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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.21.2014.tde-20012015-152925
Documento
Autor
Nome completo
Fanny Ayumi Yasumaru
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Lemos, Daniel Eduardo Lavanholi de (Presidente)
Cyrino, José Eurico Possebon
Gomes, Vicente
Bezerra, Ranilson de Souza
Tacon, Albert George Joseph
Título em português
Digestão in vitro de proteína e fósforo utilizando enzimas digestivas espécie-específicas: potencial de desenvolvimento e aplicação para a aquicultura de espécies de peixes
Palavras-chave em português
in vitro
digestão
digestibilidade
fósforo
indicador
previsão
proteína
solubilidade
Resumo em português
Esta tese teve como objetivo o desenvolvimento de método in vitro pH-stat com enzimas espécie-específicas, avaliando a digestão de proteína (PB) e fósforo (P) em peixes, para prever a digestibilidade in vivo. As espécies utilizadas como modelos experimentais foram a truta arco-íris, Oncorhynchus mykiss, o bijupirá, Rachycentron canadum e a tilápia-do-Nilo, Oreochromis niloticus. Extratos enzimáticos foram obtidos de estômago, cecos pilóricos (truta e bijupirá) ou intestino (tilápia) de indivíduos de diferentes tamanhos e estado alimentar. A capacidade hidrolítica das enzimas foi padronizada utilizando substratos protéicos de grau analítico por meio da determinação do grau de hidrólise protéica (DH) em ensaio pH-stat. Ingredientes práticos foram hidrolisados com extrato enzimático de (i) estômago, (ii) cecos pilóricos (truta e bijupirá)/intestino (tilápia) ou (iii) estômago seguido de cecos pilóricos/intestino (dupla hidrólise) para determinar os valores de DH. O método de determinação de DH apresenta baixo coeficiente de variação, e pode ser uma ferramenta útil no ranqueamento e no controle de qualidade de ingredientes práticos. O P solúvel liberado de amostras de nove rações comerciais para tilápia, com níveis de garantia similares (32% proteína bruta, 4-6 mm) submetidos à digestão in vitro com extrato de estômago, intestino ou dupla hidrólise foram avaliados. Os extratos enzimáticos foram obtidos de tilápias cultivadas em condições comerciais em tanque-rede. Liberação de P solúvel foi determinada em amostras incubadas somente em água destilada (pH 6.4 ± 0.4), em água destilada a pH 2.0, pH 8.0, e sequencialmente em pH 2.0 e 8.0. Amostras também foram incubadas nesses valores de pH e incluindo os extratos enzimáticos de estômago e intestino separada e sequencialmente (dupla hidrólise). A liberação de P solúvel após digestão do estômago foi maior do que após digestão do intestino ou após dupla hidrólise. A digestibilidade do P parece estar relacionada mais ao pH do meio do que à hidrólise enzimática. Correlações significativas (P<0,05) foram observadas entre P total das rações e o P solúvel liberado em água destilada, e entre P total da ração e P liberado após digestão intestinal. O método in vitro apresentou baixo coeficiente de variação (< 5% c.v.). Coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) de PB e P de nove rações comerciais para tilápia foram avaliados in vivo utilizando cinzas insolúveis em ácido como marcador interno. O ensaio foi feito em laboratório com tilápias em fase de crescimento simulando condições comerciais de estocagem. Foram avaliados também o crescimento e correlações entre CDA in vivo e DH in vitro de PB e CDA P in vivo e liberação in vitro de P solúvel. Não houve diferença no ganho de peso entre as rações (P>0,05). Valores de DH não apresentaram correlação significativa (P>0,05) com CDA PB, mas foi possível discriminar entre os maiores e menores valores de CDA PB. A liberação in vitro de P solúvel em água destilada e após digestão intestinal demostraram correlação significativa (P<0,05) com o teor de P total da ração e com o P disponível. Mais estudos são necessários para aumentar a precisão analítica dos teores de cinzas insolúveis em ácido, bem como aprimorar os métodos para correlacionar valores de digestibilidade in vivo com dados de métodos in vitro para proteína e fósforo.
Título em inglês
In vitro digestion of protein and phosphorus with species-specific digestive enzymes: potential for method development and application in the aquaculture of fish species
Palavras-chave em inglês
in vitro
digestibility
digestion
indicator
phosphorus
prediction
protein
solubility
Resumo em inglês
The aim of this study was to develop a species-specific in vitro pH-stat method to assess protein and phosphorus digestion in fish. The fish species used as models to assess protein digestion of feed ingredients were rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, cobia, Rachycentron canadum, and Nile tilapia, Oreochromis niloticus. Crude digestive enzyme extracts were recovered from stomach and pyloric caeca or intestine of different groups of individuals. The hydrolytic capacity of the enzyme extracts was standardized on analytical grade protein substrates and measured as degree of protein hydrolysis (DH) in the pH-stat assay. Feed ingredients were assessed for DH and hydrolyzed with fish (i) stomach extract, (ii) pyloric caeca/intestine extract or (iii) stomach enzymes followed by pyloric caeca/intestine extract (two-stage). The DH determination has shown to be a precise method that may be a useful tool to rank feed ingredients, and also an accessory method in the quality control of feedstuffs. The amount of soluble phosphorus (P) released from feeds submitted to in vitro digestion with stomach, intestine, and stomach followed by intestine (two-stage) enzyme extracts was evaluated. Nine commercial feeds for Nile tilapia from different manufacturers with similar crude protein content (32%, label value) and pellet size (4-6 mm) were tested. Digestive enzyme extracts were obtained from growing Nile tilapia, Oreochromis niloticus, commercially farmed in cages. Release of soluble P (%) was determined after feed samples were incubated in distilled water (pH 6.4 ± 0.4), in distilled water at pH 2.0, in distilled water at pH 8.0, and after feed digestion with stomach and intestine extracts separately and sequentially (two-stage digestion). The amounts of enzyme extracts tested were 50, 100 and 200 µL. In general, released soluble P with stomach digestion was higher compared to intestine digestion or two-stage digestion. Solubility of P appeared to be more related to medium pH rather than enzymatic hydrolysis. Significant correlations (P<0.05) were observed between feed total P and soluble P released in distilled water and between soluble P released in distilled water and soluble P released in intestinal digestion. This in vitro method was found reproducible as variation was low (<5% c.v.). Crude protein and phosphorus digestibility coefficients of commercial feeds simulating commercial stocking density, using AIA as internal marker, further to evaluate fish growth and the potential correlation of in vivo apparent digestibility data with in vitro protein digestion and released soluble phosphorus from commercial feeds for Nile tilapia. Growth performance between feeds were not significantly different (P>0.05). The in vitro DH did not correlate significantly (P>0.05) with ADC of CP, but it was possible to discriminate between the highest and lowest ADC of CP. In vitro release of soluble P in distilled water and after digestion with intestine extract correlated significantly (P<0.05) with total feed P and available P. Further studies are necessary to increase analytical precision of the AIA determination and also to improve methods to predict in vivo digestibility values with in vitro methods for protein and phosphorus.
 
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Data de Publicação
2015-01-20
 
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