticas, especificamente da enzima catepsina B. Estas alterações têm o potencial de influenciar os padrões de degradação durante o período de conservação útil do pescado, podendo alterar a qualidade. O presente trabalho mediu pela primeira vez em dourada a atividade de enzimas proteolíticas do músculo, especificamente catepsinas B, L e H e colagenase. Foi demonstrado que, ao contrário do observado noutras espécies, a catepsina L tem uma atividade residual no músculo de dourada, e a catepsina H apresenta uma atividade muito elevada. Apesar das elevadas atividades medidas para a catepsina H e a colagenase, estas enzimas não sofreram alterações com nenhuma das condições testadas durante as experiências que constituem a presente Tese. Tanto a atividade da catepsina H como da colagenase diminuem ao longo do período útil de conservação da dourada. Pelo contrário, a atividade da catepsina B aumenta significativamente ao longo do período útil de conservação, aumento esse que é travado pela congelação. A atividade da catepsina B mostrou ser sensível à utilização de proteínas e óleos vegetais nas dietas e ser inibida pela suplementação com ácido maslínico. No geral, os resultados apresentados sugerem que a catepsina B é possivelmente uma das enzimas responsáveis pela degradação após a morte dos constituintes do músculo de dourada. No Capítulo 3.1, foi avaliado de que forma níveis variáveis de stress durante o abate e a captura do pescado influenciam a qualidade final da dourada, mais concretamente ao nível da textura, um dos parâmetros com maior relevância para o consumidor. Os resultados da presente Tese mostram que, ao contrário do que é observado na maioria das espécies cultivadas em aquacultura (tais como o salmão do Atlântico ou o robalo), a textura da dourada é bastante resistente a alterações causadas por eventos stressantes. Como apenas foi avaliada a textura do músculo numa fase inicial do período de conservação, no Capítulo 3.2 foi avaliado o impacto do stress associado com a captura em dourada armazenada durante 7 dias em gelo. Para melhor compreender como o stress causado durante a captura do pescado afeta a estrutura muscular, a calorimetria diferencial de varrimento foi utilizada como método analítico, permitindo confirmar que, mesmo após 7 dias de armazenamento em gelo, a estabilidade termal das proteínas miofibrilares é muito semelhante, independentemente do nível de stress sofrido durante o abate. Este facto explica a ausência de alterações na textura do músculo da dourada observada no subcapítulo anterior. Apesar destes resultados, não se deve ignorar que o bem-estar animal é um critério relevante na avaliação da qualidade do pescado, e a sua importância para o consumidor tem crescido nos últimos anos. Assim, o uso de um anestético que não necessite de intervalo de segurança após a sua utilização durante a captura ou mesmo como método de abate, poderá permitir a redução dos níveis elevados de stress que se verificam durante a captura e o abate do pescado, podendo assim representar uma mais-valia para a indústria. Ao longo do presente trabalho foram surgindo evidências de que tanto fatores nutricionais como o stress (considerando que, durante a captura e o abate, o pescado sujeito a stress vai debater-se vigorosamente) podem resultar na diminuição dos níveis de energia do músculo. Menores níveis de energia (nomeadamente de ATP e de glicogénio) poderão acelerar os processos de degradação que ocorrem após a morte, resultando numa diminuição da qualidade do pescado e possivelmente na redução do tempo útil de conservação. Assim, no Capítulo 4, o ácido maslínico, um composto natural presente em grande quantidade na azeitona, foi utilizado como suplemento em dietas de acabamento. Estudos prévios demonstraram que o ácido maslínico tem o potencial para inibir a atividade da enzima fosforilase do glicogénio, uma enzima que desempenha um papel importante na degradação após a morte do glicogénio, pelo que o ácido maslínico terá, em teoria, a capacidade de modular o estado energético do músculo antes do abate, impedindo a glicogenólise. Ao