Τίτλος: Ανάπτυξη νέων λειτουργικών ιχθυο-υπερτροφών για μια αποτελεσματικότερη ιχθυοκαλλιέργεια

Title: Development of new functional fish-superfood for more a efficient fish farming


ΑΚΡΩΝΥΜΙΟ: Fish_Superfoods


Ειδική Υπηρεσία Διαχείρισης Επιχειρησιακού Προγράμματος Ανταγωνιστικότητα Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία (ΕΥΔ ΕΠΑνΕΚ)

ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ:

Ειδικές Δράσεις «Υδατοκαλλιέργειες» - «Βιομηχανικά Υλικά» - «Ανοιχτή Καινοτομία στον Πολιτισμό»


ΕΙΔΙΚΗ ΔΡΑΣΗ

Υδατοκαλλιέργειες

ΤΟΜΕΑΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ

3-ΑΓΡ: Αγροδιατροφή και Βιομηχανία τροφίμων

ΠΕΡΙΟΧΗ

3.11 Υδατοκαλλιέργειες - Βιώσιμη Παραγωγή Ιχθυοτροφών

ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑ

3.11.2 Προσδιορισμός εναλλακτικών πρώτων υλών...

ΔΙΑΡΚΕΙΑ (ΜΗΝΕΣ)

36

ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ Horizon 2020

31048712

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ

υπερτροφές, λαβράκι, τσιπούρα, σπειρουλίνα, πρωτεϊνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, φυσικά αντιοξειδωτικά, ενζυμική τροποποίηση

KEYWORDS

seabass, seabream, spirulina, superfood, fish feeding, proteins, carbohydrates, lipids, natural antioxidants, enzymatic transformation 



ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΡΟΤΑΣΗΣ

Η παρούσα ερευνητική πρόταση σκοπεύει στην ανάπτυξη καινοτόμων λειτουργικών ιχθυο-υπερτροφών (fish superfoods) με θετικές επιπτώσεις στην υγεία, την ανάπτυξη και τη διατροφική αξία εκτρεφόμενων ειδών ιχθύων, όπως το λαβράκι και η τσιπούρα. Οι νέες αυτές βελτιωμένες ιχθυοτροφές θα είναι εμπλουτισμένες σε βιοδραστικά πεπτίδια και ολιγοσακχαρίτες προερχόμενα από το μικροφύκος σπειρουλίνα (Arthrospira platensis), αλλά και με τροποποιημένα λιπίδια ιχθυοτροφών, τα οποία θα χαρακτηρίζονται από αυξημένη σταθερότητα στην οξείδωση. Τα διατροφικά συμπληρώματα αυτά θα συνεισφέρουν στην αναβάθμιση της ποιότητας των παραγόμενων ιχθυοτροφών, με τελικό αποτέλεσμα τη σημαντική βελτίωση της ανάπτυξης, της υγείας και τη διατροφικής αξίας του λαβρακιού και της τσιπούρας. Η σπειρουλίνα είναι ένα μικροσκοπικό νηματώδες κυανοβακτήριο με μακρά ιστορία ως ασφαλές μη-τοξικό διατροφικό συμπλήρωμα πλούσιο σε πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, καροτενοειδή, βιταμίνες και ιχνοστοιχεία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα φθηνότερο διατροφικό συστατικό από άλλα ζωικής προέλευσης για πλήρη ή μερική αντικατάσταση πρωτεΐνης σε υδατοκαλλιέργειες. Η παρουσία συστατικών της, ως πρόσθετα σε ιχθυοτροφές, αναμένεται να συνεισφέρουν στην επιβίωση, τη βελτίωση βιοτικών παραμέτρων (ευρωστία, ρυθμός αύξησης) καθώς και βιοχημικών και αιματολογικών παραμέτρων. Στο πλαίσιο του προτεινόμενου έργου, θα παραχθούν νέα βιοδραστικά υδρολύματα πρωτεϊνών και υδατανθράκων μέσω ενζυμικών διεργασιών. Επίσης, με στόχο την αύξηση της οξειδωτικής σταθερότητας των ιχθυοτροφών, θα χρησιμοποιηθούν φυσικά αντιοξειδωτικά (όπως ασκορβικό οξύ και υδροξυτυροσόλη) τα οποία θα συζευχθούν ενζυμικά με τα λιπίδια των ιχθοτροφών. Τα παραπάνω θα ενσωματωθούν σε ιχθυοτροφές που θα δοκιμαστούν σε νεαρά ιχθύδια λαβρακιού και τσιπούρας. Θα παρασκευαστούν μικρής διαμέτρου σύμπηκτα (pellets) και θα δοκιμαστούν ως τροφή πρώτης ανάπτυξης στη διατροφή του λαβρακιού και της τσιπούρας. Θα μελετηθούν η επιβίωση, ο ρυθμός αύξησης, η μορφολογία, η κινητικότητα των ιχθυδίων που θα τραφούν με τις νέες τροφές, σε σύγκριση με τις συμβατικές. Επιπλέον, θα εκτιμηθεί η ενεργότητα των πεπτικών ενζύμων, η μορφολογία των οργάνων του πεπτικού συστήματος, βιοχημικοί και αιματολογικοί δείκτες. Η επιτυχής υλοποίηση του προτεινόμενου έργου θα συνεισφέρει στην ανάπτυξη τροφών εύπεπτων, υψηλής θρεπτικής αξίας και σταθερότητας ως προς την οξείδωση. Οι νέες αυτές ιχθυο-υπερτροφές θα προάγουν την ανάπτυξη, την υγεία, την ευρωστία και τη διατριφική αξία εκτρεφομένων ειδών ιχθύων και θα συνεισφέρει σημαντικά στην αύξηση της αποτελέσματικότητας και της εμπορικής ανταγωνιστικότητας των ιχθυοκαλλιεργειών. Τέλος, θα επιχειρήσει να προσεγγίσει ένα παγκόσμιο πρόβλημα που σχετίζεται με την έλλειψη πρώτων υλών (ιχθυάλευρα, ιχθυέλαια) προοριζόμενων για τις υδατοκαλλιέργειες.


 ABSTRACT

The main objective of the present proposal is to produce innovative fish superfoods with a positive impact on the health, development and nutritional value of farmed fish, such as seabass and seabream. These new improved fish foods will be enriched with bioactive peptides and oligosaccharides derived from the blue-green algae spirulina (Arthrospira platensis), as well as with modified fish food lipids, characterized by increased stability against oxidation. These nutritional supplements will significantly upgrade the quality of produced fish food, resulting in substantial improvements in the growth, health and nutritional value of farmed seabass and seabream. Spirulina is a small, blue-green algae with long history as a safe, non-toxic nutritional supplement rich in proteins, carbohydrates, lipids, carotenoids, vitamins and trace elements. It holds great promise as a cheaper nutritional ingredient compared to those of animal origin for complete or partial replacement of protein in aquaculture. These ingredients, added as fish food additives, are expected to enhance the survival, and improve additional biotic indices (condition factor, growth rate etc) and biochemical/haematological parameters of the cultured fish. Within the framework of the proposed project, enzymes will be used in order to hydrolyze spirulina proteins and carbohydrates in order to generate bioactive peptides and oligosaccharides. Also, in order to enhance the oxidative stability of fish feed oils, natural antioxidants, such as ascorbic acid and hydroxytyrosol, will be enzymically conjugated to fish food lipids. The resulting bioactive ingredients will be incorporated into fish food pellets and their efficiency as feed for first breeding in seabass and seabream diet will be tested. Important health and fitness parameters, such survival, growth rate, morphology, and mobility of fish juveniles supplied with the newly generated functional fish foods will be evaluated and compared to conventional commercially available ones. Furthermore, the activity of digestive enzymes, the morphology of organs of the digestive system, and selected biochemical and haematological indices will be evaluated. Successful realization of the proposed research is expected to contribute greatly to the development of easily digestible foods of high nutritional value and oxidation stability. These novel fish superfoods will promote the growth, health, fitness and nutritional value of cultured fish and will contribute significantly to enhancing the efficiency and commercial success of tomorrow’s fisheries. Finally, the success of the proposed research will address –at least in part- the global problem of raw materials shortage (fishmeal, fish oil) in aquaculture.

