Evaluación de la mineralización en mandíbula y diente de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) mediante microscopía electrónica de barrido de presión variable acoplada a detector de espectroscopía de rayos X de energía dispersiva / Evaluation of mineralization in jaw and teeth of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) using variable pressure scanning electron microscopy coupled to energy-dispersive X-ray spectroscopy detector

RESUMEN: En salmonicultura se utilizan imágenes de rayos X, para evaluar la columna vertebral y las aletas, pero estas no permiten cuantificar los minerales que constituyen el hueso, para esto se utilizan otras técnicas que son destructivas. La Microscopía Electrónica de Barrido de presión variable (VP SEM) acoplada al detector espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDX) acoplado, nos permite analizar la microestructura y a la vez determinar elementos químicos, porcentaje y distribución presentes en puntos específicos en una muestra. Se utilizaron 5 truchas control y 5 con deformidad mandibular, de agua dulce en etapa de smolt, se analizó la estructura y mineralización del hueso, se eligieron en promedio 6 puntos de cuantificación por región de interés y se analizaron mediante Microscopía Electrónica de Barrido (VP SEM-EDX). Los datos obtenidos muestran porcentaje en masa de Ca promedio en hueso articular de truchas fueron de 8.07 % y de 14.48 % en truchas con deformidad mandibular y control respectivamente y el porcentaje en masa promedio de P es de 4.07 % y 7.60 %, en truchas con deformidad mandibular y control respectivamente. Se identificó además otros elementos presentes en la muestra como Mg, Na, C, O, N, S, F, Zn, Al y Fe, con especial interés en el aumento de carbono en las muestras analizadas con deformidad mandibular y la presencia de aluminio en todas las muestras. La Técnica de VP SEM-EDX, permite evaluar de forma directa, sin destrucción de la muestra y con una preparación mínima de la muestra. En el hueso, la aplicación más frecuente de SEM-EDX es la medición del contenido de Ca y P y la relación que existe entre estos elementos Ca/P, en la muestra. Paralelamente la técnica nos permite la detección de otros microelementos provenientes del agua o de la alimentación y que eventualmente pueden provocar alteraciones en los peces, confirmando la hipótesis que el microanálisis elemental tiene utilidad para la salmonicultura.

SUMMARY: In salmon farming systems, X-ray images are used to evaluate the spine and fins, but these do not allow quantifying the minerals that make up the bone, for different techniques that are destructive are used. Variable Pressure Scanning Electron Microscopy (VP SEM) coupled to an Energy Dispersive X-ray spectroscopy detector (EDX), allows us to analyze the microstructure and at the same time determine chemical elements, percentages, and distribution present at specific points in a sample. Five control and five jaw deformity trout, from freshwater and in the smolt stage were used. The structure and mineralization of the bone were analyzed, an average six quantification points were chosen per region of interest (ROI) and then they were analyzed by Scanning Electron Microscopy (VP SEM-EDX). The data obtained have shown the average mass percentage of calcium in trout joint bone was 8.07 % and 14.48 % in jaw deformity and control trout, respectively; and the average mass percentage of phosphorus is 4.07 % and 7.60 %, in jaw deformity and control trout, respectively. Other elements present in the sample were also identified, such as magnesium, sodium, carbon, oxygen, nitrogen, sulphur, fluorine, zinc, aluminium, and iron, with special interest the increase of carbon in the analyzed samples with mandibular deformity and the presence of aluminum in all samples. The VP SEM-EDX Technique allows direct evaluation, without destruction of the sample and with minimal sample preparation. In bone, the most frequent application of SEM-EDX is the measurement of the content of calcium (Ca) and phosphorus (P) and the relationship that exists between these elements, calcium/phosphorus (Ca/P), in the sample. At the same time, the technique allows us to detect other microelements from water or food that can eventually cause alterations in fish, confirming the hypothesis that elemental microanalysis is useful for salmon farming.

Toxicity of Zinc at sublethal exposure to rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / Toxicidad de zinc por exposición subletal en trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) / Toxicidade por exposição ao zinco em trutas arco-íris (Oncorhynchus mykiss)

Abstract Zinc (Zn), can alter different physiological processes in fish such as growth and serum parameters. The objective of this study was to investigate the toxicity of Zn on sublethal exposure to rainbow trout (Oncorhnychus mykiss). Fish exposed to higher levels of Zn grew slower than fish exposed to lower levels of Zn. Weight gain and SGR (Specific Growth Rate) decreased linearly as the Zn level in the water increased. The CF (Condition factor) of fish grown in water with a high concentration of Zn also decreased significantly compared to the low concentration of Zn, whereas the Food Conversion Ratio (FCR) increased with the concentration of Zn in water. Both AST (Aspartate Transaminase) and ALT (Alanine Transaminase) activities were significantly altered by Zn and showed a linear pattern and decreased after 30 days, while ALP (Alkaline Phosphatase) levels showed a remarkable increase from a mean level of control. This study suggests that biochemical parameters of growth and serum could be used as important and sensitive biomarkers to monitor heavy metal toxicity on fish health status.

