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Enfoque metabolómico para determinar la importancia del tamaño del recuento en camarones peneidos comerciales: camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y camarón tigre (Penaeus monodon)

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Por: El Equipo de Redacción de Panorama Acuícola Magazine

La importancia del tamaño del camarón blanco del Pacífico ha sido reportada en estudios previos, donde se encontró una fuerte correlación entre el tamaño y los datos del metaboloma. Este artículo resume una investigación con un enfoque metabolómico, con el fin de determinar la importancia del tamaño de recuento en camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y camarón tigre (Penaeus monodon).

El avance de la tecnología en la industria acuícola ha aumentado la urgencia de reevaluar los parámetros de calidad de los productos comerciales del camarón. Diversos estudios han hecho hincapié en la mejora de la producción en el nivel superior (cultivo del camarón), incluida la optimización de los parámetros medioambientales de calidad del agua y la gestión de las enfermedades del camarón.

Sin embargo, siguen faltando publicaciones centradas en el nivel inferior, sobre todo, en el esfuerzo por relacionar la calidad del camarón comercial con su aspecto económico.

En la actualidad, el peso corporal de los camarones se emplea como unidad de clasificación, y se sabe que afecta los precios en el mercado. El tamaño del recuento, una unidad que se usa habitualmente para vender camarones con cáscara sin cabeza (HLSO, por sus siglas en inglés), indica la parte comestible del camarón.

Enfoque metabolómico para determinar la importancia del tamaño del recuento en camarones peneidos comerciales: camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y camarón tigre (Penaeus monodon)
Para obtener camarones de gran tamaño comercial, a menudo los camaroneros deben realizar cosechas parciales o prolongar el periodo de cultivo. Estas prácticas los exponen a un mayor riesgo de pérdidas. Por esta razón, la unidad de clasificación por tallas no solo implica el costo operativo necesario, sino que también refleja la calidad de la gestión de los sistemas de cría y acuicultura.

Desde la perspectiva del consumidor, un tamaño grande se percibe como muy apetecible y atractivo. Además, el gran tamaño se ha asociado al valor del producto, creando un sistema de precios basado en el valor, mientras que la calidad sigue siendo cuestionable. Por lo tanto, es necesario determinar si el tamaño refleja la calidad del camarón.

La importancia del tamaño del camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) ya se ha documentado anteriormente, encontrándose una fuerte correlación entre el tamaño y los datos del metaboloma.

En este estudio, los investigadores se propusieron mejorar el poder predictivo del modelo de proyección ortogonal a la estructura latente (OPLS, por sus siglas en inglés) ampliando la cobertura de metabolitos mediante análisis de cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC/MS) y cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC/MS).

Materiales y métodos

Se analizaron dos especies diferentes de camarón de piscifactoría: camarón blanco del Pacífico y camarón tigre. Todas las muestras fueron HLSO. El rango de tamaño de recuento de los camarones se determinó en función de la disponibilidad de muestras el día de la compra.

La extracción de la muestra para el análisis GC/MS se modificó para mejorar la eliminación de proteínas y evitar el pico saturado como daño potencial de la máquina a largo plazo. El método de extracción optimizado se llevó a cabo de forma escalonada empleando etanol al 80%. Todas las muestras se analizaron por triplicado (n ¼ 3), y se realizaron análisis GC/MS y LC/MS/MS.

Resultados y discusión

Perfil de metabolitos del camarón blanco del Pacífico recuperado del mismo estanque
En total, se registraron 118 metabolitos de ambos instrumentos, de los cuales 39 y 59 metabolitos eran exclusivos de los pares de iones GC/ MS y LC/MS, respectivamente. Los dos primeros componentes principales, que representaron el 47.3% de la varianza, fueron capaces de distinguir los camarones más pequeños (tamaño de recuento 41/50) de las otras muestras más grandes (tamaño de recuento 31/40-21/25).

Este resultado confirmó la reproducibilidad de la tendencia de metabolitos descrita en el estudio anterior.

A partir del gráfico de carga, los tamaños de recuento de 31/40 y 26/30 dieron como resultado un mayor nivel de fosfato y compuestos relacionados con el fosfato, como nucleótidos y fosfatos de azúcar. Los análisis anteriores basados en GC/MS solo fueron capaces de detectar fosfato en los camarones blancos del Pacífico grandes. Por lo tanto, este resultado sugiere que los metabolitos relacionados con el fosfato, como nucleótidos, nucleósidos y fosfato de azúcar derivados de LC/MS, correspondían con el fosfato detectado por GC/MS.

Este resultado demuestra que se puede conseguir una tendencia de metabolitos reproducible, incluso en un conjunto de datos más grande. A continuación, se realizó un análisis OPLS tras excluir las muestras con un peso corporal similar.

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Validación del modelo de regresión OPLS de predicción basado en el tamaño
El objetivo del estudio era seguir validando la solidez del modelo de predicción empleando los metabolitos ampliados. Este modelo se construyó a partir de todas las muestras de camarones indonesios (Figura 1). Los parámetros estimados se utilizaron para predecir la muestra adquirida en el mercado comercial.
Enfoque metabolómico para determinar la importancia del tamaño del recuento en camarones peneidos comerciales: camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y camarón tigre (Penaeus monodon)
El modelo OPLS construido cumplía los parámetros y, por tanto, se obtuvo un modelo de predicción robusto basado en el tamaño. Este resultado marcó el cumplimiento del primer objetivo, en el que la robustez del modelo mejoró gracias a la ampliación de la cobertura de metabolitos.

