Alimentos proteicos para animales acuáticos en la investigación nutricional y la acuicultura

Los peces suelen necesitar un nivel muy alto de proteínas para su mantenimiento y crecimiento. Los aminoácidos proporcionan la mayor parte de la energía a los peces de forma específica para cada tejido. En la producción acuícola se utiliza harina de pescado para suplir tales requerimientos en sus cultivos, haciéndose necesario evaluar fuentes proteicas alternativas para las especies acuáticas, con la finalidad de garantizar su sostenibilidad a largo plazo.

Tradicionalmente, la harina de pescado se ha incluido en altas concentraciones en las dietas de los peces carnívoros, a pesar de ser un ingrediente caro, cuyo costo ha aumentado continuamente debido a la mayor demanda asociada a la expansión de la acuicultura mundial. Además, no se debe olvidar que se trata de un recurso mundial finito y, por lo tanto, su uso como única fuente de proteína dietética para la producción de peces no es sostenible a largo plazo. El objetivo principal de este artículo es establecer que alimentos, no tradicionales, pueden ser utilizados como fuente de proteínas para animales acuáticos.

Desde 1912, un aminoácido (AA) se clasifica como nutricionalmente “esencial” (EAA) o “no esencial” (NEAA) en función del crecimiento y el balance de nitrógeno de los mamíferos. La síntesis de muchas sustancias de bajo peso molecular requiere AA, incluyendo los sintetizados por las células animales. Los AA funcionales se definen como aquellos que regulan las vías metabólicas clave para mejorar la salud, la supervivencia, el crecimiento, el desarrollo, la reproducción y la productividad de los organismos.

Altas necesidades de proteínas en la dieta del pescado

Los peces tienen una capacidad muy elevada para usar las proteínas en el alimento como fuente de energía. El hígado y los riñones de los peces suelen tener altas tasas de oxidación de AA. Además, la contribución de los AA a la satisfacción de sus necesidades energéticas es mayor y metabólicamente más eficiente que en los amíferos y las aves, ya que el amoníaco se excreta de manera directa de los peces al entorno sin requerir ATP. El uso de estos tres AA como principales fuentes de energía para los peces, es una explicación razonable de sus necesidades especialmente elevadas de proteínas alimentarias, las cuales desempeñan un papel importante en el crecimiento de los peces y en la producción de ATP.

Aminoácidos funcionales

Numerosos estudios demuestran que los AA proteinogénicos, no solo sirven como bloques de construcción para la síntesis de proteínas, sino que también desempeñan muchas otras funciones cruciales en el metabolismo y la fisiología de los animales, incluidas la regulación de la oxidación y la síntesis de ácidos grasos para reducir el exceso de acumulación de grasa blanca.

El glutamato es uno de los AA más abundantes en los alimentos acuáticos. También, es fisiológicamente importante para constituir proteínas debido a su estructura química, y la carga negativa del glutamato ayuda a estabilizar la estructura de las proteínas mediante la formación de enlaces iónicos.

“Los aminoácidos funcionales se definen como aquellos que regulan las vías metabólicas clave para mejorar la salud, la supervivencia, el crecimiento, el desarrollo, la reproducción y la productividad de los organismos.”

Además, el glutamato sirve como neurotransmisor excitador en el sistema nervioso central para inducir la ingesta de alimentos, al tiempo que promueve la síntesis de nucleótidos en el intestino y mejora la disponibilidad de los alimentos a base de harina de soja en peces como la trucha arco iris.

El glutamato deshidrogenasa (GDH) del hígado y del músculo blanco de los peces de colores muestra una actividad mucho mayor que la de otras deshidrogenasas y las enzimas del ciclo de los nucleótidos de purina. Además de la GDH, la glutamato-oxalacetato transaminasa (GOT) y la glutamato-piruvato transaminasa (GPT), cuyas actividades son generalmente elevadas en los tejidos animales (incluidos los peces), también participan en la degradación del AA (Tabla 1).

Acuicultura para el suministro de alimentos con proteínas de alta calidad

La harina de pescado se ha considerado tradicionalmente como un ingrediente con proteínas de alta digestibilidad para los alimentos acuícolas. Este alimento contiene altos niveles de proteínas, vitaminas y minerales, así como un perfil equilibrado de AA. Sin embargo, la pesca marina tiene un potencial máximo de unos 80 millones de toneladas al año.

Dada la rápida expansión de la acuicultura y los limitados recursos naturales para harina de pescado, junto con las elevadas necesidades de proteínas alimentarias de muchas especies de peces carnívoros/piscívoros de piscifactoría, el suministro mundial de harina y aceite de pescado no puede satisfacer la creciente demanda. Por lo tanto, habrá que reducir los niveles de inclusión de harina de pescado en los alimentos acuáticos.

Sustitución de la harina de pescado por fuentes proteicas alternativas

El costo de la alimentación constituye más de la mitad de los costos de explotación en la acuicultura intensiva. Además de la harina de pescado, entre las posibles fuentes para satisfacer las necesidades de proteínas de alta calidad de los peces de piscifactoría se encuentran las harinas vegetales, los productos de animales domésticos, las proteínas unicelulares y las proteínas de insectos.

Sin embargo, no se ha logrado desarrollar alimentos acuáticos sin harina de pescado para los peces carnívoros, sin comprometer su ingesta de alimentos, su crecimiento, el color de su piel o su salud.

“La harina de pescado es harina gruesa obtenida a partir de pescado fresco crudo o de partes de pescado mediante la cocción, el prensado, el secado y la molienda.”

