Explorando o potencial biológico e socioeconômico de novas espécies de peixes candidatas emergentes para a expansão da indústria de aquicultura europeia - o projeto DIVERSIFY (EU FP7-GA603121)
por Constantinos C. Mylonas (Coordenador do Projeto) e Nikos Papandroulakis (Líder da espécie Grande Amberjack e líder do pacote de trabalho Grow out), Centro Helênico de Pesquisa Marinha, Heraklion, Creta, Grécia; Aldo Corriero (líder do pacote de trabalho de Reprodução e Genética), Universidade de Bari, Itália; Daniel Montero (líder do pacote de trabalho de Nutrição e Saúde do Peixe) e Carmen Maria Hernández-Cruz (líder do pacote de trabalho de criação de larvas); Fundação Canaria Parque Científico Tecnológico, Universidade de Las Palmas de Gran Canaria, Espanha; Marija Banovic (líder da Tarefa de Socioeconomia), Universidade de Aarhus, Dinamarca; Gemma Tacken (líder do pacote de trabalho de Socioeconomia), Universidade e Pesquisa de Wageningen, Os Países Baixos; Rocio Robles (líder de disseminação), CTAQUA, Espanha (afiliação atual Testing Blue S.L., Espanha).
Introdução
Outra das espécies incluídas no projeto DIVERSIFY, financiado pela UE, que funcionou entre 2013 e 2018, foi o grande amberjack (Figura 1). Esta é uma espécie comercial valiosa, mas com uma captura mundial total limitada de apenas 3, 287 toneladas em 2009 (FAO, 2018). A maior carne de amberjack é muito apreciada pelos consumidores, especialmente para sushi e sashimi, e suas cotações de mercado são altas, estando em torno de € 8-16 por kg na Europa e chegando a US $ 20-30 por kg no Japão.
No final dos anos 1980, uma maior atividade de cultivo de amberjack foi iniciada na bacia do Mediterrâneo, com base na captura e crescimento de juvenis da natureza (Lovatelli e Holthus, 2008; Ottolenghi et al., 2004). A rápida taxa de crescimento e a demanda do mercado mundial tornam o grande amberjack uma espécie de aquicultura muito promissora. Produção comercial adequada de aquicultura, Contudo, não tinha desenvolvido antes do projeto DIVERSIFY. Isso se deveu principalmente à sua reprodução inconsistente e imprevisível em cativeiro, o que impediu o desenvolvimento da produção de juvenis em incubadoras.
Apresentamos aqui um resumo dos resultados obtidos em DIVERSIFY, que possibilitou a produção comercial do maior jabalí nas regiões do Mediterrâneo e do Atlântico Este.
Reprodução
A fim de facilitar o manejo do estoque de cria de grande jumbo na aquicultura, traços importantes da história de vida de peixes selvagens foram determinados pela primeira vez. Os peixes mostraram ter 35-40 cm de comprimento (comprimento do garfo, FL) e 1 kg de peso (peso corporal, BW) na idade de 1; 60-70 cm FL e 3-5 kg de peso corporal aos 2 anos; 80-90 cm FL e 7-10 kg de peso corporal aos 3 anos de idade.
Os machos grandes amberjack são reprodutivamente ativos aos 3 anos de idade e as fêmeas atingem a primeira maturidade sexual aos 3-4 anos de idade. A época de desova da população selvagem do grande amberjack do Mediterrâneo Ocidental estende-se do final de maio ao início de julho. Quando o grande amberjack criado em gaiolas do mar no Mediterrâneo (Figura 2) foram tratados como outras espécies em cativeiro, eles exibiram desenvolvimento gonadal pobre, baixa expressão do gene da gonadotrofina pituitária, baixas concentrações plasmáticas de gonadotrofina e esteróides sexuais, atresia de folículos vitelogênicos, proliferação reduzida e aumento da apoptose de células germinativas masculinas (Pousis et al., 2018; Zupa et al., 2017a; Zupa et al., 2017b).
