Avaliação in vitro do potencial probiótico de Phaffia brasiliana, desenvolvimento de ração e efeitos in vivo sobre desempenho e saúde de Tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus) em sistemas de bioflocos e água clara
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Flaviano dos Santos Martins
Whasley Ferreira Duarte
Eduardo Maldonado Turra
Whasley Ferreira Duarte
Eduardo Maldonado Turra
Resumo
Frente à intensificação da produção de tilápias-do-Nilo (Oreochromis niloticus) e ao consequente cenário crescente de resistência a antimicrobianos, aumenta a demanda por alternativas funcionais que promovam benefícios nutricionais, fisiológicos e produtivos em peixes. Nessa perspectiva, leveduras do gênero Phaffia destacam-se por suas propriedades antioxidantes, capacidade de modular a microbiota intestinal e intensificação da coloração muscular por meio de pigmentos naturais, como a astaxantina. Diante disso, o presente estudo avaliou a segurança e a atividade antioxidante in vitro de linhagens de Phaffia brasiliana e analisou diferentes metodologias de incorporação desta em ração para análise do seu potencial probiótico no desempenho e saúde de O. niloticus em sistemas de bioflocos (BFT) e água clara (AC). As três linhagens de P. brasiliana mostraram-se seguras in vitro, não detectando fatores de virulência e apresentando indicativo de sensibilidade aos antifúngicos de primeira escolha. Apresentaram também expressiva atividade antioxidante, com potência relativa preponderante da astaxantina (507,2), apesar da sua concentração (6,56%) em comparação a outros antioxidantes, como fitoeno (53,95%; potência 208,645). Entre as estratégias de preparo da ração, o método de spray coating destacou-se, mantendo a concentração microbiana durante armazenamento e administração na água, enquanto o microencapsulamento, liofilização e spray drying apresentaram diversas limitações em pequena escala, principalmente relacionadas ao rendimento insuficiente. No ensaio in vivo, os peixes iniciaram o experimento com peso médio de 1,53 g e, após 63 dias, atingiram maiores pesos finais nos tratamentos em AC (p < 0,05) – com levedura (AC-L; 78,99 g) e sem levedura (AC-C; 74,90 g) –, enquanto os tratamentos em BFT com e sem levedura apresentaram menores valores (BFT-L; 59,41 g; e BFT-C; 64,47 g). A conversão alimentar variou entre 0,79 e 0,82 (AC-L e AC-C) para 0,96 e 0,86 (BFT-L e BFT-C). Ademais, foi indicado efeito positivo nos biomarcadores hematológicos de estresse nos grupos AC-L e BFT-L (p < 0,05), possivelmente relacionados à astaxantina produzida pela levedura. Foram detectadas colônias características de P. brasiliana em ambas as coletas realizadas, indicando sobrevivência ao processamento, armazenamento e consumo. A análise da coloração do filé evidenciou intensificação da tonalidade avermelhada (a*) nos grupos AC-L e BFT-L quando comparados aos respectivos controles, confirmando a presença da levedura administrada e absorção dos pigmentos antioxidantes. Não foram observadas diferenças significativas entre BFT e AC quanto ao aproveitamento dos efeitos da levedura. Em síntese, P. brasiliana UFMG-CM-Y6497 demonstrou segurança e potencial biotecnológico, com benefícios observáveis na saúde e pigmentação das tilápias. Destaca-se a necessidade de estudos futuros voltados à definição de doses ideais, efeitos dependentes da quantidade administrada e aplicação em sistemas de larga escala.
Abstract
Given the intensification of the production of Nile tilapia (Oreochromis niloticus), and the consequent growing scenario of antimicrobial resistance, the demand for functional alternatives that promote nutritional, physiological, and productive benefits in fish is increasing. In this context, yeasts of the genus Phaffia stand out for their antioxidant properties, ability to modulate the intestinal microbiota, and potential to intensify the natural muscle coloration of these animals with natural pigments, such as astaxanthin. Therefore, this study evaluated the in vitro safety and antioxidant of Phaffia brasiliana strains and analyzed different methodologies for incorporating this microorganism into feed to assess its probiotic potential and health of O. niloticus in biofloc (BFT) and clear water (AC) systems. The three of P. brasiliana strains were found to be safe in vitro, showing no virulence factors and indicating sensitivity to first-line antifungals. They also exhibited strong antioxidant activity, with astaxanthin showing a predominant relative potency (507.2), despite its concentration (6.56%) compared to other antioxidants, such as phytoene (53.95%; potency 208.645). Among the feed preparation strategies, the spray coating method stood out, maintaining microbial concentration during storage and administration in water, while microencapsulation, lyophilization, and spray drying presented several limitations on a small scale, mainly related to insufficient yield. In the in vivo experiment, the fish started the experiment with an average weight of 1.53 g and, after 63 days, reached higher final weights in the AC treatments (p < 0.05) – with yeast (AC-L; 78.99 g) and without yeast (AC-C; 74.90 g) –, while the BFT treatments with and without yeast showed lower values (BFT-L; 59.41 g; and BFT-C; 64.47 g). Feed conversion ranged from 0.79 to 0.82 (AC-L and AC-C) to 0.96 to 0.86 (BFT-L and BFT-C). Furthermore, a positive effect on hematological stress biomarkers was indicated in the AC-L and BFT-L groups (p < 0.05), possibly related to astaxanthin produced by the yeast. Characteristic colonies of P. brasiliana were detected in both sampling collections, indicating survival through processing, storage, and consumption. Analysis of fillet color showed an intensification of the reddish hue (a*) in the AC-L and BFT-L groups when compared to their respective controls, confirming the presence of the administered yeast and absorption of antioxidant pigments. No significant differences were observed between BFT and AC regarding the utilization of the yeast's effects. In summary, P. brasiliana UFMG-CM-Y6497 demonstrated safety and biotechnological potential, with observable benefits in the health and pigmentation of tilapia. Future studies should focus on defining optimal doses, effects dependent on the amount administered, and application in large-scale systems.
Assunto
Microbiologia, Aquicultura, Leveduras, Peixes, Nutrição, Probióticos
Palavras-chave
aquacultura, astaxantina, leveduras, métodos de incorporação em ração, nutrição de peixes, probióticos