Por: Redacción de PAM*
La sustitución parcial de la harina de pescado por péptidos proteicos funcionales derivados del cartílago de pollo es una opción prometedora para el cultivo sostenible del Litopenaeus vannamei. Los resultados de este estudio sugieren que algunos niveles moderados de sustitución mantienen el crecimiento, refuerzan la inmunidad y mejoran la flora intestinal del camarón blanco del Pacífico; mientras que una sustitución excesiva provoca estrés oxidativo, daños en el hepatopáncreas y una mayor vulnerabilidad a los patógenos.
Litopenaeus vannamei es una de las especies de camarón más importantes en la acuicultura mundial, ya que crece rápidamente, cuenta con buena adaptabilidad y es adecuada para el cultivo de alta densidad. En China, su producción anual ha superado el millón de toneladas durante varios años, lo que lo consolida como el camarón de cultivo dominante.
No obstante, la industria se enfrenta a un gran desafío: la escasez y el aumento del precio de la harina de pescado (FM, por sus siglas en inglés), una fuente fundamental de proteínas en la alimentación del camarón. La sobrepesca y la creciente demanda mundial han provocado un aumento de los precios de la FM, lo que ha repercutido significativamente en el costo de los alimentos, que supone una parte importante de los gastos de cría.
Las investigaciones han demostrado que la FM puede sustituirse parcial o totalmente por otras fuentes de proteínas, como harinas vegetales (de soya, gluten de maíz, cacahuete), proteínas unicelulares y subproductos de origen animal (harina de carne y huesos, harina de subproductos avícolas, proteína hidrolizada de pescado y proteínas animales tratadas enzimáticamente).
Estas alternativas aportan nutrientes esenciales y mejoran el crecimiento y la salud, ya que ofrecen propiedades antibacterianas, antioxidantes e inmunomoduladoras. Los derivados del cartílago, en particular los péptidos de cartílago de pollo, han demostrado tener propiedades bioactivas, entre ellas, efectos antiinflamatorios y antioxidantes, lo que aumenta aún más el potencial de estos subproductos en la alimentación animal.
Adicionalmente, los aditivos funcionales para alimentos, como microalgas (Arthrospira platensis), algas marinas (Sargassum dentifolium), astaxantina natural y productos de levadura, se están empleando con más frecuencia para mejorar la inmunidad, el crecimiento y la resistencia a las enfermedades de los camarones. La levadura, rica en proteínas, vitaminas, enzimas y componentes de pared celular, como glucanos y manooligosacáridos, ha demostrado ser especialmente eficaz para fortalecer la salud de los camarones, sin producir efectos tóxicos ni residuos ambientales.
Materiales y métodos
El cartílago de pollo se procesó mediante homogeneización, tratamiento térmico, ajuste de pH e hidrólisis enzimática, para extraer el material rico en proteínas. Tras la filtración, la ultrafiltración y el secado por atomización, los péptidos del cartílago se combinaron con levadura de pared celular, obteniéndose así un producto de péptidos proteicos funcionales (FPP, por sus siglas en inglés) (81% de proteína bruta). Se formularon siete dietas en las que la FM se sustituyó progresivamente por FPP en un 0% (D0), 10% (D10), 20% (D20), 30% (D30), 40% (D40), 50% (D50) y 100% (D100).
Se añadió proteína de soya aislada para equilibrar la cantidad total de proteína. Las dietas se sometieron a granulado, tratamiento térmico, secado al aire y, luego, se almacenaron a 20°C.
Los juveniles de L. vannamei provienen de un criadero comercial en Hainan (China). Los camarones se asignaron de manera aleatoria a siete grupos dietéticos (cuatro réplicas de 30 camarones por tanque) y se criaron durante 56 días en tanques de 300 litros. La alimentación se realizó tres veces al día (6:00, 14:00 y 22:00), inicialmente al 5% del peso corporal, cantidad que se ajustó según la ingesta de alimento. La calidad del agua se mantuvo durante todo el ensayo.