Como consequência do comprometimento da espermatogênese, maior amberjack confinado em cativeiro mostrou baixa qualidade do esperma, em termos de densidade de espermatozoides, motilidade e velocidade, bem como conteúdo de ATP e integridade de membrana (Zupa et al., 2017a). As deficiências reprodutivas observadas estão provavelmente relacionadas ao estresse de manuseio, a falta de condições ideais para a maturação reprodutiva e / ou desequilíbrios nutricionais causados pela falta de dieta de reprodutores específica para a espécie. Na verdade, as gônadas do grande amberjack criado em cativeiro tinham diferentes teores de lipídios e ácidos graxos em comparação com os indivíduos selvagens. Uma melhoria geral da tecnologia de criação, particularmente no que se refere a operações de manejo (por exemplo, manuseio e transferência de peixes), juntamente com uma melhor formulação de ingredientes dietéticos (Sarih et al., 2019) é sugerido para superar as disfunções observadas e melhorar o desempenho reprodutivo do amberjack.
Big jack criado em gaiolas marinhas no Mediterrâneo sem qualquer manuseio durante o período reprodutivo, foram tratados com sucesso com implantes e injeções do hormônio reprodutivo gonadotropina liberador do hormônio agonista (GnRHa) (Mylonas et al., 2018) (Figura 3). Os tratamentos com implantes de GnRHa foram mais eficazes do que as injeções na promoção das vias endócrinas adequadas, levando a vários ciclos de maturação do oócito. ovulação e desova e permitiu a produção de mais ovos com boa fertilização, sobrevivência do embrião, incubação e sobrevivência larval.
Amberjack maior capturado na natureza no Atlântico oriental (costa sudoeste de Gran Canaria, Espanha) e criados por dois anos em tanques internos em condições ambientais e nutricionais adequadas (Sarih et al., 2019), foram capazes de sofrer gametogênese normal, e gerou espontaneamente grandes quantidades de ovos de alta qualidade (Sarih et al., 2018).
No mesmo estoque, F1 maior amberjack produzido em incubatório (15-30 kg de peso corporal) criado em tanques externos em Tenerife (Espanha) sofreu gametogênese normal e foi induzido com sucesso a passar pela maturação, ovulação e desova através da administração de implantes GnRHa (Jerez et al., 2018). A administração repetida de implantes GnRHa resultou em múltiplas desovas de ovos fertilizados e viáveis de alta qualidade por um longo período de maio a setembro. A produção consistente de ovos está agora disponível para esta espécie, e permitiu o desenvolvimento de métodos de criação de larvas dentro do projeto. Portanto, graças ao trabalho experimental realizado dentro da DIVERSIFY, já está disponível um conjunto de ferramentas para reproduzir o grande jabalí criado em diferentes condições no Mar Mediterrâneo e no Atlântico oriental, e isso representa um passo fundamental para a produção aquícola em larga escala dessa espécie.
Nutrição
Para melhorar os produtos de enriquecimento de larvas para maior amberjack (Figura 4), os níveis e proporções ideais de ácidos graxos essenciais e PUFA e carotenóides combinados em produtos de enriquecimento de amberjack foram determinados (Roo et al., 2019). O maior crescimento foi obtido quando as larvas (17-35 dias após a eclosão, dah) foram alimentados com Artemia contendo ácido docosahexaenóico (DHA; 22:6n-3) em uma faixa de 5-8% dos Ácidos Graxos Totais (TFA), com um máximo em torno de 7% (1,5 g 100 g-1 DHA DM). Os requisitos essenciais de AF (EFA) das larvas são semelhantes durante os períodos de alimentação de rotíferos e Artemia, conforme relatado para larvas de outras espécies de peixes marinhos.
Os requisitos de larvas do jabuti para DHA (1,5 g.100 g-1DHA DM) foram maiores do que aqueles encontrados em outras espécies de peixes marinhos e semelhantes aos de outras espécies de crescimento rápido. Os aumentos nos níveis de DHA tendem a melhorar a resistência das larvas ao manuseio. Mesmo os níveis mais elevados de DHA na emulsão de enriquecimento (70% de DHA de TFA) resultaram em incorporação reduzida de DHA em lípidos Artemia (11% de DHA de TFA).
