Spiny lobster fishery on the southwest coast of Portugal: conciliating fisheries and conservation

Dissertação de mest., Aquacultura e Pescas (Pescas), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Tolerância à amónia e grau de ureotelia no xarroco, Halobatrachus didactylus (Bloch & Schneider, 1801)

Tese mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, 2008

Potential of fisheries restocking off the Algarve coast using aquaculture produced marine fish

Tese de dout., Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente (Ecologia Marinha), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2012

Avaliação sensorial da frescura de produtos da pesca através do método QIM (Quality Index Method): revisão dos métodos desenvolvidos nos últimos 20 anos

Dissertação de mest., Tecnologia de Alimentos, Instituto Superior de Engenharia, Univ. do Algarve, 2012

Diapositivos de apoio às aulas de Tecnologia Alimentar

Diapositivos de apoio às aulas teóricas de Tecnologia Alimentar - ESSUAlg: Dietética e Nutrição

Encapsulação de aminoácidos hidrolisados em lipossomas

A aquacultura é uma área em expansão devido ao aumento do consumo de peixe nos últimos anos sendo que para os estágios iniciais do desenvolvimento larvar é utilizado alimento vivo, como Artémia. Nos últimos anos tem-se tentado obter dietas inertes devido às limitações inerentes à utilização de alimento vivo. Estas dietas apresentam na sua constituição uma componente muito hidrossolúvel que facilmente se perde por lixiviação, constituída por compostos de baixa massa molecular, mas que são determinantes para o crescimento das larvas. O objetivo deste trabalho foi utilizar inicialmente os lipossomas e posteriormente as micropartículas de quitosano (CS) como veículos para tentar formular microdietas para a alimentação de larvas de peixe. Para tal, foram encapsulados o hidrolisado de proteína de peixe (CPSP 90®) e um mistura de vitaminas, oligo-elementos e minerais (Pré-Mix PVO-40®). Os resultados obtidos indicam que os lipossomas apresentam tamanhos entre os 150-600 nm, dependendo do número de ciclos de congelação/aquecimento. Embora se tenham obtido eficiências de encapsulação de CPSP na ordem dos 90-95%, concluiu-se que esta tecnologia não é rentável para a produção de microdietas para larvas de peixe devido à reduzida capacidade de produção diária. Desta forma, desenvolveu-se um segundo sistema, as micropartículas de CS, que evidenciaram tamanhos de 2.7 - 8.7 μm, dependendo da percentagem de CS e CPSP:PM e uma eficiência de encapsulação de 95%. A formulação CS:CPSP:PM 2:6:0.5 apresentou a libertação mais baixa (40% em 30-60 min), permitindo que os restantes 60% estejam disponíveis para ingestão. Foi observado também que o perfil de libertação depende da quantidade de polímero presente nas micropartículas. A caracterização dos dois tipos de sistema estudados indica que não podem ser utilizadas como formulação final para a alimentação de larvas de peixe devido ao seu tamanho, mas que têm o perfil ideal para fazer parte de uma sistema complexo, em que exista uma segunda micropartícula externa.

Sperm motility in Solea senegalensis: effect of temperature, salinity, pH and ovarian fluid

A análise da mobilidade seminal é uma ferramenta importante para reprodução em aquacultura. Esta é uma técnica in vitro que auxilia a estabulação, manutenção e selecção de lotes de reprodutores. A análise de mobilidade seminal pode tornar-se potencialmente uma ferramenta para o melhoramento das condições do ambiente de fertilização. A utilização do software CASA (Computer Assisted Sperm Analysis) revolucionou a descrição e quantificação específica da mobilidade seminal. A maioria da informação recolhida sobre mobilidade de sémen de peixes baseia-se em espécies de água doce, pelo que é crucial conhecer as condições óptimas de activação da mobilidade de espermatozóides para novas espécies de de água salgada de interesse em aquacultura tal como Solea senegalensis. A optimização das condições de fertilização desta espécie é particularmente importante já que os lotes de reprodutores em cativeiro podem desenvolver disfunções reprodutoras. Este trabalho teve como objectivo realizar a avaliação das condições óptimas de activação da mobilidade do sémen em S. senegalensis em termos de temperatura, salinidade e pH. O segundo objectivo foi realizar a avaliação da influência de fluido ovárico homólogo (S. senegalensis) e heterólogo (Epinephelus marginatus) na mobilidade seminal de S. senegalensis. Deste modo foram realizados dois conjuntos de experiências: 1) mobilidade de sémen de 7 machos analisado através do CASA em diferentes temperaturas, salinidades e pH, 2) mobilidade de sémen de 8 machos activados na presença de diferentes concentrações de fluido ovárico. Os parâmetros do CASA foram registados e posteriormente analisados através de médias e cluster analysis. Concluiu-se que temperaturas mais elevadas (20 ºC) e baixas salinidades (25 ‰ e 30 ‰) da solução de activação ocorre um melhoramento das características de mobilidade seminal, tal como a velocidade. A presença de fluido ovárico em baixas concentrações melhora as características da mobilidade seminal assim como a longevidade dos espermatozóides. O fluido ovárico é consequentemente um factor que estimula a mobilidade seminal que tem sido negligenciado em estudos anteriores. Este estudo demonstrou que durante a época de reprodução a temperatura da água (20 ºC) e a salinidade (25 ‰ e 30 ‰) no tanque são os principais factores que melhoram a activação da mobilidade do sémen, sendo consequentemente uma contribuição importante para compreender a dinâmica do processo de fertilização em S. senegalensis.

