The polyunsaturated fatty acid content of wild and farmed tilapias in Thailand: aquaculture practices and implications for human nutrition

Abstract

A study was carried out to determine the fatty acid profiles and lipid contents of the muscle tissue of cultured and of natural populations of tilapia (Oreochromis niloticus) and of hybrid red tilapia (Oreochromis sp.) in Thailand, and to examine the influence of different culture systems and practices upon the fatty acid composition of fish with respect to human nutrition. The results showed that the wild fish and fish reared under the most extensive conditions were more favourable for human consumption as they contained, in general, higher percentage weights (of total fatty acids) of 20:5n-3, 22:6n-3, 20:4n-6 and higher n-3/n-6 PUFA ratios and lower percentage weights of 18:2n-6. The muscle tissue of intensively cultured fish, on the other hand, was characterised by an increased deposition of fat that was accredited mainly to saturates, monoenes and 18:2n-6. The findings suggest that it is clearly undesirable for consumer well being, and possibly also for the well being of the fish, to reduce the 20:5n-3 and 22:6n-3 levels in farmed tilapia and replace them with elevated levels of 18:2n-6. For humans as consumers, it is essential that aquaculture practices produce fish that continue to provide high amounts of the health-promoting n-3 HUFA and also maintain a balanced n-3/n-6 PUFA ratio. It was recommended that the amount of 18:2n-6 in the feed of the intensively reared fish be reduced by substituting vegetable oils rich in 18:2n-6 with oils rich in 18:1n-9 and/or 18:3n-3. The present study also investigated the effects of -linolenic acid (18:3n-3) enriched diets on the FA composition of the muscle tissue of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Five experimental diets were used that were essentially isonitrogenous, isolipidic, and isoenergetic, differing only in the source of lipid and fatty acid composition. Two diets contained palm olein oil and linseed oil in a different proportion (PO-LO 3:2 and LO-PO 2:1), one contained only linseed oil (LO), one contained fish oil (FO) and one contained corn oil (CO). PO-LO, LO-PO and LO diets supplied a similar level of 18:2n-6 and 0.5%, 0.7% and 1.1% of 18:3n-3 (by dry weight), respectively, the FO diet supplied higher levels of long-chain n-3 PUFA and the CO diet supplied a higher level of 18:2n-6.It was demonstrated that diets containing LO or blends of LO with PO had no significant effect on the feed conversion or growth rate of tilapia (O. niloticus) compared with the FO diet rich in n-3 HUFA and the CO diet rich in n-6 PUFA. Therefore, replacement of FO with vegetable oil (VO) in diets for the production of tilapia is feasible in terms of fish growth performance and feed utilization. Also, it was demonstrated that tilapia has a significant capacity to desaturate and elongate the C18 PUFA of both n-3 and n-6 series to longer chain FA derivatives. The inclusion of n-6 PUFA-rich CO in the diet results in significant deposition of all individual n-6 PUFA in the muscle lipids of fish. On the other hand, inclusion of increasing amounts of LO in the diet, and thus increasing dietary 18:3n-3, caused commensurate increases in long chain n-3 PUFA and decreases in long chain n-6 PUFA in the muscle lipids of tilapia. However, the biosynthetic activities of fish fed the LO-based diets were not sufficient to maintain the tissue levels of 20:5n-3, 22:5n-3 and 22:6n-3 as compared with the FO treatment. Thus, the replacement of FO with LO in the diet resulted in decreased concentrations of n-3 highly unsaturated fatty acids as well as increased concentrations of 18:3n-3 and 18:2n-6 in the edible muscle tissue of tilapia. These findings suggest that replacement of FO in the diet of farmed tilapia could have important consequences for the nutrition of the human consumer.