Es un ingrediente, en extremo digerible, para los animales de granja y una excelente fuente de proteínas y ácidos grasos de alta calidad, así como de minerales y vitaminas altamente biodisponibles. El perfil equilibrado de forma adecuada de los EAA en la harina de pescado, la convierte en un suplemento proteico muy apreciado para los animales terrestres jóvenes en crecimiento.

El uso de harina de pescado en las dietas también puede aumentar el peso corporal, la ganancia diaria de peso y la ingesta de alimento de los pollos de engorde.

“Aunque la harina de pescado ha sido tradicionalmente la principal fuente de AA para los animales acuáticos, sus alternativas han atraído cada vez más la atención en la producción de alimentos para acuicultura.”

Además de la abundancia de AA como la arginina, la taurina, la metionina y la lisina, la harina de pescado cuenta con un olor atractivo para los peces del que carecen otras fuentes de proteínas. Asimismo, puede tener un mayor contenido de sustancias bioactivas, como el glutatión, en comparación con otras fuentes de
ingredientes proteicos.

Fuentes proteicas alternativas para sustituir la harina de pescado

La calidad de un alimento proteico depende de muchos factores, entre ellos (a) su capacidad para suministrar cantidades suficientes de todos los AA proteinogénicos, (b) su digestibilidad proteica, y (c) la
presencia de sustancias poco nutricionales o tóxicas. Aunque la harina de pescado ha sido tradicionalmente la principal fuente de AA para los animales acuáticos, sus alternativas han atraído cada vez más la atención en la producción de alimentos para acuicultura.

Entre los alimentos de origen vegetal para animales acuáticos se encuentran: harina de soja, harina de soja extruida, harina de soja fermentada, concentrados de proteína de soja, aislados de proteína de soja, proteína vegetal hidrolizada, trigo, proteína hidrolizada de trigo, harina de canola, harina de algodón, harina de cacahuete, harina de girasol, guisantes, arroz, granos de cervecero secos y granos de destilería secos.

“Algunos de estos productos contienen muchos factores no nutricionales. Los alimentos de origen animal para especies acuáticos se elaboran a partir de subproductos de pescado, aves de corral, cerdo, carne de vacuno e insectos.”

No obstante, las fuentes microbianas de alimentos proteicos incluyen la proteína de levadura y la proteína microbiana unicelular, las cuales tienen perfiles de AA más equilibrados a diferencia de la mayoría de las proteínas vegetales para la alimentación animal. Cabe destacar que los ingredientes de origen animal contienen pocos o ningún factor anti-nutricional y pueden utilizarse como fuente única de proteínas alimentarias o en combinaciones complementarias con fuentes de proteínas vegetales y microbianas.

Cultivo de peces para la investigación nutricional

El sistema de acuicultura de recirculación (SAR) es aquel en el que el agua se reutiliza parcialmente después de ser tratada. Este sistema se emplea para criar peces en tanques de interior porque les proporciona un entorno de vida controlable y estable (Figura 1).

Para mantener la salud de los peces, el SAR necesita un suministro continuo de agua limpia, con una temperatura y un nivel de oxígeno disuelto óptimos.

En comparación con los estanques abiertos, el uso de los SAR ofrece varias ventajas para los estudios de nutrición de los peces. Las condiciones del agua son fácilmente controlables y estables, minimizando el impacto de factores irrelevantes, de forma que el entorno vital de los peces no confundirá su respuesta a los tratamientos dietéticos.

“Cabe destacar que los ingredientes de origen animal contienen pocos o ningún factor antinutricional y pueden utilizarse como fuente única de proteínas alimentarias o en combinaciones complementarias con fuentes de proteínas vegetales y microbianas.”

Además, el SAR de interior es un sistema cerrado que facilita el manejo, la cosecha y la alimentación porque el sistema cría a los peces a una alta densidad sin comprometer su salud.

El sistema SAR puede reducir los riesgos derivados de las inclemencias del tiempo, la contaminación natural del agua y las enfermedades infecciosas, pero también tiene desventajas. El mantenimiento diario de los tanques con agua limpia requiere mucha mano de obra con elevados costos, limita el número de peces grandes o subadultos en un tanque, tiene un alto consumo de energía y genera emisiones de gases de efecto invernadero.

Resumen

Aunque la harina de pescado se ha utilizado tradicionalmente como fuente única o principal de AA en los alimentos compuestos para peces, existe una necesidad urgente de identificar fuentes proteicas alternativas para sostener la acuicultura mundial. Cada vez hay más pruebas de que los alimentos de origen vegetal y animal pueden sustituir con éxito a la totalidad o a la mayor parte de la harina de pescado en los alimentos acuáticos, dependiendo de las especies de peces. Los AA funcionales deben tenerse en cuenta a la hora de formular las dietas de los animales acuáticos (por ejemplo, peces, camarones y cangrejos) para mejorar su crecimiento, desarrollo, salud y productividad.

Este artículo es patrocinado por NRA

Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “PROTEIN-SOURCED FEEDSTUFFS FOR AQUATIC ANIMALS IN NUTRITION RESEARCH AND AQUACULTURE”, escrito por: SICHAO JIA – Texas A&M University, XINYU LI – Texas A&M University, WENLIANG HE – Texas A&M University, AND GUOYAO WU – Texas A&M University.
La versión original fue publicada en NOVIEMBRE de 2021 a través SPRINGER. Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1007/978-3-030-85686-1_12

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