Resumen TZinc (Zn), puede alterar diferentes procesos fisiológicos en peces, tales como, el crecimiento y los parámetros séricos. El objetivo de este estudio fue investigar la toxicidad de Zn en la exposición subletal de la trucha arco iris (Oncorhnychus mykiss). Los peces expuestos a niveles más altos de Zn crecieron más lentamente que los peces expuestos a niveles más bajos de Zn. El aumento de peso y la SGR (tasa de crecimiento específica) disminuyeron linealmente a medida que aumentó el nivel de Zn en el agua. El CF (factor de condición) de los peces cultivados en agua con una alta concentración de Zn, también disminuyó significativamente en comparación con la baja concentración de Zn, mientras que el índice de conversión de alimentos (FCR) aumentó con la concentración de Zn en el agua. Las actividades AST (Aspartate Transaminase) y ALT (Alanine Transaminase) fueron significativamente alteradas por el Zn y mostraron un patrón lineal y disminuyeron después de 30 días, mientras que los niveles de ALP (Fosfatasa Alcalina) mostraron un aumento notable desde un nivel medio de control. Este estudio sugiere que los parámetros bioquímicos de crecimiento y suero podrían usarse como biomarcadores importantes y sensibles para controlar la toxicidad de metales pesados en el estado de salud de los peces.

Resumo O TZinc (Zn) pode alterar diferentes processos fisiológicos em peixes, como parámetros de crescimento e soro. O objetivo deste estudo foi investigar a toxicidade do Zn na exposição subletal à truta arco-íris (Oncorhnychus mykiss). Os peixes expostos a níveis mais altos de Zn cresceram mais lentamente do que os peixes expostos a níveis mais baixos de Zn. O ganho de peso e a SGR (Taxa de Crescimento Específico) diminuíram linearmente à medida que o nível de Zn na água aumentou. O CF (fator de condição) de peixes cultivados em água com alta concentração de Zn também diminuiu significativamente em comparação com a baixa concentração de Zn, enquanto a tax on de conversão alimentar (FCR) aumentou com a concentração de Zn na água. As atividades de AST (Aspartate Transaminase) e ALT (Alanine Transaminase) foram significativamente alteradas pelo Zn e mostraram um padrão linear e diminuíram após 30 dias, enquanto os níveis de ALP (Fosfatase Alcalina) mostraram um aumento notável em relação ao nível médio de controle. Este estudo sugere que parâmetros bioquímicos de crescimento e soro podem ser usados como biomarcadores importantes e sensíveis para monitorar a toxicidade de metais pesados no estado de saúde dos peixes.

Effect of temperature on the expression of IFN-1 (α), STAT-1 and Mx-1 genes in Oncorhynchus mykiss (Salmoniformes: Salmonidae) exposed with the virus of the infectious pancreatic necrosis (IPNV) / Efecto de la temperatura sobre la expresión de genes IFN-1(α), STAT-1 y Mx-1 en alevines de trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss (Salmoniformes: Salmonidae) expuestos al el virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV)

The infectious pancreatic necrosis (IPNV) is the causative agent of an acute illness well characterized in salmonids worldwide. Clinical signs and mortality rates are dependent on several factors such as the viral dose, the age of the fish, the water temperature, among others. An experimental study was conducted to measure the effect of temperature on the gene expression profile of IFN-1(α), STAT-1 and Mx-1 in rainbow trout fry, exposed to IPNV. Fry (n=198) were exposed at 8, 12 and 16°C, and samples were taken for 21 days to determine the virus titer and gene expression. In the first 11 days the greatest viral titer was recorded at 8°C compared with the values obtained at 12 and 16°C. At 8°C, there was a significant increase on day 4 of mRNA Mx-1 (t-test, p<0.05), time in which the viral titer began to decrease. Furthermore, as the viral titer increased, STAT-1 and Mx-1 (r=0.91) and (r=0.96) increased, respectively. The animals were able to recover from day 4 from some of the symptoms of IPN. Clinical disease was developed only in fish exposed to 12°C and all died between days 6 and 14, despite the highly significant increase shown in the average expression level of Mx-1, compared with the values recorded at 8°C and 16°C (Tukey, p<0.0001). Additionally, the expression profiles of IFN-1(α) and STAT-1 decreased completely (~0.016) and (~0.020 times) on day 7. The highest expression level of IFN-1(α), occurred at 16°C (Tukey, p<0.0005). Fry exposed at 16°C were normal during the experiment. IFN-1(α) possibly generated a protector effect from day 2 when they showed a significant expression increase compared with the results at 8°C and 12°C (t-student, p<0.0001); however, STAT-1 was not significantly affected by temperature, although the highest average expression value was recorded at 16°C. Our research supports the expression of relevant anti-viral response genes as IFN-1(α), STAT-1 and Mx-1 are physiologically modulated by the water temperature, directly influencing the development of the IPN disease in rainbow trout.

El virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV) es el agente etiológico de una enfermedad aguda bien caracterizada en salmónidos alrededor del mundo. Los signos clínicos y la tasa de mortalidad dependen de varios factores tales como la dosis viral, la edad del pez y la temperatura del agua, entre otros. Un estudio experimental se llevó a cabo para medir el efecto de la temperatura sobre el perfil de expresión génica de IFN-1(α), STAT-1 y Mx-1 en alevines de trucha arcoíris expuestos con IPNV. Los alevines (n=198) fueron expuestos a 8, 12 y 16°C, y se tomaron muestras durante 21 días para determinar el título viral y la expresión génica. En los primeros 11 días el mayor titulo viral se registró a 8ºC en comparación con 12 y 16. A 8°C, existió un incremento significativo en el día 4 del ARNm de Mx-1 (t-test, p<0.05), momento en que el título viral empezó a disminuir. Además conforme el título viral aumentaba, también STAT-1 y Mx-1 aumentaron (r=0.91) y (r=0.96) respectivamente. Los animales fueron capaces de recuperarse desde el día 4 de algunos de los síntomas de IPN. La enfermedad clínica se desarrolló únicamente en peces expuestos a 12°C y todos murieron entre el día 6 y 14, a pesar del incremento altamente significativo mostrado en el nivel promedio de expresión de Mx-1 a 12°C, comparados con los valores registrados a 8 y 16°C (Tukey, p<0.0001). Además los perfiles de expresión de IFN-1(α) y STAT-1 decrecieron el día 7 completamente (~0.016) y (~0.020) veces, respectivamente. El nivel de expresión promedio más alto de IFN-1(α) se registró a 16°C (Tukey, p<0.0005). Los alevines expuestos a 16°C se mostraron normales durante el experimento. IFN-1(α) posiblemente generó un efecto protector desde el día 2 cuando mostró un aumento significativo en comparación con los resultados a 8 y 12°C (t-student, p<0.0001); sin embargo, STAT-1 no fue afectado de manera significativa por la temperatura, aunque el más alto valor de expresión promedio se registró a 16°C. Nuestra investigación confirma que la expresión de genes relevantes de respuesta antiviral como IFN-1(α), STAT-1 y Mx-1 son fisiológicamente modulados por la temperatura del agua, influyendo directamente en el desarrollo de la enfermedad de IPN en trucha arcoíris.

Desarrollo de una formulación de paté a base de descartes de pulpa de trucha arcoiris (Oncorhynchus mykiss) / Development of a paté formulation basis on rainbow trout discards

Se desarrolló una formulación optimizada de paté utilizando descartes de pulpa de trucha arcoiris utilizando la metodología Taguchi teniendo en cuenta que sus beneficios sobre la salud lo convierte en una alternativa viable interesante como un producto con características funcionales para ayudar a los consumidores a tener un estilo de vida saludable. El proceso de optimización se llevó a cabo en dos etapas. Primero se ocupó el arreglo ortogonal L(8)2(7) con 7 variables independientes para seleccionar los factores de control que tuvieran un efecto significativo sobre la calidad sensorial (C.S.) quedando finalmente seleccionadas: ají merken, cloruro de sodio, manteca vegetal junto con el arreglo ortogonal L(9)3(4) .Las respuestas de C.S. fueron sometidas a un análisis estadístico de diferencias de magnitud de promedios y análisis de varianza (ANOVA) determinándose que los factores que influyeron significativamente (p2/Kg. grasa respectivamente, ambos inferiores a los máximos permitidos por la reglamentación chilena. Con respecto a la aceptabilidad del producto fue de 91% y el 87% de los encuestados estaría dispuesto a comprarlo.

An optimized formulation of pate was developed using rainbow trout discard with the employment of Taguchi methodology, taking into account that the health-promoting benefits of this resource makes it a viable alternative as a functional foods to help consumers to get a healthy lifestyle. The optimization process utilizing Taguchi methodology was carried out in two phases. First, an orthogonal array L(8)2(7) with seven independent variables was chosen to select the control factors with a significant effect on the sensory quality (SQ). As a result, the following independent variables were selected: merkén pepper, sodium chloride, vegetal lard and margarine. In the second stage the L(9)3(4) orthogonal array was used. Data were analysed using differences between average values of factors according working levels, and also ANOVA, summing up that merken pepper, sodium chloride and margarine showed a significant effect (p>0.05) on the SQ. Best combination turned to be: merkén 0.7%, sodium chloride 1.3%, vegetal lard 5.2% and margarine 5.2%. Among the chemical characteristics highlighted protein 13.8%, lipid 10.21%, caloric density 175 Kcal/100g and colesterol 46mg/100g. Shelf life study during a period of time of 6 weeks at 5ºC expressed as mesophyl aerobic count (MAC) and peroxide index were 1.6E+0.4 ufc/g and 8.44 meq O2/Kg respectively, both characteristics lower than the maximum limits allowed for chilean regulations. Concerning to the acceptability of the optimized product the hedonic test showed 91% approval and also 87% of consumers would be well disposed to buy this product.