Sistemas intensivos são cada vez mais utilizados em espécies de crescente importância econômica, tal é o caso da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus), considerada uma espécie consolidada na aquicultura global e a mais importante na piscicultura brasileira. Na região Sul do país, principalmente, ocorrem alterações fisiológicas nos peixes quando há diminuição na temperatura da água nos meses de inverno, o que pode facilitar a ocorrência de doenças, e uma solução potencial para diminuir os distúrbios fisiológicos no animal é o uso de aditivos prebióticos como βglucana e mananoligossacarídeos (MOS), que podem reforçar o sistema imune do peixe sob baixa temperatura da água. Em este estudo foram utilizados 180 juvenis de tilápia distribuídos aleatoriamente em 12 viveiros experimentais com temperatura média de 18,32 ± 1,83ºC, compondo um delineamento em inteiramente casualizado com três repetições, para avaliar as dietas: controle, sem suplementação de prebióticos (DC), 0,2% MOS de inclusão (DM), 0,2% β-glucanas de inclusão (DG) e 0,1% MOS + 0,1% β-glucanas de inclusão (DMG). Os peixes foram alimentados duas vezes ao dia (10h00m e 17h00m) por 90 dias. O desempenho produtivo, parâmetros hematológicos, imunológicos, e morfologia intestinal foram avaliados. O ganho de peso, índice de conversão alimentar, taxa de crescimento especifico e fator de condição não foram influenciados pelas dietas, o consumo da ração foi significativamente inferior com DG (P<0,05) quando comparado com DC. Não houve alterações na hematologia ou na bioquímica sanguínea (P>0,05) devido à inclusão de prebióticos na dieta. O nível de lisozima no soro foi aumentado por DM (P<0,05), no caso da lisozima no muco, foi aumentada pelos tratamentos DM e DG (P<0,05), quando comparados a DC. A maior resposta na atividade respiratória dos leucócitos foi observada em peixes alimentados com DMG (P<0,05). A função fagocitária dos leucócitos e o comprimento da altura das vilosidades intestinais foram maiores (P<0,05) nos peixes que receberam suplementos prebióticos quando comparados
com os peixes que receberam DC. A suplementação dietética com 0,2% de MOS e 0,1% de MOS + 0,1% de β-glucanas modulam positivamente a resposta imune não especifica e a morfologia intestinal, também, a inclusão de 0,2% de β-glucanas na dieta melhoram a estrutura intestinal da tilápia do Nilo mantida a baixa temperatura da água por 90 dias.