Διερεύνηση της βιολογικής δυναμικής της σίτισης εκτρεφόμενων υδρόβιων ζωικών οργανισμών με εντομοάλευρα
Creators: name: Μαστοράκη, Μαρία Θ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Υποκατάσταση ιχθυαλεύρου
Εναλλακτικές πηγές πρωτεϊνών
Εντομοάλευρα
Βιώσιμες τροφές
Fish meal substitution
Alternative protein sources
Insect meal
Sustainable feeds

description: Η ραγδαία αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού, οποίος αναμένεται να ανέλθει στα 9,5 δις. έως το 2050, οδηγεί στην αναγκαιότητα να αυξηθεί η παγκόσμια παραγωγή τροφίμων τουλάχιστον κατά 25%. Υπάρχει η ανάγκη για καινοτόμες λύσεις ώστε να αυξηθεί η παραγωγή τροφίμων χωρίς περαιτέρω υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Σήμερα, η υδατοκαλλιέργεια είναι ο ταχύτερα αναπτυσσόμενος κλάδος παραγωγής τροφίμων παγκοσμίως και ταυτόχρονα αποτελεί ένα βιομηχανικό κλάδο με τεράστιες δυνατότητες στην Ελλάδα. Η ολοένα αυξανόμενη ζήτηση για ιχθυάλευρα (FM) που θα χρησιμοποιηθούν στις τροφές υδατοκαλλιέργειας εγείρει περιβαλλοντικούς προβληματισμούς, ενώ η αυξανόμενη τιμή του διακινδυνεύει τη βιωσιμότητα του κλάδου. Το γεγονός αυτό καταδεικνύει την ανάγκη μείωσης της χρήσης FM στις σύγχρονες τροφές υδατοκαλλιέργειας και επιτάσσει την εύρεση εναλλακτικών πηγών πρωτεϊνών. Για τη διασφάλιση της επισιτιστικής ασφάλειας και της περιβαλλοντικής αειφορίας, πρέπει να υιοθετηθούν στρατηγικές κυκλικής οικονομίας μέσω των οποίων θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν οργανικά απόβλητα για την παραγωγή εναλλακτικών πηγών πρωτεϊνών. Τα έντομα μπορούν να βιο-μετατρέπουν τα παραπροϊόντα της γεωργίας και της κτηνοτροφίας σε υψηλής ποιότητας βιομάζα και η χρήση τους για τη σίτιση εκτρεφόμενων οργανισμών μελετάται εκτενώς τα τελευταία χρόνια. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διατριβή αναπτύσσεται σε δύο άξονες και εξετάζει τη βιολογική δυναμική της χρήσης εντομοαλεύρων για την εκτροφή τόσο ιχθύων όσο και δεκαπόδων. Στον πρώτο άξονα η διατριβή εστίασε στην πολύπλευρη μελέτη των αποκρίσεων του λαβρακιού (Dicentrarchus labrax) και της τσιπούρας (Sparus aurata) στη σίτιση με εντομοάλευρα από τρία διαφορετικά είδη εντόμων (Tenebrio molitor, Hermetia illucens ή Musca domestica) και στο πλαίσιο αυτό εξετάστηκαν: (1) η αύξηση και η μετατρεψιμότητα της τροφής, (2) η φυσιολογία θρέψης με τη μελέτη της πεπτικότητας των τροφών συμπερίληψης εντομοαλεύρων, των δραστικοτήτων πεπτικών ενζύμων του γαστρεντερικού σωλήνα και της αξιοποίησης των θρεπτικών συστατικών από τους οργανισμούς, (3) η ποιότητα του τελικού προϊόντος με εκτίμηση της διατροφικής αξίας των ιχθύων ως προς της περιεκτικότητα τους σε λιπαρά οξέα και αμινοξέα και με ανάλυση μορφομετρίας και χρώματος δέρματος, (4) η διατροφική συμπεριφορά και η μελέτη προτιμήσεων των μελετώμενων οργανισμών ως προς τις τροφές συμπερίληψης εντομοαλεύρου, (5) η μορφολογία και ιστολογία ήπατος και εντέρου ώστε να διαγνωσθούν πιθανές αλλαγές στη φυσιολογική τους λειτουργία, (6) ο ενδιάμεσος μεταβολισμός με μελέτη των βιοχημικών αλλαγών του πλάσματος και της δραστικότητας των ενζύμων που εμπλέκονται στον καταβολισμό των αμινοξέων, στη λιπογένεση και στο μεταβολισμό των υδατανθράκων. Ως προς το δεύτερο άξονα, η παρούσα διδακτορική διατριβή εστίασε στη διερεύνηση της καταλληλότητας 28 διαφορετικών καινοτόμων και εναλλακτικών πηγών πρωτεϊνών διαφορετικής προέλευσης (φυτικές, ζωικές, από ασπόνδυλα, φυκών και μονοκύτταρων οργανισμών) με έμφαση στα εντομοάλευρα, για τη χρήση τους σε εκτρεφόμενα δεκάποδα, λαμβάνοντας υπόψη τις διατροφικές απαιτήσεις τους σε απαραίτητα αμινοξέα. Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι διατροφικές προτιμήσεις της γαρίδας Μεσολογγίου (Palaemon adspersus) και μελετήθηκε η επίδραση σίτιση με δύο διατροφικά σχήματα στα οποία συμπεριλαμβάνονται τρία διαφορετικά εντομοάλευρα (Tenebrio molitor, Hermetia illucens ή Musca domestica). Στο πλαίσιο αυτό εξετάστηκε: (1) η αύξηση, (2) η ποιότητα του εδώδιμου μέρους των γαρίδων, (3) ο ενδιάμεσος μεταβολισμός με μελέτη της δραστικότητας ενζύμων που εμπλέκονται στον καταβολισμό αμινοξέων και (4) η αντιοξειδωτική απόκριση του ήπατος.
