BIOMASA

Uso de la biomasa de fermentación de treotina como una alternativa de remplazo de la harina de pescado en dietas libres de pescado para Litopenaeus vannamei en etapa juvenil: Efectos en el rendimiento de crecimiento y digestibilidad aparente

Los altos precios y la poca disponibilidad de recursos impulsan la búsqueda de alternativas para el desarrollo de dietas para suplir las demandas nutricionales y sostenibles destinadas a la industria acuícola. Este estudio arroja resultados prometedores en la formulación de dietas libres de pescado para la cría del Litopenaeus vannamei.


La harina de pescado (FM, por sus siglas en inglés) ha sido restringida en la alimentación del camarón por su alto precio y poca disponibilidad. Sin embargo, todavía se usa en un rango de al menos 10-12%, ya que no se han encontrado fórmulas eficientes, debido a factores antinutricionales o mala digestibilidad de algunas fuentes alternativas (Hua et al., 2019).

“En este sentido, el uso de alimentos de subproductos bacterianos de la industria de la alimentación es prometedor, con la ventaja de no tener que competir con la nutrición humana o el uso de la tierra en la agricultura.”


Además, la industria de fermentación bacteriana muestra una rápida expansión, principalmente por la calidad de la dieta de la población mundial (Jones et al., 2020; Sharif et al., 2021).


Como parte de esta industria, la treonina se biosintetiza por la fermentación de Escherichia coli, generando biomasa residual con alto contenido de proteína cruda (CP, por sus siglas en inglés) y un atractivo perfil de aminoácidos (AA), en comparación con FM, que ha sido aplicada con éxito en la producción animal (Almeida et al., 2014).

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El primer informe del uso de biomasa de fermentación de treonina (threonine fermentation biomass, TFB) en dietas animales fue en lechones destetados. Los resultados mostraron una mayor digestibilidad aparente de CP y AA esencial en comparación con FM, excepto para triptófano (Almeida et al., 2014).


En organismos acuáticos, Rhodes et al. (2015) reportaron un remplazo total de FM por TFB, sin comprometer el rendimiento de crecimiento en pompano Trachinotus carolinus de Florida.

“Rosales et al. (2017) encontró que TFB puede sustituir hasta en un 30% la proteína que proviene de FM y la harina de soya (50/50%) sin afectar el rendimiento del crecimiento de la corvina roja Sciaenops ocellatus.”


Recientemente, el uso de TFB fue evaluado en combinación con levadura seca en dietas para salmón Atlántico (Salmo salar), sin registrar ningún efecto en el rendimiento de crecimiento, cuando la inclusión fue mantenida por debajo de 15% (Burr et al., 2020).


Qiu y Davis (2018) evaluaron dos procesos de secado de TFB: por atomización y anillo, en el camarón blanco del Pacifico, Litopenaeus vannamei. El primero, produce un tamaño de partícula ligero y fino; mientras que el segundo resulta en un producto granular que aporta un mejor crecimiento del camarón.

“Los autores concluyeron que el TFB granular pudiera emplearse hasta en un 12% en las dietas de camarón, como un sustituto de la soya y las proteínas de maíz concentradas, sin comprometer su crecimiento.”


A pesar de los resultados optimistas, la digestibilidad aparente de dietas incluyentes de TFB como remplazo total de FM no ha sido comprobado para L. vannamei.


Por tanto, el objetivo de este estudio es evaluar los efectos en la digestibilidad aparente y el rendimiento en el crecimiento de esta especie, con el uso de TFB como una fuente alternativa proteica para remplazar FM en su dieta.

Metodología

Se formularon cuatro dietas isoproteicas e isolipídicas con contenidos de 350 g kg−1 de CP y 75 g kg−1 de lípido crudo. Todas las dietas libres de aceite de pescado, y con sebo de res y DHA Natur™ como principales fuentes de lípidos.


El anillo seco TFB se produjo con E. coli, se empleó harina de pescado, subproducto avícola y harina de soya como principales fuentes de proteínas. La diferencia entre las dietas experimentales fue la inclusión de cuatro niveles de TFB como remplazo de FM (g kg−1):


(1) control: 0;


(2) bajo: 35.9 (L-TFB);


(3) medio: 71.8 (M-TFB);


(4) alto: 107.7 (H-TBF).


La composición de estas dietas se muestra en la Tabla 1 y su composición proximal y perfil de AA en la Tabla 2.