Apesar de que os níveis de ácido eicosapentaenóico (EPA; 20:5n-3) na Artemia aumentaram de 0,87 para 6,81% de TFA, Os níveis de EPA em larvas de amberjack maiores aumentaram apenas até 5,2% de TFA, sugerindo um processo de saturação que poderia estar associado ao cumprimento dos requisitos da EPA. Pelo contrário, Os níveis de DHA em larvas maiores de lobo-marinho mostraram um aumento linear. O DHA dietético foi linearmente relacionado a anomalias cranianas com níveis de DHA dietéticos acima de 2 g por 100 g-1, induzindo a uma maior incidência de malformações esqueléticas, particularmente aqueles relacionados com o desenvolvimento do crânio.
É bem conhecido que o aumento da proporção de Fosfolipídios (PL) para Lipídios Totais (TL) em alimentos para larvas pode aumentar o crescimento. Rotíferos enriquecidos com lecitina marinha (E1) apresentaram rápida incorporação de lipídios polares particularmente ricos em DHA. Embora o papel dos carotenóides no desenvolvimento embrionário não esteja muito bem estabelecido, há evidências de que a presença de carotenóides atenua o dano oxidativo deletério ao embrião em desenvolvimento.
As larvas alimentadas com dietas com astaxantina abaixo de 5,3 ppm apresentaram crescimento marginal, enquanto aqueles alimentados com níveis acima de 5,3 ppm tiveram um melhor desempenho e níveis de lipídios significativamente maiores. Rotíferos enriquecidos com emulsão rica em polar contendo uma lecitina natural marinha LC60 combinada com 10 ppm de Naturose (Cyanotech) também resultaram em uma vantagem significativa no crescimento larval, sobrevivência e bem-estar em comparação com rotíferos enriquecidos com outras emulsões.
Assim, A DIVERSIFY estabeleceu as seguintes recomendações para produtos de enriquecimento para cultura de larvas de amberjack:DHA em produtos de enriquecimento para Artemia 10-17% TFA, EPA 14-20% TFA, e razão DHA / EPA 1-5. Para rotíferos (Brachionus sp.), DHA em produtos de enriquecimento 14% TFA, EPA 6% TFA, e razão DHA / EPA 2.3. Os níveis de carotenóides em produtos de enriquecimento devem estar em torno de 10 ppm.
Em dietas de reprodutores, os requisitos de ácidos graxos essenciais foram determinados para obter melhor qualidade de desova (Sarih et al., 2019). A ninhada alimentada com uma dieta contendo 1,57% de EPA + DHA apresentou alta fertilização e viabilidade do ovo, maior número de ovos por desova e kg de fêmea, com a maior porcentagem de fertilização, viabilidade do ovo, taxa de incubação e sobrevivência larval. A composição de ácidos graxos do ovo foi influenciada pelas dietas da cria.
Uma dieta contendo 14-15% de EPA + DHA de ácidos graxos totais (correspondendo a 2,5-3% em uma dieta seca) resultou no melhor desempenho de desova em maior estoque de cria. O aumento do conteúdo dietético de EPA + DHA não melhorou o desempenho de desova. Histidinecontents em dietas de reprodutores variando entre 1 e 1,5% e inclusão de Taurina mostraram aumentar o desempenho reprodutivo do grande jabalí.
Criação de larvas
Os objetivos do DIVERSIFY para a criação de larvas eram (a) estudar os efeitos de diferentes estratégias de alimentação no desempenho larval em sistemas intensivos, e (b) desenvolver protocolos de alimentação e metodologias de criação em sistemas semi-intensivos para a produção industrial da espécie. Os resultados indicaram que a criação de larvas em grandes tanques e baixa estocagem inicial de ovos-larvas melhorou o desempenho de crescimento e sobrevivência do grande jaca.
A densidade de estocagem de ovos> 25 ovos l-1 afetou negativamente os resultados. Para os diferentes parâmetros ambientais, os intervalos considerados ótimos podem ser resumidos da seguinte forma:A fotofase recomendada é 24L:00D de 1 a 20 dah e 18L:06D entre 21 e 30 dah, com intensidades de luz de 800, 1200, 1000 e 500 lux a 3, 6, 12, e 20 dah, respectivamente. Uma renovação de água do mar filtrada (5 μm) a uma taxa crescente que varia de 15-40% dia-1 a 1 dah, 30-40% em 10 dah, 100-120% em 20 dah, e 200-240% aos 30 dah garantem uma boa qualidade do ambiente de criação.