Al finalizar el experimento, se registraron la supervivencia y el crecimiento. Los camarones ayunaron durante 24 horas antes del muestreo, se anestesiaron con MS- 222 y se procesaron para determinar su composición corporal total, analizar su hepatopáncreas y evaluar su microbiota intestinal. Se calcularon parámetros como: aumento de peso (WG, por sus siglas en inglés), tasa de crecimiento específica (SGR), supervivencia, consumo de alimento (FI), factor de conversión alimenticia (FCR), factor de condición (CF), índice hepatosomático (HI), peso corporal inicial (IBW), peso corporal final (FBW), tasa de eficiencia proteica (PER) y eficiencia en conversión proteica (PCE).
Resultados
Crecimiento
El rendimiento del crecimiento de L. vannamei disminuyó progresivamente a medida que aumentaba el nivel de FPP en la dieta (Tabla 1). Se observaron disminuciones lineales y cuadráticas en los parámetros FBW, WG, SGR y CF cuando los FPP sustituyeron a la FM (p < 0.001). En comparación con el grupo de control (D0), no se observaron diferencias significativas en los grupos D10 y D20 (p > 0.05). Del mismo modo, la tasa de supervivencia y el FI no se vieron afectados en ninguno de los tratamientos (p > 0.05).
Composición corporal
En cuanto a la composición corporal total, no se detectaron diferencias significativas en los niveles de humedad, proteína bruta o extracto de éter entre los grupos D10, D20, D30, D40 y el grupo de control (p > 0.05). Sin embargo, los camarones alimentados con las dietas D50 y D100 mostraron un contenido de humedad significativamente mayor (p > 0.05), mientras que los niveles de proteína bruta y extracto de éter disminuyeron de manera progresiva con un mayor reemplazo de FM.
Estado antioxidante del hepatopáncreas
El aumento de la sustitución alimentaria de FM por FPP influyó significativamente en el contenido de malondialdehído (MDA), tanto de forma lineal como cuadrática (p > 0.001). Los camarones de los grupos D50 y D100 presentaron concentraciones de MDA más elevadas que los de los grupos D0-D40 (p > 0.05). La capacidad antioxidante total (T-AOC, por sus siglas en inglés) mostró una respuesta cuadrática (p > 0.001), pero solo se observaron descensos significativos en el grupo D100 en comparación con el grupo de control (p > 0.05).
Superóxido dismutasa
Tras el análisis realizado, se llegó a la conclusión de que las actividades de la superóxido dismutasa (SOD) y la glutatión peroxidasa (GSH-Px) no variaron en los grupos D10, D20 y D30 (p > 0.05), pero disminuyeron en el grupo D100 (p > 0.05). En general, la expresión de los genes relacionados con antioxidantes se redujo para niveles elevados de inclusión de FPP en la dieta (Figura 1).
Se observó un patrón bifásico en la expresión de GSH-Px: los niveles moderados de FPP mejoraron la capacidad antioxidante, mientras que la sustitución excesiva la deterioró. Se ha comprobado que los niveles de ARNm de SOD aumentaron inicialmente, alcanzando su máximo en D30 (p > 0.05), antes de disminuir en D40-D100, donde la expresión fue inferior a la del grupo de control (p > 0.05). Estos hallazgos sugieren que la inclusión moderada de FPP puede favorecer la defensa antioxidante, mientras que la sustitución excesiva puede inducir estrés oxidativo.
Expresión génica inmunitaria
En lo que respecta a la expresión de genes relacionados con el sistema inmunitario en el hepatopáncreas, se observó una disminución significativa en los niveles de ARNm de la proteína de choque 70 de la cabeza (HSP70) en D50 y D100 (p > 0.05), aunque no se detectaron diferencias en los grupos de reemplazo más bajos. Los niveles de ARNm de caspasa 3 fueron consistentemente más bajos en todos los grupos de camarones alimentados con dietas de reemplazo de FPP en comparación con el grupo de control D0 (p > 0.05).
La expresión de la enzima profenoxidasa (proPO) aumentó significativamente en el grupo D100 en comparación con el grupo de control (p > 0.05), mientras que los grupos D10-D50 no mostraron diferencias. La expresión de interleucina-16 (IL-16) experimentó una reducción significativa en el grupo D100 (p > 0.05), sin que se observaran cambios notables en otros grupos.
