Fitogena in acqua:alla ricerca del "pesce grosso"?

dal dottor Alex Makol, La dottoressa Anja Keiner e il dottor Andreas Mueller, Delacono, Austria

Come diretta conseguenza della stagnazione della pesca di cattura e dell'aumento del consumo di pesce a livello globale, l'acquacoltura rappresenta uno dei settori in più rapida crescita nella produzione alimentare.

Però, la limitazione delle materie prime marine nelle diete dell'acquacoltura e la loro sostituzione con fonti proteiche e lipidiche di origine terrestre più sostenibili, in alcuni casi, è associato a conseguenze negative sul metabolismo e sul sistema immunitario delle specie acquicole e può rallentare lo sviluppo del settore.

La tendenza globale a vietare i promotori della crescita degli antibiotici, per paura dello sviluppo di ceppi batterici resistenti, e per tutelare la salute dei consumatori, ha invece spinto il settore a investire nella ricerca di alternative naturali.

Sostanze vegetali in aumento

Additivi fitogenici per mangimi (PFA), comunemente definiti come additivi per mangimi a base vegetale o prodotti botanici, rappresentano un gruppo di sostanze naturali utilizzate nell'alimentazione animale. Queste sostanze sono derivate da erbe, spezie, altre piante e i loro estratti costituiti da sostanze vegetali altamente attive e comprendono molto più degli oli essenziali:includono sostanze piccanti o amare, saponine, flavonoidi, mucillagini o tannini.

Negli ultimi due decenni, la ricerca sulla fitogenesi come potenziali ingredienti funzionali è aumentata, e con esso, il loro uso commerciale nel settore della produzione animale. Però, una comprensione più profonda del meccanismo d'azione dei composti bioattivi della fitogena nei pesci e nei crostacei è fondamentale per migliorarne l'uso in acquacoltura.

Alcuni dei composti fitogenici bioattivi hanno dimostrato di stimolare la produzione di enzimi digestivi, supportare la funzionalità epatica, modulare gli squilibri del microbiota intestinale, e hanno potenti proprietà antiossidanti e antinfiammatorie.

Fortunatamente, negli ultimi anni, scienziati e aziende hanno fatto molte ricerche per chiarire, come la specifica fitogenicità può migliorare l'assorbimento dei nutrienti e/o la resistenza alle malattie e allo stress nei pesci e nei crostacei come base importante per l'espansione ottimale del settore.

La comprensione del meccanismo d'azione di miscele fitogene complesse (miscele) di nuova formulazione aiuterà il settore dell'acquacoltura a utilizzare correttamente i fitogenici disponibili, esplorare sinergie e antagonismi tra composti bioattivi e chiarire le interazioni con altri ingredienti dei mangimi. Questi fatti aiuteranno inoltre il settore dell'acquacoltura a migliorare le proprie prestazioni produttive.

Effetti sulla performance di crescita

La performance di crescita è il parametro più frequentemente utilizzato per determinare un'adeguata gestione della produzione, e può essere influenzato da diversi fattori, come la nutrizione, ambiente, patogeni o manipolazione. Mantenere un tasso di crescita ottimale durante situazioni di stress o addirittura promuoverlo in condizioni normali è una delle principali esigenze del settore.

È stato dimostrato che la fitogenesi specifica promuove le prestazioni di crescita e l'efficienza alimentare in diverse specie di pesci e crostacei. Per esempio, L'estratto di aloe vera (Aloe barbadensis Miller) ha migliorato le prestazioni di crescita della carpa comune (Cyprinus carpio) se nutrita per otto settimane.

Estratti di aglio (Allium sativum), origano (Origanum heracleoticum), ginseng, quillaja (Quillaja saponaria), la menta (Mentha piperita) e il basilico dolce (Ocimum basilicum) hanno promosso le prestazioni di crescita della tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) in diversi studi.