Η διδακτορική διατριβή είχε δύο κύριους ερευνητικούς σκοπούς: I. Τη διερεύνηση της επίδρασης της διατροφής και του καλλιεργητικού συστήματος στο προφίλ των λιπιδίων και λιπαρών οξέων των εκτρεφόμενων και άγριων ιχθύων τιλάπιας (Oreochromis niloticus) με σκοπό την εκτίμηση της λιπιδικής διατροφικής αξίας τους για τον άνθρωπο. Το είδος της τιλάπιας του Νείλου (O. niloticus) εκτρέφεται σε μία ποικιλία διαφορετικών καλλιεργητικών συστημάτων και στρατηγικών διατροφής, από πλήρως εκτατικά, όπου τα ψάρια διατρέφονται αποκλειστικά μέσω της φυσικής τροφής του υδάτινου οικοσυστήματος, έως υπερεντατικά, όπου η διατροφή των ιχθύων εξαρτάται αποκλειστικά από τη χορήγηση τεχνητών τροφών-συμπήκτων υψηλών επιπέδων ενέργειας και πρωτεΐνης. II. Την ενίσχυση των 20:5ω-3 και 22:6ω-3 πολυακόρεστων λιπαρών οξέων στον εδώδιμο μυϊκό ιστό των ιχθύων μέσω της διατροφικής μεταχείρισης των βιοσυνθετικών ικανοτήτων τους, χορηγώντας σιτηρέσια βασισμένα σε φυτικά έλαια υψηλών συγκεντρώσεων σε 18:3ω-3. Η σύγχρονη τάση στη διατροφή των εκτρεφόμενων ιχθύων είναι η υποκατάσταση, μερική ή πλήρης, των ιχθυαλεύρων και ιχθυελαίων στα σιτηρέσια με φυτικής προέλευσης άλευρα και έλαια. Μελέτες έχουν δείξει πως η υποκατάσταση/αντικατάσταση των ιχθυελαίων/αλεύρων με φυτικά έλαια/άλευρα στις περισσότερες των περιπτώσεων δεν επιφέρουν μείωση στην ανάπτυξη των ιχθύων και άρα στη συνολική παραγωγή. Ωστόσο, οι υποκαταστάσεις/αντικαταστάσεις αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση των μακράς αλυσίδας ω-3 πολυακόρεστων λιπαρών οξέων (ΠΛΟ) στα εκτρεφόμενα ψάρια. Τα συγκεκριμένα θρεπτικά είναι «απαραίτητα» για τον ζωϊκό οργανισμό τόσο για την γενικότερη φυσιολογία, υγεία και αναπαραγωγή του. Επίσης, για τον άνθρωπο, ως καταναλωτή των προϊόντων των υδατοεκτροφών, τα ω-3 ΠΛΟ είναι ευεργετικά για τη διατροφή και την υγεία του. Ο κλάδος των υδατοεκτροφών, λοιπόν, θα πρέπει να υποστηρίξει τέτοιες πρακτικές διατροφής των ιχθύων οι οποίες παράγουν ένα προϊόν υψηλής διατροφικής αξίας για τον άνθρωπο. Τα είδη ιχθύων των εσωτερικών υδάτων, όπως η τιλάπια, ενδέχεται να διαθέτουν ικανοποιητικές ικανότητες για να μετασχηματίζουν ενδογενώς το 18:3ω-3 σε 20:5ω-3 και 22:6ω-3. Έτσι, χορηγώντας σιτηρέσια αυξανόμενης συγκέντρωσης σε 18:3ω-3 ενδέχεται να μετασχηματιστούν ενδογενώς ικανοποιητικές συγκεντρώσεις των 20:5ω-3 και 22:6ω-3. Τα αποτελέσματα της διδακτορικής διατριβής έδειξαν ότι: I. Οι ιχθύες των φυσικών πληθυσμών και εκείνοι που εκτράφηκαν στα πιο εκτατικά συστήματα, των οποίων η διατροφή στηρίζονταν κατά κύριο λόγο στη φυσική τροφή, είχαν υψηλότερη λιπιδική διατροφική αξία συγκριτικά με ιχθύες που εκτράφηκαν σε εντατικά συστήματα και τα οποία διατράφηκαν με τεχνητές τροφές υψηλής πρωτεΐνης-ενέργειας. Επίσης, υπήρξε διακύμανση μεταξύ των εντατικά εκτρεφόμενων ιχθύων που διατράφηκαν με τεχνητές τροφές διαφορετικών εμπορικών εταιριών δεικνύοντας ότι ο καταρτισμός των συμπήκτων για τη διατροφή της τιλάπιας είναι ποικίλος. Περαιτέρω, η διατροφή των ιχθύων που εκτράφηκαν σε ημι-εντατικά συστήματα στηρίζεται σε μία πληθώρα τροφών η οποία επηρεάζει ανάλογα τη σύσταση των ιχθύων σε λιπαρά οξέα. II. Το διατροφικό πείραμα για την ενίσχυση των ω-3 λιπαρών οξέων στον μυϊκό ιστό της τιλάπιας έδειξε πως το είδος αυτό όντως έχει την ικανότητα να παράγει ενδογενώς τα μακράς αλυσίδας ω-3 (20:5ω-3 και 22:6ω-3) λιπαρά οξέα όταν του χορηγηθεί 18:3ω-3 στην τροφή μέσω λινέλαιου. Αυξανόμενες χορηγούμενες ποσότητες του 18:3ω-3 αυξάνουν αναλόγως τις συγκεντρώσεις των 20:5ω-3 και 22:6ω-3 στον μυϊκό ιστό της τιλάπιας. Ωστόσο οι ενδογενώς παραγόμενες συγκεντρώσεις είναι σε χαμηλότερο επίπεδο από εκείνες που έχει η τιλάπια όταν της χορηγηθεί τροφή που περιέχει μεγάλες συγκεντρώσεις σε 20:5ω-3 και 22:6ω-3 (ιχθυέλαιο). Για τον κλάδο των υδατοεκτροφών τα αποτελέσματα αυτά είναι μεγάλης σημασίας διότι αποδεικνύουν πως η αντικατάσταση/υποκατάσταση των ιχθυελαίων/ιχθυαλεύρων με φυτικής προέλευσης έλαια/άλευρα στις ιχθυοτροφές δεν μειώνουν την ανάπτυξη των ιχθύων ωστόσο παράγουν προϊόν χαμηλότερης λιπιδικής διατροφικής αξίας για τον άνθρωπο-καταναλωτή.