Effect of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) on the proliferation and extracellular matrix mineralization and gene expression of gilthead seabream skeletal cell lines

The aquaculture industry aims at replacing significant amounts of marine fish oil by vegetable oils in fish diet. Dietary lipids have been shown to alter the fatty acid composition of bone compartments, which would impact the local production of factors controlling bone formation. Knowledge on the mechanisms underlying the nutritional regulation of bone metabolism is however scarce in fish. Two in vitro bone-derived cell systems developed from seabream (an important species for aquaculture in the Mediterranean region) vertebra, capable of in vitro mineralization and exhibiting prechondrocyte (VSa13) and pre-osteoblast (VSa16) phenotype, were used to assess the effect of certain polyunsaturated fatty acids (PUFAs; arachidonic (AA), eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids) on cell proliferation, extracellular matrix (ECM) mineralization and gene expression. While all PUFAs promoted morphological changes in both cell lines, VSa16 cell proliferation appeared to be stimulated by PUFAs in a dose dependent manner until 100M, whereas proliferation of VSa13 cells was impaired at concentrations above 10M. AA, EPA and DHA inhibited VSa13 ECM mineralization, alone and in combination, while VSa16 ECM mineralization was only inhibited by AA and EPA. DHA had the opposite effect, increasing mineralization almost by 2 fold. When EFAs were combined, DHA apparently compensated for the inhibitory effect of AA and EPA. Expression of marker genes for bone and lipid metabolisms has been investigated by qPCR and shown to be regulated in pre-osteoblasts exposed to individual PUFAs. Our results show that PUFAs are effectors of fish bone cell lines, altering cell morphology, proliferation and mineralization when added to culture medium. This work also demonstrates the suitability of our in vitro cell systems to get insights into mineralization-related effects of PUFAs in vivo and to evaluate the replacement of fish oils by vegetable oil sources in fish feeds.

Controlo da amónia no transporte de peixe: utilização de AmQuel em ensaios laboratoriais

O controlo da amónia durante o transporte de peixe vivo, é uma das problemáticas mais exigentes ao nível de controladores químicos. Até então, o AmQuel® apresenta-se como uma alternativa e possível solução para esta problemática. Este produto foi testado em diversas situações, manipulando-se concentrações iniciais e taxas de excreção de amónia. Na primeira parte (I), através do acompanhamento de um transporte efectivo de corvinas (Argyrosomus regius Asso, 1801) e duas simulações de transporte, de corvinas e de cavalas (Argyrosomus regius e Scomber japonicus Houttuyn, 1782). Na parte laboratorial (II), foram testadas diversas simulações de taxas de excreção de amónia e o efeito quelante do AmQuel® sobre estas. Pelos resultados obtidos verificou-se uma relação linear entre AmQuel® e amónia e uma possível inferência na concentração de cortisol libertada para a água. Os resultados obtidos laboratorialmente demonstraram que pequenas diferenças nas concentrações de cada cocktail escolhido poderão ter resultados distintos no controlo de amónia. O Cocktail B (15/15/7.5 ppm) demonstrou ser eficaz no controlo de amónia, para taxas de excreção inferiores a 5mg/h, mesmo com concentração inicial (0.25mg/L) de amónia no tanque. Cocktails inferiores a 15/15/7.5 ppm revelaram-se ineficazes no controlo de amónia, para taxas de excreção superiores a 1mg/h. Estes resultados irão facilitar a escolha do cocktail de AmQuel® mais adequado, consoante o tempo e características de cada transporte.