Allo stesso modo, per il pesce gatto di canale (Ictalurus punctatus), le prestazioni di crescita e l'efficienza dei mangimi sono state migliorate, quando i pesci venivano nutriti con olio di origano. Questi benefici potrebbero essere associati a un effetto positivo sulla composizione del microbiota dei pesci, derivato dalle ben descritte proprietà antimicrobiche dell'origano. Gli estratti di aglio e cipolla (Allium cepa) hanno favorito la crescita nel branzino (Dicentrarchus labrax) e nel caso del gambero bianco (Litopenaeus vanamei), numerose sostanze fitogene, come la yucca (Yucca schidigera), quillaja, zenzero (Zingiber officinale), la curcuma (Curcuma longa) e l'astralago (Astralagus membranaceus) hanno favorito le prestazioni di crescita.

Il potenziale meccanismo d'azione dei singoli fitogenici sopra menzionati, generalmente, è stato associato a una migliore appetibilità del mangime, stimola la secrezione di enzimi digestivi, maggiore assorbimento di nutrienti ed effetti di bilanciamento sul microbiota intestinale. È interessante notare che l'effetto della fitogenicità è direttamente correlato alle specie ittiche, al processo di estrazione e alla loro biodisponibilità di attivi piuttosto che al tasso di inclusione.

Sostenere la resilienza

Una funzione immunitaria ottimale di pesci e crostacei allevati è un fattore determinante per proteggerli dalle infezioni da agenti patogeni. Diversi studi sono stati indirizzati per determinare come i fitogenici possono potenziare il sistema immunitario innato e/o adattativo quando integrati a pesci e crostacei allevati. In tale contesto, l'aglio è il fitogenico più studiato in termini di potenziamento del sistema immunitario e aumento della resistenza alle malattie.

Per esempio, polvere di aglio alimentata a tilapia del Nilo con indice di pesce fagocitario potenziato, attività battericida e del lisozima, nonché una maggiore resistenza alle malattie contro Aeromona hydrophila.

Allo stesso modo, la trota iridea (Oncorhynchus mykiss) alimentata con estratto di aglio ha mostrato una maggiore attività fagocitaria, scoppio respiratorio, attività del lisozima e, di conseguenza, ridotta mortalità dei pesci quando sfidati con Aeromona hydrophila.

Recentemente è stato dimostrato che una miscela di olio di aglio ed estratti vegetali di labiate integrata per nove settimane ha migliorato la resistenza alle malattie e la risposta del sistema immunitario, ha promosso un microbioma più sano e ridotto i livelli di cortisolo nei branzini europei alimentati con diete a basso contenuto di farina di pesce e olio di pesce.

Infatti, origano, zenzero e rosmarino (Rosmarinus officinalis) hanno dimostrato di immunomodulare la tilapia del Mozambico (O. mossambicus) e la risposta del branzino europeo. L'olio di curcuma e il Gynura bicolor hanno ridotto la mortalità dei gamberi bianchi infettati da V. harveyi, V. alginolyticus e virus della sindrome dei punti bianchi (WSSV), in parte a causa dei loro effetti potenzianti sul lisozima, attività della profenolossidasi (proPO) e della superossido dismutasi (SOD).

Ulteriore, sembra che i fattori nutrizionali e ambientali influenzino notevolmente il microbioma intestinale. La composizione della dieta, compresi attivi di origine vegetale, rappresenta quindi un fattore cruciale, quindi essere responsabile della modifica delle popolazioni batteriche.

In tale contesto, i fitogenici possono modulare il microbiota intestinale aumentando la proliferazione dei batteri lattici (LAB) come il Lactobacillus e riducendo la presenza di batteri potenzialmente patogeni. A proposito, phytogenics ha dimostrato di svolgere un'attività più elevata contro i batteri patogeni rispetto al microbiota commensale.

Ci sono probabilmente diversi meccanismi alla base di questa modulazione, compreso l'effetto antimicrobico diretto e specifico contro specie batteriche specifiche, o un effetto di inibizione del quorum sensing. Gli effetti antimicrobici diretti di diversi fitogenici contro specifici patogeni sono stati dimostrati in diversi saggi in vitro basati sulla capacità di concentrazione minima inibente (MIC) del fitogenico.

