pelo Dr. Ioannis Nengas, Diretor de pesquisa, Centro Helênico de Pesquisa Marinha, Grécia
Garantir o abastecimento de alimentos a uma população que deverá ultrapassar nove bilhões antes da metade do século continua sendo um dos nossos maiores desafios, de acordo com a Organização para a Alimentação e Agricultura (FAO, 2017). A agricultura de organismos aquáticos é um dos setores de alimentos de crescimento mais rápido do mundo, fornecendo ao planeta cerca de metade de todos os peixes consumidos globalmente. De acordo com a FAO, a aquicultura contribuirá tanto para a segurança alimentar quanto para o bem-estar econômico de grandes populações. Hoje, a produção mundial de produtos da aquicultura estabeleceu um novo recorde, representando 55 por cento do total de frutos do mar produzidos, totalizando 200 milhões de toneladas por ano.
Contudo, a expansão da produção aquícola requer um aumento proporcional na produção de rações aquáticas. Então, o desafio que a indústria da aquicultura tem enfrentado nas últimas décadas é identificar ingredientes sustentáveis e nutritivos para apoiar o crescimento do setor. A indústria da alimentação aquática reconhece há muitos anos que a utilização de alimentos para plantas para a produção de espécies aquáticas é um requisito essencial para o desenvolvimento futuro da aquicultura. Esses alimentos para plantas devem fornecer componentes nutritivos que irão crescer com eficiência as espécies aquáticas com impacto ambiental mínimo e produzir carne de peixe de alta qualidade para promover benefícios à saúde humana de uma maneira econômica (Gatlin et al., 2017).
Embora muitos ingredientes de ração animal derivados de plantas contenham quantidades aceitáveis de proteína, Aminoácidos essenciais, calorias, certos minerais e vitaminas, seu uso ainda é limitado devido à presença de vários fatores antinutricionais endógenos (FANs) que afetam adversamente a atividade enzimática ou a absorção de minerais e outros nutrientes (Rasha et al., 2011). Alguns dos fatores antinutricionais em ingredientes vegetais podem ser parcial ou totalmente inativados por processamento térmico, como assar, autoclavagem, extrusão ou cozimento, antes da inclusão em rações para peixes (Francis et al., 2001). Contudo, o alto calor compromete a qualidade nutricional desses ingredientes devido à destruição parcial dos nutrientes sensíveis ao calor e não é eficaz em alguns desses fatores antinutricionais.
Uma forma de permitir o uso extensivo de ingredientes vegetais para rações, aumentando seu valor nutricional e minimizando os fatores antinutricionais, é por meio de processos biotecnológicos. Esses processos incluem a fermentação em estado sólido (SSF) e o uso de enzimas dietéticas exógenas.
Fermentação em estado sólido
A fermentação é um processo que envolve microrganismos, substratos e condições ambientais específicas que convertem substratos complexos em compostos mais simples (Niba et al., 2009). Os produtos de fermentação irão variar dependendo das características dos microrganismos, substratos e condições utilizadas. As condições incluem temperatura, pH, O2 dissolvido e CO2, sistemas operacionais, mistura e a duração do processo de fermentação (Renge et al., 2012). A fermentação melhora a qualidade nutricional dos alimentos ao:
- Abaixando as fibras
- Aumento do teor de proteínas e lipídios
- Melhorando a disponibilidade de vitaminas e minerais
- Melhorar a digestibilidade dos aminoácidos.
Também foi relatado que aumenta a palatabilidade da ração (Borresen et al., 2012). Um grande benefício do processo é que ele diminui o conteúdo antinutricional em ingredientes de rações vegetais e os níveis de micotoxinas (Niba et al., 2009; Canibe e Jensen, 2012).