A incorporação das preferências do utilizador no desenvolvimento de software para dados biomédicos: uma contribuição da análise conjunta nas tecnologias de informação da saúde

O aumento significativo de patologias relacionadas com a alimentação, designadamente a obesidade, considerada pela Organização Mundial de Saúde como a “epidemia do século XXI”, remete o profissional da área da nutrição para a necessidade de uma intervenção cada vez mais eficiente. O objectivo deste estudo é avaliar a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias que possibilitem o auxílio aos processos de apoio nutricional, assim como medir as preferências no desenvolvimento de software. Para isso, utilizou-se a Análise Conjunta, na qual os resultados agregados foram hierarquizados mediante uma Análise Categórica de Componentes Principais, para posterior segmentação dos individuos, mediante uma Análise de Clusters Hierárquicos. Neste estudo, pode verificar-se que não existe preferências no desenvolvimento de software genérico, havendo uma grande receptividade dos profissionais de saúde ao desenvolvimento da Telemedicina na área da nutrição. Por fim, existem diferenças, estatisticamente significativas, entre os profissionais da área da nutrição, o que permite a sua caracterização.

Cytogenetic and histological studies of the brook trout (Salvelinus fontinalis) x arctic charr (Salvelinus alpinus) hybrids

In aquaculture, application of fish hybrids has increased. This technique permits improvement of the fish production by providing specimens showing better growth rate when compared to the parental species. Indeed, sterile individuals are highly demanded because quite frequently parental fish mature before they reach the market size, which impairs their growth and decrease their economic value. Throughout the last years, the commercial and scientific interest in salmonids has increased rapidly, among them, the brook trout (Salvelinus fontinalis), Arctic charr (Salvelinus alpinus) are species that can be crossed to produce hybrids that might by cultured in the fish farms. In the present thesis, we have assessed chromosome numbers and evaluate gonadal sex in the brook trout X Arctic charr hybrid progenies. In our populations, the karyotype of the brook trout comprises 84 chromosomes: 16 bi-armed chromosomes (meta-submetacentric) and 68 one-armed chromosomes (telo-acrocentrics) and the chromosome arm number, NF= 100. Arctic charr karyotype shows variation related to the chromosome number (2n= 81-82) and stable chromosome arm number (NF= 100). 2n= 81 chromosomes consisted of 19 bi-armed and 62 one-armed chromosomes, while 2n= 82 karyotype was organized into 18 meta-submetacentric and 64 acrocentrics. The cytogenetic and histological analysis of the brook trout X Arctic charr hybrids (sparctics) was carried out to asses chromosome and chromosome arm number and gonadal sex of the studied specimens. Diploid chromosome number in the hybrids varied from 81 to 84 and individuals with 83 and 84 chromosomes were predominant. Most of the fish had chromosome arm number equal to 100. Robertsonian fusion in the Arctic charr and chromosome behaviour in the hybrid fish cells might lead to the observed variation in chromosome numbers in the hybrids. Among studied fish, 12 were males, 3 were females and 9 had intersex gonads. No correlation between chromosome number and disturbances in the gonadal development was found. This might suggest that intersex gonads might have been developed as a consequence of disturbances in the genetic sex determination process. Genetic sex determination acts properly in the parental species but in the hybrids this may not be as efficient.

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.

An integrated and comparative approach to genetic selection of the aquaculture species Dicentrarchus labrax

The European sea bass, Dicentrarchus labrax, is one of the most important marine species cultivated in Southern Europe and has not benefited from selective breeding. One of the major goals in the sea bass (D. labrax) aquaculture industry is to understand and control the complexity of growth associated traits. The aim of the methodology developed for the studies reported in the thesis was not only to establish genetic and genomic resources for sea bass, but to also develop a conceptual strategy to efficiently create knowledge in a research environment that can easily be transferred to the aquaculture industry. The strategy involved; i) establishing an annotated sea bass transcriptome and then using it to, ii) identify new genetic markers for target QTL regions so that, iii) new QTL analysis could be performed and marker based resolution of the DNA regions of interest increased, and then iv) to merge the linkage map and the physical map in order to map the QTL confidence intervals to the sea bass genome and identify genes underlying the targeted traits. Finally to test if genes in the QTL regions that are candidates for divergent growth phenotypes have modified patterns of transcription that reflects the modified whole organism physiology SuperSAGE-SOLiD4 gene expression was used with sea bass with high growth heterogeneity. The SuperSAGE contributed to significantly increase the transcriptome information for sea bass muscle, brain and liver and also led to the identification of putative candidate genes lying in the genomic region of growth related QTL. Lastly all differentially expressed transcripts in brain, liver and muscle of the European sea bass with divergent specific growth rates were mapped to gene pathways and networks and the regulatory pathways most affected identified and established the tissue specific changes underlying the divergent SGR. Owing to the importance of European sea bass to Mediterranean aquaculture and the developed genomics resources from the present thesis and from other studies it should be possible to implement genetic selection programs using marker assisted selection.

