The food and feed industry surpass their sustainable boundaries and global food security is one of society's biggest challenges today. Macroalgae of the genus Ulva have been identified as a suitable candidate for cultivation, with various applications within the food and feed industry. This work discusses the sustainability performance of Ulva cultivation and identifies the potential of Ulva species in southern Portugal for their use in the food and feed industry. It was tested, which species are available in different coastal and lagoon habitats and whether species identity or environmental conditions have a stronger effect on the seaweed’s protein content and fatty acid profile, to find out, whether the selection of one Ulva species is favorable over another for cultivation. Ulva species were collected at coastal and lagoon locations in southern Portugal and genetically identified, using the tufA gene sequences. Ulva rigida, Ulva flexuosa, Ulva fasciata, Ulva australis and Ulva compressa were identified as potential cultivation candidates. U. australis has not previously been reported in southern Portugal. Protein content in U. rigida sampled in coastal locations was higher (p < 0.01) compared to lagoon locations, but not different among species within the Ria Formosa (p = 0.363). Fatty acid profiles were not different across locations (p = 0.739). However, U. compressa had a higher PUFA content than U. rigida and U. fasciata within the Ria Formosa (p = 0.0245). Results suggest that U. compressa might be more a more suitable Ulva candidate for PUFA production and that protein content in seaweeds may be more susceptible to environmental conditions. In southern Portugal, Ulva is still an underexploited resource but has the potential to be part of the solution to overcome food security challenges in the future.A indústria de alimentos e rações supera os seus limites sustentáveis e, a segurança alimentar global, é um dos maiores desafios da sociedade hoje. Os sistemas de produção alimentar necessitam de novas soluções e de uma abordagem mais orientada para a sustentabilidade, garantindo produção de alimentos suficiente para as gerações futuras. Neste trabalho, o cultivo de algas é discutido como uma solução para os desafios enfrentados pelo atual sistema de produção alimentar e deverá ser inserido no contexto da sustentabilidade e no debate sobre as mudanças climáticas.
O primeiro capítulo introdutório fornecerá uma visão geral da composição bioquímica de algas marinhas e do uso de biomassa das mesmas na indústria de alimentos para animais, com foco no mercado europeu e no género Ulva. Ulva contém vários compostos benéficos, como aminoácidos essenciais (EAA), fibras alimentares, ácidos gordos polinsaturados (PUFAs), minerais e vitaminas. As altas taxas de crescimento das algas, a distribuição omnipresente, a sua alta capacidade de absorção de nutrientes, a composição da dieta e a tolerância a diferentes condições ambientais tornam estas algas em potenciais candidatas ao cultivo, atraente para a indústria de alimentos e rações. Atualmente, a produção de algas marinhas ocorre principalmente em países asiáticos e na Europa. Portugal não está listado entre os principais países produtores de algas, com pouca tradição de consumo de algas comestíveis (EUMOFA 2017; Soares et al. 2017). Em Portugal continental, a indústria da aquicultura costeira baseia-se principalmente no centro e na costa sul do país e é dominada pela produção de moluscos (50%), dourada, robalo e pregado (Ramalho & Dinis 2011). Diferentes parâmetros de cultivo afetam a taxa de crescimento e a composição química bruta de Ulva, portanto a seleção do ambiente de cultivo afeta o rendimento dos compostos-alvo. A literatura sugere que a composição bioquímica das algas marinhas não depende apenas do ambiente de cultivo, mas que as espécies podem mostrar alguma estabilidade no seu perfil nutricional, mesmo entre ambientes (Angell et al. 2015; Gosh et al. 2012).
O segundo capítulo revelou que o cultivo de algas marinhas se destaca das técnicas atuais de produção de alimentos em termos de desempenho e sustentabilidade. O facto de não haver necessidade de terra arável ou utilização de água doce para produção torna-se cada vez mais relevante, considerando a expectável escassez de água terrestre devido à sobrepopulação e ao aquecimento global. Os benefícios ecológicos do cultivo de algas marinhas são maiores em sistemas de cultivo aberto ou quando combinados com a produção de outras espécies em uma cultura multi-trófica integrada (IMTA), onde as preocupações ambientais associadas à aquacultura podem ser reduzidas. Considerando que, a pesca global está no seu limite sustentável e a produção de alimentos para animais é discutida de forma controversa, Ulva pode então ser considerada uma valiosa fonte de proteínas e PUFAs tonando-se um substituto sustentável da produção agrícola atual.