SSF é o processo de fermentação que envolve um substrato sólido, como ingredientes vegetais, na ausência de líquido. O SSF é geralmente explorado para produzir ingredientes secos fermentados que podem ser adicionados a misturas de rações básicas. Devido ao baixo teor de umidade, o método SSF só pode ser realizado por um número limitado de microrganismos, principalmente fungos como Aspergillus spp. e Rhizopus spp., embora algumas bactérias, como Lactobacillus spp., também pode ser usado (Supriyati et al., 2015). Ingredientes processados com SSF são mais compatíveis com a produção de rações aquáticas.
Ingredientes vegetais fermentados, especialmente aqueles produzidos através do SSF, já que os componentes dos alimentos aquáticos são matérias-primas potenciais e têm conquistado o interesse da indústria da aqüicultura. A Tabela 1 documenta os resultados da incorporação de alimentos vegetais fermentados em dietas de várias espécies de aquicultura.
Enzimas dietéticas exógenas
Aquicultura, como o resto dos setores de produção animal, está tentando minimizar os custos de alimentação e, por esta razão, recentemente voltou sua atenção para o uso de enzimas dietéticas exógenas em rações ricas em ingredientes vegetais. Isso se deve à sua capacidade de melhorar a digestibilidade dos nutrientes, o que é baixo porque as espécies aquáticas não possuem as enzimas endógenas necessárias para quebrar a complexa estrutura da parede celular dos ingredientes vegetais e liberar nutrientes. Outro benefício importante de sua incorporação em formulações de rações é a quebra de fatores antinutricionais, como fibras, fitato e polissacarídeos sem amido (NSPs), que reduzem o desempenho e comprometem a saúde e o bem-estar dos animais (Alsersy et al., 2015).
Enzimas exógenas como aditivos para rações têm sido extensivamente estudadas para as indústrias de ração de aves e suínos, e sua incorporação na dieta agora é prática comum pelas razões acima. Contudo, para espécies de aquicultura, a pesquisa sobre a suplementação de enzimas exógenas tem se concentrado principalmente na fitase. Só recentemente o interesse e a pesquisa sobre carboidrases dietéticas, a suplementação de proteases e mistura de enzimas aumentou (Gatlin et al., 2017).
A função primária das carboidrases exógenas é hidrolisar NSPs complexos presentes em alimentos para plantas. Além disso, a suplementação de carboidrase aumenta a digestibilidade dos nutrientes produtores de energia, como amido e gordura. Além disso, é possível que as carboidrases também atuem para melhorar a utilização de nitrogênio e aminoácidos, aumentando o acesso à proteína para proteases digestivas (Tahir et al., 2008). Tal como acontece com outros nutrientes, as enzimas carboidrase também estão envolvidas na melhoria da disponibilidade de minerais nas dietas para o organismo-alvo. Além disso, carboidrases podem promover e apoiar o crescimento de bactérias benéficas, melhorando assim o intestino e a saúde geral do animal (Adeola e Cowieson, 2011).
Além da quebra de carboidrases, é essencial melhorar a disponibilidade de proteínas nos ingredientes vegetais por meio da suplementação de proteases dietéticas. As proteases compreendem uma classe de enzimas que hidrolisam proteínas em proteínas menores, peptídeos e aminoácidos. Sem proteases, esses laços não podem ser facilmente quebrados, e proteínas, Portanto, não podia ser facilmente digerido por peixes e crustáceos.
Há um número crescente de publicações sobre o uso de suplementos dietéticos de enzimas exógenas ou complexos enzimáticos, compreendendo principalmente carboidrases e proteases com resultados muito promissores. A Tabela 2 resume as descobertas mais recentes.
Com todos esses benefícios potenciais das novidades biotecnológicas, o formulador de hoje tem mais ferramentas para otimizar nutricional e economicamente alimentos aquáticos. A pesquisa está em andamento sobre os efeitos de diferentes substratos, microorganismos, diferentes métodos de produção de enzimas e ingredientes para rações, bem como a interação dessas inovações com o metabolismo, crescimento, saúde intestinal e sistema imunológico de organismos aquáticos em cultura.