Produção integrada em tanques de terra: "estudo comparativo da produção integrada de cinco espécies de Sparideos em sistema de policultivo simples e em sistema integrado com ostras e holotúrias" e "abordagem teórica de um estudo económico para IMTA"

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de peixes em dois diferentes sistemas de cultivo, policultivo e aquacultura multi-trófica integrada, tomando como referência o crescimento das espécies, o estudo patológico das brânquias e análise de conteúdo estomacal das espécies envolvidas no ensaio (Sparus aurata, Diplodus cervinus, D. puntazzo, D. sargus e D. vulgaris), e por fim foi feita uma abordagem teórica para identificar os custos envolvidos no sistema. Para realização do ensaio foram usados seis tanques, sendo dois tratamentos, em regime triplicado. Os resultados indicam uma boa adaptação dos peixes em ambos os sistemas. A biomassa inicial foi de 0,12 Kg.mˉ3, sendo formada por: 12% Sparus aurata (119,5g), 33% Diplodus puntazzo (134,7g), 45% D. sargus (90,3g), 3% D. cervinus (37,6g) e 7% D. vulgaris (93,1g) e em três tanques também com 42 Kg de Holoturia tubulosa, pepinos do mar, e 75 Kg de Crassostrea angulata, ostras. D. cervinus, D. vulgaris e D. sargus apresentaram baixa taxa de crescimento, ≤ 0,7g/dia, ambas as espécies, e Diplodus cervinus apresentou baixa taxa de sobrevivência em ambos os sistemas (57,8% poli cultivo e 73,3% IMTA). Diplodus puntazzo foi a espécie que melhor se adaptou ao sistema de policultivo simples. Sparus aurata foi a espécie que apresentou melhor taxa de crescimento e melhor taxa de sobrevivência nos dois sistemas. Os conteúdos alimentares apresentaram semelhança entre Diplodus cervinus, D. vulgaris e Sparus aurata, semelhantes também foram os itens alimentares identificados em D. sargus e D. puntazzo, entretanto a preferência alimentar das últimas espécies citadas são opostas as das três primeiras. S. aurata e D. puntazzo que apresentaram maior peso médio foram preferencialmente infestadas por Lamellodiscus spp.. Nas espécies com pesos médios inferiores, como D. cervinus, D. sargus e D. vulgaris foram maiores as infestações por Microcotyle spp.

Chemical communication in the Mozambique tilapia: a role for amino acids

The Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus) is a maternal mouthbrooding cichlid from the southern Africa. The olfactory sensitivity of the species to 20 amino acids was assessed using the electro-olfactogram (EOG). We estimated whether the olfactory potency of the polar fraction of male urine can be explained by the presence of identified amino acids. In addition, filtrate and amino acid mixture of the urine of Nile tilapia were used to estimate their olfactory potency for O.mossambicus. Finally, concentrations of the main amino acids were measured in the urine of males of different social status and the correlations between amino acid concentration and hierarchical status were explored. L-cysteine, L-glutamine and L-threonine were the most potent stimuli at M while L-proline and L-aspartate were the least potent. Four groups of amino acids were identified according to their thresholds of detection and three groups – according to the similarity of their ɣ-factors. The estimated threshold of detection for O.mossambicus mixture was higher than that for the filtrate. On the contrary, the threshold of detection for the mixture of Nile tilapia was lower than that for the filtrate The concentration of L-arginine in the urine was positively correlated with fish dominance index. Both L-arginine and L-glutamic acid concentrations had much greater variability in dominant males (DI˃0.5) than in subordinate males (DI˂0.5). The urinary concentrations of L-phenylalanine had similar variability in dominant and subordinate groups. The Mozambique tilapia has olfactory sensitivity to all twenty amino acids tested. The fish showed more acute sensitivity to conspecific urine filtrate than to the heterospecific. Olfactory potency of O.mossambicus filtrate can be largely but not fully explained by the presence of L-arginine, L-glutamic acid and L-phenylalanine. Larginine and L-glutamic acid may indicate the dominance status of the fish and, possibly, individual identity.