Però, è importante notare che i risultati ottenuti nei saggi MIC differiscono tra i ceppi batterici. A seconda del metodo di estrazione per la fitogena, differenze di MIC possono verificarsi a causa di potenziali sinergie tra i principali attivi e i composti in traccia contenuti in estratti specifici.

Per esempio, diversi estratti derivati ​​dall'eucalipto (Eucalyptus globulus), origano, e cannella (Cinnamomum verum) sono stati molto efficaci contro diversi patogeni dei pesci come S. iniae, A. idrofila, Photobacterium damselae subsp. damselae e V. parahaemolyticus. I fitogenici influenzano anche il rilevamento del quorum batterico riducendo la formazione di biofilm e sopprimendo la produzione di tossine batteriche, che alla fine, inibirà o ridurrà l'incidenza dell'epidemia.

Diversi estratti vegetali, come i fenoli, flavonoidi, alcaloidi, e i terpenoidi possono agire come inibitori del quorum sensing attraverso diversi meccanismi, come l'inibizione della sintesi di N-acil-omoserina lattoni (AHL), alterare i meccanismi di trasporto o secrezione, il vincolo e la conservazione degli AHL, o le azioni antagoniste o l'inibizione di bersagli a valle del legame del recettore AHL.

Effetti antistress

Lo stress durante la produzione dell'acquacoltura è implicato dalla procedura di produzione (trasporto, calza, classificazione o campionatura) e possono essere ridotti al minimo mediante una corretta gestione della produzione.

Lo stress si traduce direttamente in una riduzione dell'assunzione di mangime, un tasso di rendimento inferiore e una maggiore suscettibilità alle epidemie di malattie dovute a una down-regulation del sistema immunitario e ad alterazioni della fisiologia dei pesci, influenzando anche il metabolismo. Alcune, anche se controllate, pratiche di produzione (ad es. manipolazione) significano stress per il pesce allevato e richiedono l'uso di anestetici.

Però, A volte, l'applicazione dell'anestetico stesso può agire come un fattore di stress. Recentemente, specifici fitogenici di per sé hanno attirato l'attenzione, fungendo da anestetici. In concomitanza con gli effetti anestetici, i fitogenici sono accompagnati da numerosi degli aspetti benefici sopra menzionati come la funzione antiossidante, effetti antimicrobici e proprietà di riduzione dello stress. L'anestetico fitogenico più studiato è l'olio di chiodi di garofano, la cui concentrazione di anestetico efficace dipende dalle specie ittiche bersaglio.

interessante, altri fitogenici, come la verbena citronella (Aloysia triphylla), Eucalipto (Eucalyptus sp), Lippia alba, il basilico stretto (Ocinum gratissimum) e l'aglio hanno dimostrato di agire come antistress riducendo i livelli di cortisolo nella tilapia del Nilo, Branzino europeo e pesce gatto sudamericano (R. quelen). Sebbene la via di applicazione sia importante per gli effetti desiderati. Considerando che i fitogenici per la sedazione durante il trasporto e la manipolazione sono applicati nel bagno, effetti generali di riduzione dello stress possono essere ottenuti integrando i fitogenici nelle diete.

Conclusioni

La fitogenesi può modulare le funzioni fisiologiche e il microbiota intestinale, mostrando un chiaro potenziale per migliorare le prestazioni di crescita, e per migliorare la resistenza alle malattie e allo stress in diverse specie di pesci e crostacei allevati. Però, c'è ancora poca conoscenza sul meccanismo d'azione di molti dei loro composti bioattivi, possibili interazioni e sinergie tra loro, nonché la forma di amministrazione più appropriata.

Di conseguenza, sono necessarie ulteriori ricerche per identificare correttamente i fitogenici e le miscele più adatti alle sfide attuali nel settore della produzione dell'acquacoltura. Comprendere in dettaglio il meccanismo d'azione della fitogenicità rappresenta uno strumento cruciale nello sviluppo di nuovi, ben formulato, prodotti efficaci.