Συμμετέχουν:

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Τμήμα Βιολογικών Εφαρμογών και Τεχνολογιών :

  1. Εργαστήριο Ζωολογίας 
  2. Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας 

Εθνικό Ιδρυμα Ερευνών

Εργαστήριο Βιολογίας, Φαρμακευτικής Χημείας και Βιοτεχνολογίας 

Αντικείμενο και Στόχοι του Έργου 

Η παρούσα ερευνητική πρόταση σκοπεύει στην ανάπτυξη καινοτόμων λειτουργικών υπερ-ιχθυοτροφών (fish superfoods) με θετικές επιπτώσεις στην υγεία, την ανάπτυξη και τη διατροφική αξία εκτρεφόμενων ειδών ιχθύων, όπως η τσιπούρα και το λαβράκι. Οι νέες ιχθυοτροφές θα είναι εμπλουτισμένες σε βιοδραστικά πεπτίδια και ολιγοσακχαρίτες προερχόμενα από το μικροφύκος Σπειρουλίνα (Arthrospira platensis), αλλά και με τροποποιημένα λιπίδια ιχθυοτροφών που θα χαρακτηρίζονται από αυξημένη σταθερότητα στην οξείδωση. 

Είναι γνωστό ότι η ανάπτυξη και η υγεία των εκτρεφόμενων ψαριών εξαρτάται από την ποιότητα των χρησιμοποιούμενων ιχθυοτροφών, η οποία με τη σειρά της σχετίζεται άμεσα με την ποιότητα των συστατικών που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τους, ιδιαίτερα στα πρώιμα στάδια της ζωής τους. Τα τελευταία χρόνια παρουσιάζεται όλο και περισσότερο η ανάγκη παραγωγής εναλλακτικών, βελτιωμένων ποιοτικά ιχθυοτροφών με βάση ασφαλή φυσικά συστατικά που θα συμβάλουν στην ανάπτυξη, υγεία και θα εξασφαλίζουν υψηλότερη επιβίωση και βελτιωμένα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Προς την κατεύθυνση αυτή, γίνονται προσπάθειες για την πλήρη ή μερική αντικατάσταση συστατικών ιχθυοτροφών από συστατικά που δεν προέρχονται από ιχθείς. 

Η Σπειρουλίνα, ένα κυανοβακτήριο γνωστό ως ασφαλές μη-τοξικό διατροφικό συμπλήρωμα πλούσιο σε πρωτε?νες, καροτενοειδή, βιταμίνες και ιχνοστοιχεία. Το ενδιαφέρον για πιθανές θετικές επιδράσεις στην υγεία οφείλεται κυρίως στην χημική της σύσταση, αφού ορισμένα κύρια βιοδραστικά συστατικά της, όπως η φυκοκυανίνη, η φυκοκυανοχολεΐνη, το γ-λινολενικό οξύ, κ.ά, έχουν ευεργετικά αποτελέσματα στη υγεία του καταναλωτή παρουσιάζοντας ισχυρές αντιοξειδωτικές και ανοσορυθμιστικές ιδιότητες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διατροφικό συστατικό σε σχέση με άλλα ζωικής προέλευσης για πλήρη ή μερική αντικατάσταση πρωτεΐνης σε υδατοκαλλιέργειες. Συστατικά της ως πρόσθετα σε ιχθυοτροφές μπορεί να συνεισφέρουν στη βελτίωση βιοχημικών και αιματολογικών παραμέτρων, την βελτίωση του μεταβολισμού και την μείωση της θνησιμότητας. Βιοδραστικά πεπτίδια από τη σπειρουλίνα που παράγονται κατόπιν ενζυμικής υδρόλυσης (πρωτεόλυση) έχουν ήδη βρεθεί να παρέχουν πλεονεκτήματα υγείας στους οργανισμούς στους οποίους χορηγούνται. 

