Valorización de insectos y su aplicación en dietas alternativas en acuicultura
- Autores: Dimitri Fabrikov
- Directores de la Tesis: María José Sánchez Muros Lozano (dir. tes.), Fernando Rogelio García Barroso (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Número de páginas: 272
- Títulos paralelos:
- Valorization of insects and their application in alternative aquaculture diets
- Tribunal Calificador de la Tesis: Achille Schiavone (presid.), María Dolores Suárez Medina (secret.), Miguel Angel Rincón Cervera (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Aplicadas al Medio Ambiente por la Universidad de Almería
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: riUAL
- Resumen
- español
Naciones Unidas prevé que la población mundial se incrementará hasta los 10.000 millones para el año 2050. Esta creciente población requiere que la industria alimentaria siga su ritmo de crecimiento. Dentro de la industria alimentaria, la que mayor incremento ha experimentado en la última década es la acuicultura. La producción acuícola ha dado un gran salto desde la década de los 90 hasta la actualidad, situándose a la par de la producción pesquera, la cual se ha estancado en el mismo periodo. La acuicultura ofrece un producto de alta calidad nutricional a un precio más accesible, pero no se encuentra exenta de problemáticas. Desde su auge, se han puesto bajo el foco los problemas de sostenibilidad que acompañan a la acuicultura, tales como el uso de la harina de pescado, el empleo de antibióticos, la destrucción de ecosistemas, la eutrofización, etc. En los últimos años, la búsqueda de alternativas sostenibles a la harina de pescado, debido principalmente al aumento de su precio, se ha multiplicado. La harina de insecto ofrece una alternativa proteica con una menor huella ecológica respecto a la proteína animal tradicional. No obstante, y aunque la producción de harina de insecto es más sostenible que la de harina de pescado, presenta limitantes, como carencias en algunos aminoácidos esenciales, niveles bajos o nulos de ácido eicosapentaenoico (20:5n3, EPA) y ácido docosahexaenoico (22:6n3, DHA), y digestibilidad proteica reducida debido a la presencia de quitina.
En esta tesis se ha enfocado la producción acuícola bajo un marco de sostenibilidad, por lo que se probó la adecuación de harina de Tenebrio molitor y Hermetia illucens en niveles de sustitución del 15 y 30 % en tres especies acuicultivadas (Oncorhynchus mykiss, Sparus aurata y Tinca tinca). Se evaluó el crecimiento, metabolismo proteico y calidad lipídica del filete. Se observó que, bajo estos niveles de sustitución, el metabolismo proteico y el crecimiento no se vieron especialmente afectados, mientras que los niveles de EPA y DHA disminuyeron al incluir las harinas de insecto. Junto con la evaluación inicial de la composición de los insectos, usados para la elaboración de las harinas de insecto, se evaluó la capacidad para mejorar el perfil lipídico de H. illucens y T. molitor mediante la ingesta de pescado de descarte rico en EPA y DHA. En este aspecto, se observó que H. illucens mostró una mejor capacidad de acumulación de estos ácidos grasos respecto a T. molitor. En relación con los porcentajes de sustitución, se observó que niveles superiores a los mencionados en dietas de S. aurata mostraron que los efectos negativos respecto al crecimiento se incrementaban, especialmente para las dietas compuestas por altos niveles de sustitución (50 %), tanto de harina de H. illucens alimentada con pienso comercial como la alimentada con pescado de descarte. Por otra parte, y debido al impacto que tiene la población microbiana intestinal en el correcto desarrollo de los peces, se evaluó el efecto que puede ejercer la harina de insecto en el tracto intestinal de S. aurata. Así, se detectó que se modificó la composición del microbioma intestinal de S. aurata, estando ausentes algunas de las especies presentes en los individuos alimentados con dieta control: De las dietas empleadas, la que mayor similitud mostró, respecto a la dieta control, fue la compuesta por H. illucens alimentada con pescado de descarte. Estos resultados demuestran que la aplicación de niveles moderados de harina de insecto como alternativa proteica a la harina de pescado es posible; no obstante, hay que poner foco en la composición lipídica y elaboración de la harina de insecto para lograr mayores niveles de sustitución.
