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Publication
Strategies for the protection of Eicosapentaenoic acid (EPA) from the ovine rumen microbiota using Nannochloropsis oceanica
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| 6.33 MB | Adobe PDF |
Abstract(s)
Marine oils derived from microalgae are a rich source of n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (n-3 LC-PUFA) for ruminants, with several productivity and environmental advantages over fish oil. Nannochloropsis oceanica is a single-celled marine microalga particularly rich in eicosapentaenoic acid (EPA). N. oceanica slurry biomass can be dried using different methods, having different impacts in the ability to preserve EPA in its interior. The aim of this thesis was to explore the in vivo EPA ruminal protection degree and tissues deposition in lambs that were fed diets supplemented with different N. oceanica dried biomasses. Scanning electron microscopy confirmed that N. oceanica cells in freeze-dried biomass were better preserved than in spray-dried biomass. In the rumen, the estimates of biohydrogenation extent (disappearance) of EPA also confirmed that freeze dried N. oceanica was more protected from biohydrogenation. A lower t10/t11-18:1 ratio was observed in animals fed N. oceanica compared to animals fed the control diet. Overall, no disturbances were found in fermentable parameters nor indicators of ruminal parakeratosis. Microbiome analysis revealed that t10-18:1 may be a more suitable indicator compared to t11-18:1, for determining specific bacteriome profiles in the rumen. Incorporating N. oceanica into the diets resulted in a higher content of n-3 LC PUFA in the meat and subcutaneous adipose tissue of the supplemented lambs, with EPA being the most significant contributor. It was also possible to conclude that brain EPA content was not responsive to dietary supplementation. However, the retina showed a significant response in lambs supplemented with N. oceanica. A novel ruminal-resistant n-3 LC-PUFA encapsulation method using N. oceanica extracted algaenan was developed and tested in vitro with yet inconclusive results regarding the protection of EPA
RESUMO - Estratégias para a proteção do ácido eicosapentaenóico (EPA) da microbiota ruminal de ovina utilizando Nannochloropsis oceanica. - Os óleos marinhos derivados de microalgas são uma fonte rica em ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 para ruminantes, com várias vantagens ambientais e de produtividade em relação ao óleo de peixe. A Nannochloropsis oceanica é uma microalga marinha unicelular particularmente rica em ácido eicosapentanóico (EPA). A biomassa da N. oceanica pode ser seca por diferentes métodos, tendo diferentes impactos na capacidade de preservar o EPA no seu interior. O objetivo desta tese foi explorar o grau de proteção ruminal do EPA in vivo e a sua deposição nos tecidos de borregos alimentados com dietas suplementadas com diferentes biomassas desidratadas de N. oceanica. A microscopia eletrónica de varredura confirmou que as células de N. oceanica na biomassa liofilizada foram mais bem preservadas do que na biomassa seca por atomização. No rúmen, as estimativas da extensão da biohidrogenação (desaparecimento) do EPA também confirmaram que a N. oceanica liofilizada estava mais protegida da biohidrogenação. Um menor rácio t10/t11-18:1 foi observado em animais alimentados com N. oceanica em comparação com animais controlo. No geral, não foram encontradas diferenças nos parâmetros da fermentação nem nos indicadores de paraqueratose ruminal. A análise do microbioma revelou que o t10-18:1 poderá ser um melhor indicador, quando comparado com o t11- 18:1, para determinar perfis específicos de bacterioma ruminal. A incorporação de N. oceanica nas dietas resultou em um maior teor de ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 na carne e no tecido adiposo subcutâneo dos borregos suplementados, sendo o EPA o mais significativo. Também foi possível concluir que o conteúdo de EPA no cérebro não respondeu à suplementação dietética. No entanto, a retina demonstrou uma resposta significativa em borregos suplementados com N. oceanica. Um novo método de encapsulamento de ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 resistente à metabolização ruminal, usando algenano extraído da N. oceanica, foi desenvolvido e testado in vitro com resultados ainda inconclusivos em relação à proteção do EPA
RESUMO - Estratégias para a proteção do ácido eicosapentaenóico (EPA) da microbiota ruminal de ovina utilizando Nannochloropsis oceanica. - Os óleos marinhos derivados de microalgas são uma fonte rica em ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 para ruminantes, com várias vantagens ambientais e de produtividade em relação ao óleo de peixe. A Nannochloropsis oceanica é uma microalga marinha unicelular particularmente rica em ácido eicosapentanóico (EPA). A biomassa da N. oceanica pode ser seca por diferentes métodos, tendo diferentes impactos na capacidade de preservar o EPA no seu interior. O objetivo desta tese foi explorar o grau de proteção ruminal do EPA in vivo e a sua deposição nos tecidos de borregos alimentados com dietas suplementadas com diferentes biomassas desidratadas de N. oceanica. A microscopia eletrónica de varredura confirmou que as células de N. oceanica na biomassa liofilizada foram mais bem preservadas do que na biomassa seca por atomização. No rúmen, as estimativas da extensão da biohidrogenação (desaparecimento) do EPA também confirmaram que a N. oceanica liofilizada estava mais protegida da biohidrogenação. Um menor rácio t10/t11-18:1 foi observado em animais alimentados com N. oceanica em comparação com animais controlo. No geral, não foram encontradas diferenças nos parâmetros da fermentação nem nos indicadores de paraqueratose ruminal. A análise do microbioma revelou que o t10-18:1 poderá ser um melhor indicador, quando comparado com o t11- 18:1, para determinar perfis específicos de bacterioma ruminal. A incorporação de N. oceanica nas dietas resultou em um maior teor de ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 na carne e no tecido adiposo subcutâneo dos borregos suplementados, sendo o EPA o mais significativo. Também foi possível concluir que o conteúdo de EPA no cérebro não respondeu à suplementação dietética. No entanto, a retina demonstrou uma resposta significativa em borregos suplementados com N. oceanica. Um novo método de encapsulamento de ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 resistente à metabolização ruminal, usando algenano extraído da N. oceanica, foi desenvolvido e testado in vitro com resultados ainda inconclusivos em relação à proteção do EPA
Description
Tese especialmente elaborada para obtenção do grau de Doutor em Ciências Veterinárias na Especialidade de Produção Animal
Keywords
Nannochloropsis oceanica Biohydrogenation Long-chain n-3 fatty acids Ruminants Nannochloropsis oceanica Biohidrogenação Ácidos gordos polinsaturados de cadeia longa ómega-3 Ruminantes
Pedagogical Context
Citation
Vítor ACMM. 2023. Strategies for the protection of Eicosapentaenoic acid (EPA) from the ovine rumen microbiota using Nannochloropsis oceanica [dissertation]. Lisboa: FMV-Universidade de Lisboa
Publisher
Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina Veterinária