O oxigênio dissolvido variou entre 4,9 e 8,2 mg l-1, mas deve ser preferencialmente> 6,0 mg l-1, salinidade entre 35 e 40 psu, pH entre 7,8 e 8,5, e temperatura entre 23,5 e 25,0ºC. Além disso, os protocolos de alimentação usados devem ser coordenados com as condições de criação e o desenvolvimento larval. A larva tem que ser capaz de ver, ingerir e digerir a comida, e, portanto, precisa do desenvolvimento coordenado da visão e do sistema digestivo.
Em geral, a adição de microalgas vivas a 150-300 x 103 células ml-1 a partir de 1 dah, rotíferos enriquecidos duas ou mais vezes ao dia, de 3 a 25 dah, em densidades entre 3 e 10 rot ml-1, Náuplios de Artemia aos 12 dah e Artemia EG de 1 dia de idade enriquecido aos 14-18 dah, seguido por dietas comerciais de desmame (200-800 μm) a partir dos 18 dias pode ser uma boa sequência. Além disso, as emulsões de enriquecimento de ração viva suplementadas com PL, carotenóides, ácido araquidônico (ARA; 20:4n-6) e moduladores imunológicos, como óleo de Echium e óleo de cominho preto, melhoraram a criação de larvas do grande jaca, tão enriquecedor que resultados nessas características dariam melhores resultados.
Durante a criação de larvas, e especialmente após 20 dah, alta variabilidade de tamanho ocorreu em todos os sistemas de criação testados até o momento. Essa alta variabilidade foi administrada até agora com a classificação precoce dos grupos criados em classes de tamanho apropriadas. Aplicação de métodos e equipamentos padrão disponíveis em todos os incubatórios, o procedimento de classificação resultou em sobrevida significativamente maior em comparação com grupos não classificados (Figura 6).
Cresce a agricultura
Para as tarefas de crescimento do grande amberjack, o desenvolvimento de metodologias enfatizou a tecnologia de gaiolas (Figura 7). O padrão de alimentação de diferentes classes de idade foi estudado, enquanto testes para definir densidades de estocagem ideais foram implementados. Além disso, houve ensaios com o objetivo de estudar os efeitos da temperatura no desempenho de crescimento do grande jumbo.
A criação em gaiolas é importante para a produção comercial do grande jumbo, mas parece ser um desafio. Vários ensaios foram realizados em escala industrial e durante todos os ensaios os peixes aceitaram alimentos comerciais de composição apropriada, isto é, proteína elevada (de origem de peixe) sem problemas. Também não houve nenhum problema durante as práticas de manejo padrão de limpeza / troca de rede e, embora a densidade de estocagem não fosse alta, um valor de ~ 5 kg m-3 é considerado aceitável para peixes pelágicos. Em relação ao desempenho de crescimento, durante os primeiros 4 meses, o crescimento foi alto (5 g d-1), mas diminuiu 50% posteriormente. Variações significativas no crescimento foram observadas entre os indivíduos, resultando em variabilidade de tamanho de quase 100%, um problema que requer mais investigação.
A temperatura ambiente mostrou afetar significativamente o desempenho do grande amberjack. Juvenis de 5 g mantidos a 26ºC apresentaram peso corporal significativamente maior em comparação com peixes mantidos a 22ºC ou 17ºC (Fernández-Montero et al., 2017). A análise morfológica mostrou que o aumento da temperatura levou a um corpo de peixe alongado, especialmente da cabeça. Para indivíduos de 350 g de peso corporal, peixes mantidos a 21ºC apresentaram crescimento significativamente maior em comparação com peixes mantidos a 26ºC, enquanto os peixes mantidos a 16ºC apresentaram o menor peso corporal final.