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Las dietas experimentales se elaboraron en las instalaciones del Instituto de Investigaciones Oceanológicas de la Universidad Autónoma de Baja California (IIO– UABC, Ensenada, México) siguiendo los protocolos internos previamente descritos por Araújo et al. (2019).


Los camarones se adquirieron en un criadero comercial (Maricultura del Pacífico, Mazatlán, Sinaloa, México) y se criaron en las instalaciones del IIO–UABC, hasta que alcanzaron una talla adecuada para iniciar el experimento de digestibilidad (4.94 ± 0.34 g).

“El ensayo se desarrolló durante 42 días con las cuatro dietas experimentales, en grupos por triplicado y 60 juveniles distribuidos al azar en 12 tanques circulares de 20 l, 5 camarones por tanque, conectados a un biofiltro con un sistema de recirculación.”


Los parámetros de calidad del agua se monitorearon dentro del rango recomendado para crecimiento de camarón (Wyban et al., 1995; Van Wyk y Scarpa, 1999). Los parámetros de temperatura del agua, salinidad y oxígeno disuelto se monitorearon a diario, midiéndose cada semana los niveles de amonio total, nitrito, nitrato, alcalinidad y pH.

Una vez a la semana, se aireó el agua municipal, con la finalidad de eliminar cloruros y, luego, añadida al RAS para compensar pérdidas de agua por evaporación. También, se agregó bicarbonato de sodio hasta alcanzar 120 mg CaCO3/´l.

“Los camarones se alimentaron cuatro veces al día (09:00, 11:30, 14:00 y 16:30 h) hasta 8% de la biomasa total, ajustando diariamente según el consumo de alimento aparente.”


Los camarones se aclimataron a las dietas experimentales durante una semana, antes de la recolección de heces. Las heces se tomaron por medio de sifón cuatro veces al día, siguiendo la metodología de Cruz-Suárez et al. (2009).


A las 08:00 h, las heces se sifonaron y descartaron. Luego, se recolectaron dos horas después de las raciones de las 09:00, 11:30 y 14:00 h. Las heces se lavaron cuidadosamente con agua destilada, se agruparon por tanque en tubos falcon y se almacenaron a -18°C.

“Se determinó la digestibilidad de la materia seca y de la proteína usando cenizas insolubles en ácido como marcador interno.”


El contenido relativo de cenizas insolubles en ácido, en el alimento y las heces, se analizaron por gravimetría, después de hervir las muestras minerales en 2N HCl y quemar nuevamente, de acuerdo con la metodología descrita por Barreto-Curriel et al. (2019).


El cálculo de las cenizas insolubles en ácido (AIA) contenidas en el alimento y en las heces se realizó a partir de la fórmula: AIA (/% ) = [((peso + ceniza, g) − (peso filtrado, g)) ∕muestra (peso seco, g)] ∗ 100.


El coeficiente de digestibilidad aparente (ADC, por sus siglas en inglés), de la materia seca (ADMD) y proteína (APD) en las dietas y los ingredientes (FM y TFB) se evaluaron de acuerdo con el principio de sustitución reportado por Cruz Suárez et al. (2007).

Resultados


Al final del ensayo, los camarones sobrevivientes de cada tanque se contaron y pesaron de manera individual, con una precisión de 0.01 g, con la finalidad de determinar el peso final (g), la tasa de crecimiento específica (SGR, % día−1), la tasa de crecimiento semanal (WGR, g semana−1), la tasa de conversión alimenticia (FCR) y supervivencia (%).


Se tomaron muestras de los músculos para el análisis de composición proximal. También se diseccionó y pesó el hepatopáncreas para determinar el índice hepatosomático (HSI, por sus siglas en inglés).

“La composición proximal de las dietas experimentales y las heces de camarón se determinó en muestras por triplicado, de acuerdo con lo establecido por la AOAC (2015). “


Las muestras se secaron a peso constante (24 h aproximadamente). Una submuestra se calcinó en un horno de mufla a 550°C durante 6 h para estimar el contenido de cenizas. La proteína cruda se analizó mediante el método micro-Kjeldahl (UDK 129, Velp, Italia) para determinar el contenido de nitrógeno y convertirlo en proteína cruda (%N × 6.25).


El análisis de lípidos se realizó por el método Soxhlet, utilizando éter de petróleo como vehículo. Los coeficientes aparentes de digestibilidad de materia seca y proteína de TFB y FM se compararon usando una prueba t de Student.


