Sea Cucumber of north Atlantic: Approach to the potential of new sea resource

Abstract

Sea cucumber is a marine resource that is little or not used in portuguese and European diet, in contrast to what happens in asia, where these animals play an important role as a food resource (high nutritional value) and also in traditional medicine (as a nutraceutical important source). So, sea cucumbers have been subjected to more extensive research all over the world. The value of the sea cucumber as a potential marine resource in Portugal and Europe, was the main goal of this thesis, as a contribution to generate initial data on the nutritional and nutra- ceutical quality of the species present on the portuguese coast. It is repported four species with commercial value existing in Portugal, namely Holothuria arguinensis, Holothutia forskali, Ho- lothuria mammata and Parastichopus regalis. This thesis evaluated all of them distributed along Sesimbra coast (blue coast) using scuba diving to collect the samples. In general, the results showed relevant data similar to the Asian species. The level of protein, carbohydrate, ash, mi- nerals and total lipids showed an important source of proteins, high mineral content (high amount of ash) and with a low lipid content (prevailing PUFA) both in summer and winter seasons. Bioaccessibility of mineral nutrients and contaminants was carried out using an in vitro simulation of human digestion. This was carried out summer and winter to verify whet- her the absorption is influenced by seasonality. The first step to evaluate bioactive compounds (antioxidant and anti-inflammatorycompounds with special focus on polyphenolic substan- ces) was to analyze the best extraction method using different types of solvents. The second step was to compare the bioactive activity of sea cucumbers with another group of animals (tunicates). The third step was to test the same extracts for their ability to promote bone for- mation and mineralization in zebrafish (Danio rerio). Once the best method of extraction and the bioactive compounds present had been identified, the fourth and final step was to assess whether there is variation in these compounds across different types of tissue (muscle band, body wall, respiratory tree, intestine and gonads). As for the risks associated with the consumption of sea cucumber, the content of contaminating elements present in each species in the different types of tissue and throughout the year (spring, summer, autumn and winter) was evaluated. The results of the different chapters provide a significant contribution to the nutrition and nutraceutical value of these four Portuguese sea cucumbers as a future functio- nal food for the Portuguese population in a sustainable way.

O pepino-do-mar é um recurso marinho pouco ou nada utilizado na alimentação por- tuguesa e europeia, ao contrário do que acontece na Ásia, onde estes animais desempenham um papel importante como recurso alimentar (alto valor nutritivo) e também na medicina tra- dicional (como importante fonte nutracêutica). Assim, os pepinos-do-mar foram submetidos a pesquisas mais extensas em todo o mundo. A valorização do pepino-do-mar como potencial recurso marinho em Portugal e na Europa, foi o principal objetivo desta tese, como contributo para a geração de dados iniciais sobre a qualidade nutricional e nutracêutica das espécies pre- sentes na costa portuguesa. São reportadas quatro espécies com valor comercial existentes em Portugal, nomeadamente Holothuria arguinensis, Holothutia forskali, Holothuria mammata e Pa- rastichopus regalis. Esta tese avaliou todas essas espécies distribuídas ao longo da costa de Se- simbra (blue coast) utilizando mergulho para recolher as amostras. Em geral, os resultados mostraram dados relevantes semelhantes às espécies asiáticas. Todas as espécies analisadas são importantes fontes de proteínas, possuem elevado teor de minerais (elevada quantidade de cinzas) e baixo teor de lipídios (PUFA predominante) tanto no verão quanto no inverno. A bioacessibilidade de nutrientes minerais e contaminantes foi realizada usando uma simulação in vitro da digestão humana. Essa etapa foi realizada no verão e inverno para verificar se a absorção é influenciada pela sazonalidade. O primeiro passo para avaliar compostos bioativos (compostos antioxidantes e anti-inflamatórios com foco especial em substâncias polifenólicas) foi analisar o melhor método de extração usando diferentes tipos de solventes. O segundo passo foi comparar a atividade bioativa dos pepinos-do-mar com outro grupo de animais (tu- nicados). A terceira etapa foi testar os mesmos extratos quanto à sua capacidade de promover a formação e mineralização óssea em zebrafish (Danio rerio). Uma vez identificado o melhor método de extração e os compostos bioativos presentes, a quarta e última etapa foi avaliar se há variação desses compostos em diferentes tipos de tecidos (banda muscular, parede corporal, árvore respiratória, intestino e gônadas). Quanto aos riscos associados ao consumo de pepino-do-mar, o teor de elementos contaminantes presentes em cada espécie nos diferen- tes tipos de tecido e ao longo do ano (primavera, verão, outono e inverno) foi avaliado. Os resultados dos diferentes capítulos fornecem um contributo significativo para a nutrição e va- lor nutracêutico destas quatro espécies de pepinos-do-mar como futuro alimento funcional para a população portuguesa de forma sustentável.