A sobrevivência foi maior a 16ºC, mas não houve diferença significativa no FCR para todo o período experimental de 3 meses. Os coeficientes de digestibilidade dos nutrientes eram altos, indicando a boa qualidade das dietas. Embora a temperatura seja um dos muitos parâmetros que afetam o tempo de trânsito intestinal, não afetou a gordura energética, digestibilidade de proteína e matéria seca em amberjack. Finalmente, peixes de 500 g não apresentaram diferenças significativas para as temperaturas estudadas (20ºC e 23ºC) no consumo de ração e crescimento.
Saúde do peixe
A saúde dos peixes é um aspecto fundamental a ser otimizado em peixes de cultura. Neobenedenia girellae é um parasita monogenético da pele, e causa o principal problema de saúde para as populações atlânticas de maior amberjack na aquicultura (Figura 8). Este monogenético foi descrito em relação ao aumento da temperatura da água em gaiolas marinhas ao redor das Ilhas Canárias, Espanha. Novos insights sobre a relação desse parasita com seu hospedeiro mostram os danos mecânicos que a fixação causa, resultando no espessamento da epiderme, vacuolização de células epidérmicas, ruptura das camadas celulares, recrutamento de células caliciformes, e mobilização do tipo linfocítico de células mononucleares para as regiões de adesão. Por causa disso, infecções secundárias aparecem e podem resultar em 100% de mortalidade.
Novas estratégias de prevenção foram desenvolvidas, tais como a inclusão na dieta de mananoligossacarídeos (MOS e cMOS), que aumentou a produção de muco e aumentou a resposta imunológica, reduzindo a carga e o crescimento do parasita (Fernández-Montero et al., 2019). Uma dieta funcional foi formulada para aumentar a resistência do grande amberjack ao parasita monogenético Neobenedenia girellae e poderia ser aplicável também a outros parasitas monogenéticos. Esta dieta baseou-se na inclusão de alta proteína (necessária para espécies de rápido crescimento) e na utilização dos referidos aditivos com propriedades imunoestimulantes. Este importante marco proporcionará uma ferramenta para reduzir a incidência deste parasita em gaiolas marinhas, reduzindo a mortalidade de juvenis maiores de amberjack nas fazendas.
Zeuxapa seriolae é outro parasita monogenético do grande amberjack, considerado o principal problema de saúde para a maior cultura do amberjack na região do Mediterrâneo. Este parasita adere às brânquias (Figura 9), sendo hematófago, produzindo anemia branquial importante e troca ineficaz de oxigênio. Devido ao seu ciclo de vida rápido e seu aumento com a temperatura da água, it could cause the demise of the whole production.
Treatments with hydrogen peroxide at 75 ppm during 30 min have been reported to be efficient for killing the adults, always combined with repeated treatments after 15 and 30 days, and net changes to avoid reinfection from the released eggs. Other parasites have also been described, such as the blood fluke Paradeontacylix sp., which is a blood parasite that has been observed in cultured greater amberjack in the Mediterranean.
The proliferation inside the host circulatory system could produce obstruction of blood flow, resulting in ischemia and necrosis, and gill destruction when the eggs hatch. Penella sp.is one of the largest copepod parasites of fish, typically from swordfish (Xiphias gladius) and marine mammals. This parasite gets imbedded inside the skin of greater amberjack, nevertheless, it is not considered a problem for greater amberjack culture.
A Health Manual for greater amberjack describing different pathologies has been produced (https://www.diversifyfish.eu/amberjack-workshop.html) and is freely available in the project's website, and can be used immediately by the industry in order to improve their stock management.
Socioeconomics research
Market research in DIVERSIFY has identified two cross-cultural consumer segments of 'involved traditional', 'involved innovators' across the top fish markets in Europe (i.e. France, Alemanha, Itália, Espanha, and the UK) comprising of consumers that could be more interested in adopting new DIVERSIFY fish species and greater amberjack in particular (Reinders et al., 2016). The market segmentation has further shown that the future aquaculture production lays in the hand of the consumers who are more dependent on and involved in ethical and sustainability issues.
The market segmentation further allowed opportunity to co-create new product concepts from DIVERSIFY fish species at the cross-border European level. The co-creation was undertaken with consumers from the same selected market segments mentioned above (Banović et al., 2016). The co-created product ideas were screened out and developed into product concepts and prototypes. From the selected concepts a few showed promising future if developed with greater amberjack.