Η οξειδωτική σταθερότητα των ιχθυοτροφών είναι εξαιρετικά σημαντική, για την ανάπτυξη, την υγεία και τη διατροφική αξία των ψαριών. Η χορήγηση οξειδωμένων ιχθυελαίων στα ψάρια μειώνει την αντίδρασή τους στο στρες, οδηγεί στην εμφάνιση σκελετικών παραμορφώσεων, ενώ εξασθενεί το ανοσοποιητικό τους σύστημα. Για να αποφευχθούν τα ανεπιθύμητα αποτελέσματα, χρησιμοποιούνται διάφορα συνθετικά αντιοξειδωτικά (ΒΗΤ, ΒΗΑ, αιθοξυκίνη κ.α). Ωστόσο, έχει αποδειχθεί ότι τα αντιοξειδωτικά αυτά μεταφέρονται στους μυς των ιχθύων και έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία τους. Η αντικατάσταση των συνθετικών αντιοξειδωτικών με φυσικά, που θα προέρχονται από φθηνές και ανανεώσιμες πηγές και θα συνδυάζουν και άλλες ωφέλιμες ιδιότητες για την υγεία των ψαριών, αποτελεί σημαντικό στόχο στην αναβάθμιση της ποιότητας των ιχθυοτροφών. 

Στα πλαίσια του έργου: 

  1. Θα παραχθούν νέα βιοδραστικά πεπτίδια και ολιγοσακχαρίτες από το μικροφύκος Σπειρουλίνα 
  2. Θα παραχθούν νέα τροποποιημένα λιπίδια ιχθυελαίων με αυξημένη ανθεκτικότητα στην οξείδωση μέσω σύζευξης με φυτικά αντιοξειδωτικά.
  3. Θα αναπτυχθούν νέες λειτουργικές ιχθυοτροφές εμπλουτισμένες με τα παραπάνω βιοδραστικά συστατικά, στοχεύοντας σε ευεργετικές επιδράσεις στην υγεία, την ανάπτυξη και τη διατροφική αξία των ιχθύων, θα κατοχυρωθεί η εμπορική χρήση τους με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, και θα διευρενηθεί η δυνατότητα μαζικής παραγωγής και εμπορικής αξιοποίησής τους.   

H ερευνητική πρόταση είναι απόλυτα εναρμονισμένη, στο σύνολό της, με τη στρατηγική της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την ασφάλεια, ποιότητα, προστασία της υγείας και του περιβάλλοντος και αναμένεται να συνεισφέρει στην ενίσχυση του κλάδου των υδατοκαλλιεργειών σε εθνικό και διεθνές επίπεδο. 

Το επιστημονικό δυναμικό του Τμήματος Βιολογικών Εφαρμογών & Τεχνολογιών (ΒΕΤ) έχει αναπτύξει ποικίλες δραστηριότητες τόσο στον τομέα της βασικής, όσο και της εφαρμοσμένης έρευνας, στις οποίες εκπαιδεύονται και αποκτούν εμπειρία οι προ- και μεταπτυχιακοί φοιτητές, οι υποψήφιοι διδάκτορες, καθώς και οι μετα-διδακτορικοί ερευνητές.