La quitina forma parte del exoesqueleto de los insectos y representa en ocasiones un limitante a la hora de incluir niveles superiores de sustitución de harina de pescado por harina de insecto. Una posible solución puede ser la separación de este componente menos digerible del resto del insecto. En este sentido, y al objeto de maximizar el aprovechamiento de las distintas fracciones del insecto, se evaluó la capacidad de un derivado de la quitina (quitosano), para tomar parte en la composición de una matriz de nanoencapsulación de polifenoles de té verde, como alternativa sostenible al uso de antibióticos en acuicultura. Se observó que la presencia de quitosano era el factor más relevante a la hora de mostrar actividad antibacteriana frente a cinco bacterias patogénas de peces. Por otro lado, la cobertura de quitosano les aportó estabilidad a las sustancias encapsuladas, al tiempo que permitió mantener una gran parte de su poder antioxidante.
- English
The United Nations predicts that the world's population will increase to 10 billion by 2050. This growing population requires the food industry to keep pace with its growth.
Within the food industry, the industry that has seen the greatest increase in the last decade is aquaculture. Aquaculture production has leapt from the 1990s to the present day, catching up with fish production, which has stagnated over the same period. Aquaculture offers a product of high nutritional quality at a more affordable price, although it has certain disadvantages. Since its rise in production, the sustainability problems that accompany aquaculture, such as the use of fishmeal, the use of antibiotics, destruction of ecosystems, eutrophication, etc., have come under the spotlight. In recent years, the search for sustainable alternatives to fishmeal, mainly due to its rising price, has multiplied. Insect meal offers a protein alternative with a smaller ecological footprint than traditional animal protein. However, although the production of insect meal is more sustainable than fishmeal, it has limitations, such as deficiencies in some essential amino acids, low or zero levels of eicosapentaenoic acid (20:5n3, EPA) and docosahexaenoic acid (22:6n3, DHA), and reduced protein digestibility due to the presence of chitin.
This thesis has focused on aquaculture production under a sustainability framework, therefore the suitability of Tenebrio molitor and Hermetia illucens meal was tested at substitution levels of 15 and 30 % in three species relevant in aquaculture (Oncorhynchus mykiss, Sparus aurata and Tinca tinca). Growth, protein metabolism and lipid quality of the fillet were evaluated. It was observed that, under these substitution levels, protein metabolism and growth were not particularly affected, while EPA and DHA levels decreased with the inclusion of the insect meals. Along with the initial evaluation of the insect composition used for insect meal production, the ability to improve the lipid profile of H. illucens and T. molitor by ingesting discarded fish rich in EPA and DHA was assessed. In this respect, it was observed that H. illucens showed a better capacity to accumulate these fatty acids than T. molitor. Higher levels of fishmeal substitution in S.
aurata diets showed that the negative effects on growth increased, especially for diets composed of high levels of substitution (50%) of both H. illucens meal fed with commercial feed and H. illucens meal fed with discarded fish. On the other hand, the effect that insect meal can have on the intestinal microbiota of S. aurata was evaluated.
Thus, it was detected that the composition of the intestinal microbiome of S. aurata was modified. Some of the microorganisms present in the fish fed with control diet being absent. Of the experimental diets used, the one that showed the greatest similarity with respect to the control diet was that composed of H. illucens fed with discarded fish. These results demonstrate that the application of moderate levels of insect meal as a protein alternative to fish meal is possible. However, to achieve higher levels of substitution focus needs to be placed on the lipid composition and processing of the insect meal.
Chitin is part of the insect exoskeleton and could represent a constraint when including higher levels of fishmeal substitution for insect meal. A possible solution may be to extract this less digestible component from the rest of the insect. In this sense, and in order to maximize the utilization of the different fractions of the insect, the capacity of a chitin derivative (chitosan) as part of a green tea polyphenol nanoencapsulation matrix was evaluated as a sustainable alternative to the use of antibiotics in aquaculture. The presence of chitosan was found to be the most relevant factor in showing antibacterial activity against five fish pathogenic bacteria. On the other hand, the chitosan coating provided stability to the encapsulated substances, while allowing them to maintain a large part of their antioxidant power
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