Used of acid and re-esterified vegetable oils in fish diets

Abstract

La utilització d’olis natius d’origen vegetal (VO) en dietes per peixos com a substituts de la font lipídica tradicionalment utilitzada, l’oli de peix (FO), es veu limitada degut a la creixent demanda per part de les indústries de pinsos, aliments i biocombustibles. Els olis àcids són un subproducte ric en àcids grassos lliures provinent del procés de refinació d’olis vegetals que poden ser fonts alternatives interessants a la utilització d’VO. Malgrat això, la seva utilització com a font lipídica en dietes per animals monogàstrics presenta controvèrsia. Els olis àcids vegetals poden ser re-esterificats químicament amb glicerol per produir olis vegetals re-esterificats, que tenen diferents proporcions de mono- (MAG), di- (DAG) i triglicèrids (TAG). A més, els olis vegetals re-esterificats tenen una estructura molecular diferent de la del seu corresponent VO natiu i per tant adquireixen noves propietats físico-químiques que poden ser interessants des d’un punt de vista nutricional. Per tot això, l’objectiu d’aquesta tesi va ser el d’investigar la utilització d’VO àcids i re-esterificats en dietes per peixos. La caracterització dels olis experimental (Capítols 1 al 7) va mostrar que els VO re-esterificats tenen una major proporció de MAG i DAG, a més d’una major proporció d’àcids grassos saturats (SFA) en la posició 2 (sn-2) de les seves molècules d’acil glicerols que els seus corresponents olis natius. Als dos primers experiments (Capítols 3 i 4) es va estudiar la utilització en dietes d’olis àcid i re-esterificat (baix o alt en MAG i DAG). Els seus efectes sobre el coeficient de digestibilitat aparent (ADC) dels àcids grassos totals en truita irisada (Capítol 3) i orada (Capítol 4) va ser avaluada en comparació al corresponent oli natiu. Els peixos alimentats amb la dieta amb oli àcid van tenir un ADC inferior que aquells alimentats amb les dietes amb oli natiu o re-esterificats en ambdues espècies. En truita irisada, les dietes amb olis re-esterificats de palma no van resultar en un ADC dels àcids grassos totals diferents d’aquelles amb oli natiu. En la colza, els ADC dels àcids grassos totals van ser alts (96.4-98.1%) en tots els casos, tot i que aquells dels peixos alimentats amb la dieta amb oli natiu van resultar superiors als dels peixos alimentats amb la dieta amb oli re-esterificat baix en MAG/DAG. En orada, els animals alimentats amb la dieta amb oli natiu van mostrar un ADC dels àcids grassos totals inferior al de la dieta amb oli re-esterificat baix en MAG/DAG. Pel que fa a la colza, els peixos alimentats amb olis re-esterificats no van presentar diferències en el ADC dels àcids grassos totals respecte a aquells alimentats amb la dieta amb oli natiu. En general, la digestibilitat dels àcids grassos dels olis experimentals es va veure més afectada pel seu grau d’insaturació que per la seva distribució posicional o la seva composició en fraccions lipídiques. Al tercer experiment, (Capítols 5, 6 i 7), en base als bons resultats obtinguts amb les dietes amb olis àcid o re-esterificats, es va estudiar la seva utilització en dietes, en combinació amb un 5% de FO. Amb aquesta finalitat, els olis experimentals es van incloure en les dietes com a única fot lipídica o en combinacions de l’oli àcid amb l’oli natiu o amb l’oli re-esterificat (alt en MAG i DAG). Els seus efectes sobre el ADC del greix i dels àcids grassos totals, creixement, paràmetres plasmàtics, morfologia de fetge i intestí (Capítol 5), qualitat del filet (Capítol 6) i composició en àcids grassos totals i en sn-2 del teixits (Capítol 7) van ser avaluats. Els resultats no van mostrar efectes rellevants de les dietes experimentals sobre els paràmetres mencionats en comparació amb la dieta amb oli natiu. Tot i així, malgrat que els pesos finals dels peixos van ser alts en tots els casos, aquells dels animals alimentats amb dietes de colza no van arribar als dels peixos alimentats amb la dieta amb FO. A més d’això, a major presència d’oli àcid en les dietes menor pes final dels animals. Per tot això, la inclusió d’olis àcid i re-esterificats d’origen vegetal en dietes per peixos és una alternativa interessant a la utilització d’olis natius quan provinguin d’una font insaturada com la colza.

SUMMARY The use of native vegetable oils (VO) in fish diets as substitutes of the traditionally used lipid source, fish oil (FO), has limitations due to their growing demand by feed, food and biofuel industries. Acid VO are a rich-in-free fatty acid (FFA) by-product from the refining of crude VO that can be interesting alternatives to native VO. However, its use as lipid sources in monogastric animal diets appears to be controversial. Acid VO can be chemically re-esterified with glycerol in order to obtain re-esterified VO, which have different proportions of mono- (MAG), di- (DAG) and triacylglycerols (TAG). Moreover, re-esterified VO have a different molecular structure than their corresponding native VO and thus acquire new physico-chemical characteristics that can be interesting from a nutritional point of view. Thus, the aim of this dissertation was to investigate the use of acid and re-esterified VO in fish diets. The experimental oils and diets characterization (Chapters 1 to 7), showed that re-esterified VO have a higher proportion of MAG and DAG and a higher proportion of saturated fatty acids in the sn-2 position of acylglycerol molecules than the corresponding native VO. In the first two trials (Chapters 3 and 4) the dietary use of palm or rapeseed acid and re-esterified (low or high in MAG and DAG) oils was assessed. Their effect on total fatty acid apparent digestibility coefficients (ADC) in rainbow trout (Chapter 3) and gilthead sea bream (Chapter 4) was evaluated in comparison with the corresponding native oils. Fish fed acid oil diets had lower ADC than those fed native or re-esterified oils diets in both species. In rainbow trout, diets containing palm re-esterified oils did not result in different total fatty acid ADC than those containing palm native oil. For rapeseed, total fatty acid ADC were high (96.4-98.1%) in all cases, although that of fish fed the native oil diet was higher than that of fish fed the re-esterified oil low in MAG/DAG diet. In gilthead sea bream, fish fed the native palm oil diet had a lower total fatty acid ADC than the re-esterified oil high in MAG/DAG diet. Regarding rapeseed, fish fed re-esterified oils diets did not have different total fatty acid ADC than those fed the native oil diet. Overall, fatty acid digestibility of the experimental oils seemed to be more affected by their degree of unsaturation than by their positional distribution or lipid class composition (TAG, MAG, DAG and FFA). In the third trial (Chapters 5, 6 and 7), on the basis of the good results obtained with the acid or re-esterified oils diets, their dietary use when combined with 5% FO was evaluated. The experimental oils were included in diets as a sole lipid source or in blends of the acid with the native or the re-esterified (high in MAG and DAG) oil. Their effects on fat and total fatty acid ADC, growth performance, plasma parameters, morphology of liver and intestine (Chapters 5), fillet quality (Chapter 6) and total and sn-2 fatty acid composition of tisues (Chapter 7) were assessed. Results showed no relevant effects of the experimental oils diets on the aforementioned parameters compared to the native oil diet. However, although fish final weights were high in all cases, those of fish fed rapeseed diets did not reach values obtained by fish fed the FO diet. Moreover, the higher presence of acid oil in diets, the lower the fish final weight. All things considered, the inclusion of acid and re-esterified VO in fish diets is an interesting alternative to the use of native VO when they are produced from a unsaturated source such as rapeseed.