description: The rapid growth of the world population which is expected to reach 9.5 billion by 2050 leads to the necessity to increase global food production by at least 25%. There is a need for innovative solutions to increase food production without further environmental degradation. To date, aquaculture is the fastest growing food production sector in the world and an industrial sector with great potential in Greece. The growing demand for fishmeal (FM) destined for aquaculture feeds raises environmental concerns and its rising price jeopardizes the viability of the industry. Consequently, the need to reduce the use of FM in modern aquafeeds and finding alternative protein sources is emerged. To ensure food security and environmental sustainability, circular economy strategies must be adopted; allowing organic waste to be used for the production of alternative protein sources. Insects can naturally and easily bio–convert agricultural and livestock by–products into high quality biomass and their use for feeding farmed animals has been extensively studied in the recent years. The present dissertation is developed in two directions, examining the biological dynamics of insect meals’ use for the rearing of both fish and decapods. In the first direction, the dissertation focused on the multidisciplinary study of the physiological response of European sea bass (Dicentrarchus labrax) and gilthead sea bream (Sparus aurata) after feeding with insect meals from three different insect species (Tenebrio molitor, Hermetia illucens or Musca domestica) and examined: (1) the growth performance and feed efficiency, (2) the nutritional physiology by studying the digestibility of diets incorporating insect meals, the digestive enzymes’ activity and the nutrient retention, (3) the final product quality through an assessment of the nutritional value, in terms of fatty acid and amino acid contents, and through the analysis of morphometry and skin colour, (4) the nutritional behaviour and the assessment of the nutritional preference of the fish species regarding the insect meal diets, (5) the liver and intestine morphology and histology in order to potentially diagnose physiological changes, and (6) the intermediate metabolism by studying the plasma metabolites and the activity of enzymes’ involved in amino acid catabolism, lipogenesis and carbohydrate metabolism. Regarding the second direction, the present dissertation focused on the investigation of the suitability of 28 different innovative and alternative protein sources of different origins (plant, animal, invertebrate, algae and single cell, with an emphasis on insect meals) for their use in the diets of farmed decapods, considering their nutritional requirements for essential amino acids. Moreover, this study investigated the nutritional preferences of the Baltic prawn (Palaemon adspersus) and examined the effects of using two different feeding regimes including insect meals (Tenebrio molitor, Hermetia illucens or Musca domestica) on: (1) growth performance, (2) the nutritional value of the muscle, (3) the intermediate metabolism through studying the activity of amino acid catabolizing enzymes, and (4) the antioxidant response.