Probiotics are defined as microbial food additives which beneficially affect the host by improving its intestinal microbial balance. However, the viability of microorganisms with probiotic action may be impaired during passage through the hosts gastrointestinal tract or by the conditions of food storage. Therefore, microencapsulation appears as a promising technique in the protection of probiotics, eliciting a favorable microenvironment for the encapsulated microorganism. However, there is still no complete map on the effects of microencapsulation to extend the viability of probiotics. Considering these factors, this project aims at investigating the effects of a synbiotic combination of β-glucan and Bacillus subtilis, free and microencapsulated by the spray-drying technique, in diets for Nile tilapia, Oreochromis niloticus. The first chapter of this thesis explains the theoretical framework that allow the critical evaluation of the subsequent chapters. The second chapter, therefore, consists of the development and characterization of Bacillus subtilis and β-glucan microcapsules using sodium alginate as a complementary biopolymer to evaluate the survival of the probiotic to the microencapsulation process and resistance to simulated tilapia gastrointestinal fluids. The third chapter is the application of the microcapsules in a growth trial in a completely randomized design with five treatments and five replicates: C Control, no synbiotic added; 0.1%S - 0.1% of non-encapsulated synbiotic; 0.2%S - 0.2% of non- encapsulated synbiotic; 0.1%SM - 0.1% microencapsulated synbiotic; 0.2%SM - 0.2% microencapsulated synbiotic. At the end of the growth trial, hematological, histological and sequencing analysis were performed to characterize the effects of the addition of microencapsulated synbiotics to the diets in the improvement of the integrity of the intestinal epithelium and performance of the animals. At the end of the growth trial, fish were submitted to immunological challenge by the bacterium Aeromonas hydrophila to evaluate the survival rate and analysis of the innate immune system to detect the action of the synbiotic in the free or microencapsulated form. Overall, probiotics encapsulated by the spray-drying technique showed greater viability when compared to free probiotics during storage and in vitro studies. Also, the encapsulated probiotics were more effective when added to tilapia diets, which resulted in better animal performance.

Probióticos são definidos como aditivos alimentares microbianos que afetam beneficamente o hospedeiro melhorando seu equilíbrio microbiano intestinal. Contudo, a viabilidade dos microrganismos com ação probiótica pode ser prejudicada durante a passagem pelo trato gastrointestinal do hospedeiro ou pela forma e tempo de armazenamento dos alimentos. A microencapsulação surge, portanto, como técnica promissora na proteção dos probióticos, promovendo um microambiente favorável para o microrganismo encapsulado. Entretanto, ainda não se tem o mapa completo dos efeitos do uso da microencapsulação para prolongar a viabilidade de Bacillus subtilis em presença de prebióticos. Considerando estes fatores, objetivou-se investigar os efeitos de simbiótico composto de β-glucano de aveia e Bacillus subtilis, livres e microencapsulados pela técnica de spray-drying, em dietas para tilápias-do-Nilo, Oreochromis niloticus. O primeiro capítulo desta tese explicita os pressupostos teóricos que permitam a avaliação crítica dos capítulos subsequentes. O segundo capítulo, portanto, consiste no desenvolvimento e caracterização de microcápsulas de Bacillus subtilis e β-glucano utilizando o alginato de sódio como biopolímero complementar onde foi avaliado a sobrevivência do probiótico ao processo de microencapsulação e resistência aos fluidos gastrointestinais simulados de tilápia. O terceiro capítulo consiste no estudo da aplicação das microcápsulas em um ensaio de desempenho em delineamento inteiramente ao acaso sendo cinco tratamentos e cinco repetições: C - controle, sem adição de simbiótico; 0,1%S 0,1% de simbiótico não encapsulado; 0,2%S 0,2% de simbiótico não encapsulado; 0,1%SM 0,1% de simbiótico microencapsulado; 0,2%SM 0,2% de simbiótico microencapsulado. Ao término do ensaio de desempenho foram feitas análises hematológicas, histológicas e de sequenciamento para caracterizar os efeitos da adição dos simbióticos às dietas na melhoria da integridade do epitélio intestinal e desempenho dos animais. Após o período de desempenho, os animais foram submetidos a desafio imunológico pela bactéria Aeromonas hydrophila para avaliação da taxa de sobrevivência e análise do sistema imunológico inato para detectar ação do simbiótico na forma livre ou microencapsulada. De modo geral, os probióticos encapsulados pela técnica de spray-drying apresentaram maior viabilidade quando comparados aos probióticos livres ao longo do período de armazenamento e durante os estudos in vitro. Além disso, os probióticos encapsulados foram mais eficazes quando adicionados às dietas das tilápias, o que resultou em melhor desempenho dos animais.