Aunque se requiere un estudio adicional, se planteó hipótesis de que la acumulación de monofosfato de adenosina (AMP, por sus siglas en inglés) y monofosfato de inosina (IMP) junto con el aumento de tamaño, podría ser indicativa de una reducción del catabolismo de purinas, como estrategia para preservar las reservas de nucleótidos de adenina que podrían estar relacionadas con la recuperación de fosfato de alta energía.

Los metabolitos predictores positivos y negativos fueron capaces de caracterizar a los camarones en función del tamaño. Por lo tanto, metabolitos con las variables de importancia (VIP, por sus siglas en inglés) que muestran patrones de acumulación específicos en función del tamaño de los camarones, pueden definirse como metabolitos dependientes del tamaño, ya que muestran una tendencia constante a pesar de las variaciones en los lugares de muestreo, el origen y el procesamiento de los camarones.

Validación del modelo OPLS con camarón tigre
La segunda validación se realizó para evaluar la solidez del modelo construido de forma no específica para cada especie. Dado que el objetivo era proporcionar un marcador metabólico universal del tamaño de los camarones, el modelo resultante podría ser una herramienta prometedora para justificar mejor la calidad global de los camarones comerciales con relación al precio en el mercado.

La segunda especie de camarón de mayor importancia económica en la industria acuícola, el camarón tigre (Penaeus monodon), se estudió como un segundo grupo de validación. Aunque el efecto de la especie era plausible, ambas especies de camarones grandes mostraban perfiles metabólicos similares con una mayor acumulación de compuestos relacionados con el fosfato, lo que se ha reportado para L. vannamei.

Partiendo de esta información, el camarón tigre se sometió a un conjunto de validación, con los datos del camarón blanco del Pacífico asignado como conjunto de entrenamiento.

Modelo OPLS de camarones peneidos tropicales comerciales
En la Figura 2, se resume un modelo de predicción basado en la talla de los camarones comerciales y sus parámetros de evaluación. Se observó una buena linealidad en el modelo, ya que las puntuaciones R²Y y Q² fueron superiores a 0.8. Sin embargo, los valores de la raíz cuadrática media de estimación (RMSEE, por sus siglas en inglés) y la raíz cuadrática media de la predicción (RMSEP) fueron de 1.835 y 7.216 respectivamente, lo que sugiere que la diferencia entre los valores observados y los predichos fue superior al 10%.
Enfoque metabolómico para determinar la importancia del tamaño del recuento en camarones peneidos comerciales: camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y camarón tigre (Penaeus monodon)
Una puntuación RMSEP elevada indicaba que el conjunto de entrenamiento construido a partir de los datos del metaboloma del camarón blanco del Pacífico no lograba predecir el camarón tigre comercial (tamaño de recuento 31/40 y 13/15), ya que todos se predecían como un único valor (Figura 2b).

Se construyó con éxito un modelo OPLS robusto basado en el tamaño de los camarones blancos del Pacífico, que se validó empleando un conjunto de camarones comerciales comprados en el mercado (Figura 1). La ampliación de la cobertura de metabolitos incluyendo el par de iones LC/MS, permitió llevar a cabo un análisis más exhaustivo que no se podría lograr usando datos GC/MS.

Sin embargo, la segunda validación del modelo OPLS realizada, con camarón tigre comercial, no logró predecir el tamaño de los camarones (Figura 2). Se determinó que la importancia del tamaño con relación al perfil del metaboloma era específica de cada especie. Sin embargo, otros factores podrían explicar los cambios del metaboloma en el camarón tigre.

Conclusión

Se sugiere que un tamaño de recuento de 31/40 es el más adecuado para las explotaciones comerciales en función de la palatabilidad visual, el tiempo y el coste de producción.

De forma coherente, se informó que un tamaño de recuento de 31/40 era altamente producido por los países exportadores. Según el perfil metabólico, la mayoría de los metabolitos activos en el sabor se retuvieron en los camarones de tamaño medio, con una mayor acumulación de IMP y AMP, ya que los metabolitos que contribuyen al sabor umami podrían reflejar una mayor aceptabilidad.

Enfoque metabolómico para determinar la importancia del tamaño del recuento en camarones peneidos comerciales: camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y camarón tigre (Penaeus monodon)
Este estudio forma parte de un marco de investigación más amplio que persigue el desarrollo de nuevos parámetros para evaluar la calidad de los camarones. Una de las estrategias consiste en investigar los marcadores de metabolitos de varias tallas de camarones comerciales de distintos precios.

A través de una fuerte correlación entre el tamaño de los camarones y los datos del metaboloma, se puede esperar la acumulación de metabolitos dependientes del tamaño dentro de un rango de tamaño comercial específico. Estos metabolitos dependientes del tamaño no solo sirven como un marcador potencial para evaluar la calidad de los organismos, sino que también ayudan a los criadores a mejorar la estrategia de cultivo en la producción de camarones de tamaño comercial.

Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “METABOLOMICS APPROACH TO ELUCIDATE THE IMPORTANCE OF COUNT SIZE IN COMMERCIAL PENAEID SHRIMPS: WHITE LEG SHRIMP (LITOPENAEUS VANNAMEI) AND BLACK TIGER SHRIMP (PENAEUS MONODON)” escrito por ERLANGGA PUTRI, S. – Osaka University; SUANTIKA, G. y LENNY SITUMORANG, M. – Institut Teknologi Bandung; PRAMA PUTRI, S.- Osaka University; FUKUSAKI, E. – Osaka University e Institut Teknologi Bandung. La versión original, incluyendo tablas y figuras, fue publicada en MARZO de 2022 en JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING. Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2022.01.010

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