Τα ερευνητικά αντικείμενα των μελών ΔΕΠ και των εργαστηριακών τους ομάδων περιλαμβάνουν μελέτες σε ένα ευρύ φάσμα ερευνητικών περιοχών που αγγίζει όλα σχεδόν τα επίπεδα βιολογικής οργάνωσης, από τα βιομόρια και τις μοριακές/κυτταρικές διεργασίες έως τους οργανισμούς (προκαρυωτικούς και ευκαρυωτικούς), τους πληθυσμούς, τα οικοσυστήματα και το περιβάλλον. Κοινός στόχος όλων είναι η υψηλής ποιότητας έρευνα και η παραγωγή νέας γνώσης και τεχνολογικής καινοτομίας.

Συνυφασμένη με τις μελέτες αυτές είναι και η διαρκής προσπάθεια όλων των ερευνητικών ομάδων να συνδέσουν την έρευνά τους με παντός είδους εφαρμογές όπως την παραγωγή καινοτόμων προϊόντων και διαδικασιών. Αποδεικτικό αυτού είναι τα ανταγωνιστικά ερευνητικά προγράμματα με τα οποία έχουν χρηματοδοτηθεί ή χρηματοδοτούνται όλες οι ομάδες, ο αριθμός και η ποιότητα των ερευνητικών δημοσιεύσεων, καθώς και το πλήθος συνεργασιών που έχει αναπτυχθεί με άλλες ερευνητικές ομάδες, τόσο του Παν/μίου Ιωαννίνων, όσο και άλλων Ελληνικών και ξένων Πανεπιστημίων και Ερευνητικών Ινστιτούτων.

Τα εργαστηριακά μαθήματα του προγράμματος σπουδών διεξάγονται σε εργαστήρια του Τμήματος που έχουν διαμορφωθεί και λειτουργούν στα Κτίρια Ε2, Ε3, Ε4 και στο Μεταβατικό Κτίριο.

Το Τμήμα διαθέτει τα εξής εργαστήρια:

  • Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας (Κτήριο Ε2, Ισόγειο)
  • Βιοπληροφορικής (Μεταβατικό Κτήριο)
  • Βιοχημείας (Κτήριο Ε2, Ισόγειο)
  • Βιοτεχνολογίας (Κτήριο Ε2, 1ος όροφος)
  • Βοτανικής (Κτήριο Ε4, 1ος όροφος)
  • Γενετικής (Κτήριο Ε3, 1ος όροφος)
  • Διατήρησης της Βιοποικιλότητας (Μεταβατικό κτίριο, 1ος όροφος, Α234)
  • Ζωολογίας (Κτήριο Ε4, 1ος όροφος)
  • Μικροβιακής Οικολογίας (Κτήριο Ε4, 1ος όροφος)
  • Μοριακής Βιολογίας (Κτήριο Ε3, 1ος όροφος)
  • Μοριακής Οικολογίας & Γενετικής της Διατήρησης (Κτήριο Ε3, 1ος όροφος)
  • Νευροανοσολογίας (Κτήριο Ε4, Ισόγειο)
  • Οικολογίας
  • Περιβαλλοντικής Χημείας και Τεχνολογίας (Κτήριο Ε2, Ισόγειο)
  • Περιβαλλοντικών και Φυσικοχημικών Μελετών (Κτήριο Ε2, Ισόγειο)
  • Φυσιολογίας Ανθρώπου και Ζώων. (Κτήριο Ε2, 1ος όροφος)

Στα ίδια κτίρια έχουν οργανωθεί αίθουσες διδασκαλίας και γραφεία. Από τα βασικά μαθήματα του προγράμματος σπουδών το εργαστήριο του μαθήματος Αναλυτική Χημεία διεξάγεται σε εργαστήριο του Τμήματος Χημείας.