Todos los análisis estadísticos se ejecutaron a un nivel de significación de p < 0.05. El TFB mostró alta digestibilidad aparente de materia seca en comparación con FM, en cambio, no se observaron diferencias significativas en digestibilidad proteica (Tabla 3).

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En cuanto a las dietas, los resultados demuestran que la proporción de ingredientes (FM:TFB) afectó su digestibilidad aparente, ya que la materia seca y la proteína fueron más digeribles para los camarones en una relación 40:71,8 g kg−1 (M-TFB) (Tabla 4).

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La digestibilidad de la proteína está directamente afectada por el tipo de fuente de los ingredientes (Córdova-Murueta y García-Carreño, 2002).


La tripsina es la enzima digestiva más crucial en camarones (Tidwell y Allan, 2001), con una alta afinidad para dividir los enlaces terminales de lisina y arginina (Arias et al., 2018). La dieta control conteniendo 12% de TM que fue sustituida por diferentes niveles de TFB, resultó en diferencias menores de aminoácidos.

“Como se muestra en la Tabla 2, el Arg es un poco más alto en el TFB, lo que posiblemente explica una mayor digestibilidad de la dieta M-TFB, a pesar del resultado menor obtenido en el H-TFB.”


Independientemente de esta falta de tendencia, es interesante que todas las dietas que contienen TFB resultan en altos coeficientes de digestibilidad aparente (por encima de 86%, tanto para ADMD como para APD), lo que corrobora su potencial para la sustitución de FM en dietas para camarones.


A pesar de las diferencias encontradas para los coeficientes de digestibilidad aparente, el remplazo de FM por TFB no afectó el rendimiento en crecimiento e índice hepatosomático del L. vannamei juvenil.


Qiu y Davis (2018) también reportaron resultados prometedores sobre la potencialidad de TFB como fuente de proteína sostenible, concluyendo que el TFB granular podría ser empleado hasta en un 12% en calidad de sustituto de fuentes de proteína vegetal, sin comprometer el crecimiento del camarón, aunque esas formulaciones dietéticas contenían 6% de FM.


El TFB granular se usó para remplazar hasta 12% de FM, eliminando su inclusión sin efectos adversos en el rendimiento del crecimiento del camarón. Del mismo modo, Rodas et al. (2015) demostraron que TFB podría usarse para sustituir hasta un 15% de FM en dietas para Trachinotus carolinus.

CONCLUSIONES


Es crucial recalcar que todas las dietas experimentales fueron 100% sin aceite de pescado. En su lugar, se usó el sebo de res con DHA Natur™, con base en hallazgos anteriores en los cuales se demostró que el aceite de pescado puede ser remplazado cuando se complementa con EPA y DHA (Araújo et al., 2019).

“Así mismo, Glencross et al. (2014) remplazó FM y aceite de pescado con microbiana e ingredientes terrestres, para el camarón tigre gigante Penaeus monodon, sin afectar el rendimiento de su producción.”


La harina de pescado se remplazó en su totalidad, logrando la formulación de una dieta libre de pescado con un equilibrio adecuado entre bacterias, ingredientes animales y vegetales, sin comprometer el rendimiento del crecimiento y la digestibilidad aparente de la especie de camarón Litopenaeus vannamei en su etapa juvenil.


En conclusión, se logró la formulación de una dieta libre de pescado con un equilibrio adecuado entre bacterias, ingredientes animales y vegetales, sin comprometer el rendimiento del crecimiento y la digestibilidad aparente de la especie de camarón L. vannamei en su etapa juvenil.

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Este artículo es patrocinado por NRA

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Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “USE OF THREONINE FERMENTATION BIOMASS AS AN ALTERNATIVE REPLACEMENT OF FISHMEAL IN FISH-FREE DIETS FOR LITOPENAEUS VANNAMEI JUVENILES: THE EFFECTS ON GROWTH PERFORMANCE AND APPARENT DIGESTIBILITY” escrito por AKETZALI AMADOR -Universidad Nacional Autónoma de México, AURORA TINAJER – Universidad Autónoma de Baja California, MARÍA TERESA VIANA – Universidad Autónoma de Baja California, ANDRÉ BRAGA – Universidad Autónoma de Baja California.
La versión original fue publicada en FEBRERO de Se puede acceder a la versión completa a través de DOI: 10.1111/are.15785

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