contrário do esperado, o uso de dietas suplementadas com ácido maslínico em dourada não aumentou os níveis de ATP e glicogénio no músculo de dourada, nem inibiu a atividade da enzima fosforilase do glicogénio. Isto deveu-se muito provavelmente à curta duração do ensaio, já que há indicações de que, com um período de alimentação mais longo, seria possível obter os resultados pretendidos. Todavia, a suplementação com ácido maslínico nas dietas de dourada resultou no aumento do diâmetro médio das fibras musculares e na redução da atividade da enzima proteolítica catepsina B. Estes resultados mostram que a hipertrofia muscular observada resulta muito provavelmente da redução da taxa de degradação proteica, já que a enzima catepsina B poderá estar ligada à modulação do turnover proteico in vivo. Apesar da utilidade do ácido maslínico como estratégia de acabamento ser limitada, o seu uso nas dietas de dourada, possivelmente ao longo de todo o ciclo de cultivo, pode ser útil para promover o crescimento muscular nesta espécie. No geral, a presente Tese permitiu gerar novo conhecimento acerca de um dos maiores desafios que a indústria da aquacultura enfrenta atualmente, ou seja, encontrar um compromisso entre a tendência para a intensificação da produção e a exigência de produtos de pescado saudáveis, de elevada qualidade e eticamente aceitáveis por parte do consumidor, que mantenham um baixo impacto ambiental.

A dourada (Sparus aurata) é, hoje em dia, a espécie mediterrânica de maior importância para o sector da aquacultura. No entanto, a informação científica que existe a respeito de como as práticas comuns de cultivo afetam a qualidade desta espécie, na perspetiva do consumidor, é ainda muito escassa. Assim, os objetivos da presente Tese focaram a avaliação do modo como critérios chave da qualidade do músculo de dourada são afetados por algumas destas práticas de cultivo. Assim, no Capítulo 2, foi avaliada a influência de fatores nutricionais, especificamente a substituição de ingredientes de origem marinha (mais concretamente farinha e óleo de peixe) por ingredientes de origem vegetal. Os resultados demostraram que o uso simultâneo de elevadas quantidades de proteínas e óleos vegetais nas dietas não teve um efeito marcado na qualidade do músculo de dourada, ainda que algumas alterações ao nível do perfil de ácidos gordos do músculo tenham sido registadas. No entanto, e apesar de as dietas testadas não terem alterado a textura do músculo, o uso de ingredientes de origem vegetal resultou na redução da quantidade de glicosaminoglicanos sulfatados na matriz extracelular, afetou o pH do músculo e reduziu a atividade de enzimas proteolíticas, especificamente da enzima catepsina B. Estas alterações têm o potencial de influenciar os padrões de degradação durante o período de conservação útil do pescado, podendo alterar a qualidade. O presente trabalho mediu pela primeira vez em dourada a atividade de enzimas proteolíticas do músculo, especificamente catepsinas B, L e H e colagenase. Foi demonstrado que, ao contrário do observado noutras espécies, a catepsina L tem uma atividade residual no músculo de dourada, e a catepsina H apresenta uma atividade muito elevada. Apesar das elevadas atividades medidas para a catepsina H e a colagenase, estas enzimas não sofreram alterações com nenhuma das condições testadas durante as experiências que constituem a presente Tese. Tanto a atividade da catepsina H como da colagenase diminuem ao longo do período útil de conservação da dourada. Pelo contrário, a atividade da catepsina B aumenta significativamente ao longo do período útil de conservação, aumento esse que é travado pela congelação. A atividade da catepsina B mostrou ser sensível à utilização de proteínas e óleos vegetais nas dietas e ser inibida pela suplementação com ácido maslínico. No geral, os resultados apresentados sugerem que a catepsina B é possivelmente uma das enzimas responsáveis pela degradação após a morte dos constituintes do músculo de dourada. No Capítulo 3.1, foi avaliado de que forma níveis variáveis de stress durante o abate e