Για την ασφαλή και απρόσκοπτη λειτουργία των Εργαστηρίων κατά τη διάρκεια των φοιτητικών ασκήσεων ισχύουν οι παρακάτω κανονισμοί:

Α. Λειτουργία Εργαστηρίων

  • Οι ημέρες και ώρες των εργαστηριακών ασκήσεων καθορίζονται, σύμφωνα με το πρόγραμμα σπουδών, από τον αντίστοιχο διδάσκοντα.
  • Η ώρα προσέλευσης και αποχώρησης των φοιτητών πρέπει να τηρείται ακριβώς. Η αποχώρηση γίνεται μετά τη λήξη του χρόνου της άσκησης ή της ολοκλήρωσής της.
  • Δεν επιτρέπεται η απομάκρυνση των φοιτητών από το Εργαστήριο την ώρα της άσκησης εκτός, αν δοθεί άδεια από τον υπεύθυνο του Εργαστηρίου.

Β. Μελέτη, Εξέταση και Διεξαγωγή των Ασκήσεων

  • Απαραίτητη προϋπόθεση για την έκδοση των αποτελεσμάτων τμηματικών ή πτυχιακών εξετάσεων είναι η συμπλήρωση όλων των εργαστηριακών ασκήσεων που προβλέπονται από την ύλη του μαθήματος.
  • Ο αριθμός των επιτρεπόμενων απουσιών δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να ξεπερνά το 10% του αριθμού των εργαστηριακών ασκήσεων. Κάθε φοιτητής, του οποίου οι απουσίες ξεπερνούν το ποσοστό αυτό, θα υποχρεώνεται να επαναλάβει τις εργαστηριακές ασκήσεις την επόμενη χρονιά.
  • Κάθε ασκούμενος φοιτητής οφείλει να γνωρίζει το θεωρητικό μέρος της άσκησης, προετοιμαζόμενος κατάλληλα, εφόσον έχει ενημερωθεί προηγουμένως από το αρμόδιο προσωπικό του Εργαστηρίου.

Γ. Καθαριότητα και Τάξη στο Εργαστήριο

  • Για λόγους ασφαλείας και ομαλής λειτουργίας του Εργαστηρίου απαγορεύονται αυστηρά σε διδάσκοντες και διδασκόμενους το κάπνισμα και η κατανάλωση φαγητού και ποτών κατά τη διεξαγωγή των ασκήσεων. Οι φοιτητές επιβάλλεται να φορούν άσπρη ποδιά εργαστηρίου σε καλή κατάσταση, για να προφυλάγονται τα ρούχα τους από τις διαβρωτικές ουσίες και έχουν υποχρέωση να διατηρούν τις θέσεις τους και τα σκεύη καθαρά. Σε ορισμένες περιπτώσεις συνιστάται οι ασκούμενοι φοιτητές να φορούν προστατευτικά γυαλιά.• Η παράβαση των πιο πάνω επιφέρει κυρώσεις που μπορεί να κυμαίνονται από την απλή παρατήρηση μέχρι την απομάκρυνση από το Εργαστήριο. 
  • Οι φοιτητές εκτελούν μόνο πειράματα ή μετρήσεις που περιλαμβάνονται στο πρόγραμμα ή έχουν υποδείξει οι υπεύθυνοι του Εργαστηρίου.
  • Δεν επιτρέπεται η παρουσία ξένων προσώπων στα Εργαστήρια κατά την διάρκεια των ασκήσεων. Στην περίπτωση αυτή δεν συμπεριλαμβάνονται εκπρόσωποι συνδικαλιστικών οργάνων του Πανεπιστημίου που προβαίνουν σε σύντομες ανακοινώσεις.

Δ. Παραλαβή Υλικού και Αντιδραστηρίων

  • Τα όργανα και τα αντιδραστήρια για τις ασκήσεις χορηγούνται από το Εργαστήριο.
  • Τα γυάλινα σκεύη χρεώνονται στους ασκούμενους φοιτητές και σε περίπτωση απώλειας ο ασκούμενος φοιτητής υποχρεώνεται να τα αντικαταστήσει.

Υποκατηγορίες