One (i.e. fresh fish steak) was selected for the greater amberjack product prototype involving lower levels of processing (Figure 10). The physical prototype was selected based on the market potential, the consumer value perceptions, physicochemical characteristics of raw material, the technical properties of the products and the process, and the availability of similar products in the market. The undertaken research showed that product from greater amberjack was in all cases and across all investigated countries the best-perceived and -preferred product over all the other products developed from meagre, pikeperch, and grey mullet, always providing alignment with consumer expectations and consumption experience.
Além disso, it has been found that the products with a lower degree of processing and those characterized by the distinctive fish sensory properties, as the product from grater amberjack, were those products that had higher consumer acceptance. Products with higher degree of processing were more accepted by the consumers who do not like fish because of its taste, odor, as well as the presence of bones. This shows that the presence of different processed product alternatives could be a good solution to be able to cover more consumer segments.
The developed product concept from greater amberjack was further tested for optimal labelling attribute combination on packaging and price range. The experiments were undertaken in the same selected countries and with the same product from greater amberjack developed into the previously tested prototype.
Based on this study it was concluded that country of origin and price are the attributes that drive the product acceptance, followed by quality certification (i.e. Aquaculture Stewardship Council - ASC label), while nutrition and health claims had a varying effect dependent on the country. The use of ASC label as the marketing signal to consumers that the product is coming from a controlled, certified and responsible aquaculture actually increases the likelihood of consumers adopting this product.
Por outro lado, the use of nutrition and health claims actually assist European consumers to make more informed choices aligned with their preferences and stimulate health-related behaviour. Contudo, nutrition and health claims are needed to be customized based on the target country. This research has also pointed to different segments of people how are nutrition conscious, ethnocentric, price conscious and eco-conscious, further suggesting possible targeted marketing campaigns that could be designed and used to further facilitate adoption of new fish species and greater amberjack in particular. Willingness to pay has also been estimated for the product from greater amberjack across investigated countries showing how the product should be priced.
The results from the virtual online market test also showed good acceptance of greater amberjack and its product in the same markets. This is related to two findings. Primeiro, the percentage of first-time buyers of greater amberjack product was above 10%. Even if one assumes that not every one of these first-time buyers might like the flavor of the new fish, it does inform that the new product has the serious potential on the market. Segundo, even those consumers that had not selected products from greater amberjack in the online market test, after receiving additional information decided to switch, with this number being above 11%. Finalmente, when the numbers of people that directly or indirectly purchased greater amberjack have been aggregated, a total acceptance rate of 1/4 was estimated with slight variations depending on the country (i.e.southern versus northern countries).
Based on the results obtained in DIVERSIFY, greater amberjack shows very promising market prospects, given its superior sensory characteristics, good consumer acceptance, and price margins. No entanto, its introduction would have a larger impact if done country by country instead of general pan-European level. The developing outlooks per country vary, as in some countries early adopters easily try new fish species, while in other countries consumers' need extra marketing efforts. In all investigated countries, introduction of the new products with a reference to already familiar products advances consumer acceptance.
Assim, the production of products from greater amberjack at an industrial scale is a feasible task (Figure 11) if raw materials of good quality are used, as sensory properties are decisive factor for consumers, especially in new fish species. Adicionalmente, good production practices should be applied with proper traceability, as this further influence overall product acceptability. The above factors are necessary and adequate conditions for achieving high quality and economically satisfactory products.
A technical 'Production Manual' for greater amberjack, has been also produced by the project and is freely available in the project's website (https://www.diversifyfish.eu/amberjack-workshop.html), and can be used by the industry to begin investigating the potential of greater amberjack as an alternative marine species for European warm-water aquaculture.
Referências
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This 5-year-long project (2013-2018) has received funding from the European Union's Seventh Framework Programme for research, technological development and demonstration (KBBE-2013-07 single stage, GA 603121, DIVERSIFY). The consortium includes 38 partners from 12 European countries –including 9 SMEs, 2 Large Enterprises, 5 professional associations and 1 Consumer NGO- and is coordinated by the Hellenic Center for Marine Research, Grécia. Further information may be obtained from the project site at 'www.diversifyfish.eu'.