a captura do pescado influenciam a qualidade final da dourada, mais concretamente ao nível da textura, um dos parâmetros com maior relevância para o consumidor. Os resultados da presente Tese mostram que, ao contrário do que é observado na maioria das espécies cultivadas em aquacultura (tais como o salmão do Atlântico ou o robalo), a textura da dourada é bastante resistente a alterações causadas por eventos stressantes. Como apenas foi avaliada a textura do músculo numa fase inicial do período de conservação, no Capítulo 3.2 foi avaliado o impacto do stress associado com a captura em dourada armazenada durante 7 dias em gelo. Para melhor compreender como o stress causado durante a captura do pescado afeta a estrutura muscular, a calorimetria diferencial de varrimento foi utilizada como método analítico, permitindo confirmar que, mesmo após 7 dias de armazenamento em gelo, a estabilidade termal das proteínas miofibrilares é muito semelhante, independentemente do nível de stress sofrido durante o abate. Este facto explica a ausência de alterações na textura do músculo da dourada observada no subcapítulo anterior. Apesar destes resultados, não se deve ignorar que o bem-estar animal é um critério relevante na avaliação da qualidade do pescado, e a sua importância para o consumidor tem crescido nos últimos anos. Assim, o uso de um anestético que não necessite de intervalo de segurança após a sua utilização durante a captura ou mesmo como método de abate, poderá permitir a redução dos níveis elevados de stress que se verificam durante a captura e o abate do pescado, podendo assim representar uma mais-valia para a indústria. Ao longo do presente trabalho foram surgindo evidências de que tanto fatores nutricionais como o stress (considerando que, durante a captura e o abate, o pescado sujeito a stress vai debater-se vigorosamente) podem resultar na diminuição dos níveis de energia do músculo. Menores níveis de energia (nomeadamente de ATP e de glicogénio) poderão acelerar os processos de degradação que ocorrem após a morte, resultando numa diminuição da qualidade do pescado e possivelmente na redução do tempo útil de conservação. Assim, no Capítulo 4, o ácido maslínico, um composto natural presente em grande quantidade na azeitona, foi utilizado como suplemento em dietas de acabamento. Estudos prévios demonstraram que o ácido maslínico tem o potencial para inibir a atividade da enzima fosforilase do glicogénio, uma enzima que desempenha um papel importante na degradação após a morte do glicogénio, pelo que o ácido maslínico terá, em teoria, a capacidade de modular o estado energético do músculo antes do abate, impedindo a glicogenólise. Ao contrário do esperado, o uso de dietas suplementadas com ácido maslínico em dourada não aumentou os níveis de ATP e glicogénio no músculo de dourada, nem inibiu a atividade da enzima fosforilase do glicogénio. Isto deveu-se muito provavelmente à curta duração do ensaio, já que há indicações de que, com um período de alimentação mais longo, seria possível obter os resultados pretendidos. Todavia, a suplementação com ácido maslínico nas dietas de dourada resultou no aumento do diâmetro médio das fibras musculares e na redução da atividade da enzima proteolítica catepsina B. Estes resultados mostram que a hipertrofia muscular observada resulta muito provavelmente da redução da taxa de degradação proteica, já que a enzima catepsina B poderá estar ligada à modulação do turnover proteico in vivo. Apesar da utilidade do ácido maslínico como estratégia de acabamento ser limitada, o seu uso nas dietas de dourada, possivelmente ao longo de todo o ciclo de cultivo, pode ser útil para promover o crescimento muscular nesta espécie. No geral, a presente Tese permitiu gerar novo conhecimento acerca de um dos maiores desafios que a indústria da aquacultura enfrenta atualmente, ou seja, encontrar um compromisso entre a tendência para a intensificação da produção e a exigência de produtos de pescado saudáveis, de elevada qualidade e eticamente aceitáveis por parte do consumidor, que mantenham um baixo impacto ambiental.