As condições de cultivo para Ulva podem ser otimizadas para obter rendimentos máximos de compostos-alvo para várias aplicações na indústria alimentar e de rações. O objetivo deste trabalho foca-se na identificação do potencial das espécies de Ulva no sul de Portugal, quer no seu uso na indústria alimentar, quer como um recurso mais sustentável em comparação com a produção alimentar existente atualmente. Para isso, testou-se se diferentes espécies ou condições ambientais têm um efeito mais pronunciado no conteúdo de proteínas e perfil de ácidos gordos nas algas marinhas, para descobrir se a seleção de uma espécie de Ulva é favorável em relação à outra para fins alimentares ou para produção de rações.
Diferentes espécies de Ulva foram recolhidas em locais costeiros e lagunares no sul de Portugal e identificadas geneticamente, usando o gene tufA. Ulva rigida, Ulva flexuosa, Ulva fasciata, Ulva australis e Ulva compressa foram as cinco espécies de Ulva identificadas. U. australis não foi relatada anteriormente na costa sul portuguesa.
As amostras foram analisadas quanto ao seu teor total de proteínas por combustão térmica. A quantidade de proteína total entre as espécies variou de 2.2% a 9.46% do peso seco (DW), com uma média de 4.35% para todas as espécies nos locais de amostragem costeiros e lagunares. Os números estão dentro, mas na extremidade inferior, do que foi relatado para as espécies de Ulva. Observou-se uma quantidade significativamente maior de proteína total em U. rigida amostrada em locais costeiros (p < 0,01) comparativamente aos locais de amostragem em lagoas, embora não existam diferenças significativas de proteína total entre as diferentes espécies da Ria Formosa (p = 0.336), suportando a hipótese de que o ambiente de cultivo tenha um efeito mais forte no perfil nutricional das algas do que na própria espécie.
Os perfis de ácidos gordos foram analisados por cromatografia gasosa - espectrometria de massa. O ácido palmítico (C16:0) foi o ácido gordo mais abundante em todas as espécies de Ulva, variando de 36.8% a 85.29% do total de ácidos gordos. Os ácidos gordos polinsaturados (PUFAs) mais abundantes foram o ácido linoleico (C18: 2n-6) e o ácido α-linoleico (C18:3n-3). Os ácidos gordos saturados (AGS) compuseram a maior proporção de ácidos gordos, seguidos por PUFA e MUFA. No entanto, ao comparar a quantidade de PUFA dentro de U. rigida nos locais de amostragem costeira e de lagoa, a diferença não foi significativa (p = 0.739), enquanto U. compressa apresentou um conteúdo de PUFA significativamente maior que U. rigida e U. fasciata na Ria Formosa (p = 0.0245). Não foram encontradas diferenças significativas entre os perfis de ácidos gordos entre os locais da U. rigida (p = 0.6713) nem entre as espécies da Ria Formosa (p = 0.1064). Os resultados sugerem que U. compressa pode ser a espécie mais adequada para produção de PUFA e que o teor de proteínas nas algas pode ser maioritariamente suscetível às condições ambientais, comparativamente à composição de ácidos gordos.
Neste trabalho, as espécies Ulva U. rigida, U. compressa, U.fasciata e U. flexuosa foram todas identificadas como um recurso promissor para o cultivo, diversificando e suplementando a atual produção alimentar de forma sustentável no sul de Portugal. Principalmente tendo em conta o cultivo em sistemas de aquacultura multi-trófica integrada (IMTA), uma abordagem de cultivo através da qual a produção de algas marinhas se torna mais económica, podendo acrescentar benefícios ambientais à indústria aquícola nesta região de Portugal. Os serviços de ecossistemas fornecidos através do cultivo em sistema aberto podem ajudar a manter ecossistemas saudáveis no sul de Portugal