Respuesta inmunitaria innata
Se evaluaron las rutas Toll e inmunodeficiencia (IMD), fundamentales para la inmunidad innata del camarón, en muestras de hepatopáncreas. En la ruta Toll, el nivel de ARNm fue significativamente mayor en los grupos D30, D40, D50 y D100 en comparación con el grupo de control D0 (p > 0.05). Los niveles de ARNm de Pen3a experimentaron un incremento notable en D100 en comparación con el control (p > 0.05), mientras que no hubo diferencias en el rango D10-D50.
El factor de diferenciación mieloide 88 (MyD88), gen clave en la ruta Toll, mostró una expresión significativamente mayor en todos los grupos de sustitución de FPP (p > 0.05). Los niveles de expresión de IMD experimentaron un incremento notable en las categorías D40, D50 y D100 (p > 0.05). La expresión del ARNm de Relish evidenció un incremento notable solo en el grupo D100, sin variaciones en los demás grupos.
Morfología del hepatopáncreas
El análisis histológico reveló la presencia de túbulos hepáticos intactos, con integridad de la membrana basal y conexiones celulares conservadas en el grupo de control. Asimismo, los grupos D10-D40 no experimentaron cambios significativos. No obstante, los camarones del grupo D50 evidenciaron una disminución en el número de células B y un incremento en las células R. En el caso del D100, se observó una severa degeneración tisular, caracterizada por la desaparición del tejido conectivo, la descomposición de los túbulos hepáticos y la pérdida de la capacidad de distinguir entre los tipos de células epiteliales.
Análisis de la flora intestinal
Con base en los resultados de crecimiento, se examinó la diversidad microbiana intestinal en los grupos D0, D20 y D100 mediante un análisis de ARN ribosómico 16S. Cada grupo incluyó seis réplicas, con tres camarones por réplica. Se reportó el índice de diversidad alfa. Los índices Chao1, ACE y Shannon mostraron diferencias significativas entre los niveles de D20 y D100 en comparación con el valor D0, mientras que el índice Simpson presentó una diferencia notable (p > 0.05).
El análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en UniFrac ponderado mostró que las comunidades microbianas intestinales en D0 y D20 presentaban una mayor similitud entre sí, mientras que D100 evidenció una diferencia significativa. Con respecto a la clasificación taxonómica, Proteobacteria exhibía una presencia dominante en todos los grupos, seguida por Bacteroidetes y Actinobacterias. Se observó una disminución significativa en la abundancia de Actinobacterias en el tratamiento D100 en comparación con el tratamiento D0.
En cuanto al género, es pertinente señalar que los camarones en D20 presentaron una menor presencia de Haloferula, pero mayor de Achromobacter en comparación con D0. Por el contrario, D100 mostró una mayor abundancia de Ruegeria y Vibrio, mientras que Saccharimonadales se redujo significativamente en relación con el control.
Discusión
El incremento en los precios de la FM ha motivado la investigación para reemplazarla por fuentes de proteínas de origen animal en la acuicultura. Según lo señalado por Naylor et al. (2009), los subproductos de las industrias acuáticas exhiben una mayor similitud en su perfil nutricional con la FM que las proteínas vegetales o unicelulares. Las proteínas de origen animal ofrecen una alta concentración de proteína bruta, disponibilidad confiable, rentabilidad y una digestibilidad sobresaliente.
La harina de carne y huesos (MBM, por sus siglas en inglés), un subproducto derivado de las vísceras y huesos del ganado, contiene entre un 45% y un 60% de proteína bruta, dependiendo de las materias primas utilizadas y del procesamiento aplicado (Forster et al., 2003). Como indican Tazikeh et al. (2020), se trata de un alimento con un elevado contenido en proteínas, calcio, fósforo y vitamina B12.
De acuerdo con los estudios realizados, la MBM tiene el potencial de reemplazar entre el 60% y el 80% de la FM en la alimentación sin comprometer el crecimiento del L. vannamei (Tan et al., 2005; Zhu et al., 2004). En el presente estudio, la sustitución de la FM por FPP no mostró diferencias significativas en el FI y la supervivencia en comparación con los controles. La WGR no se vio afectado con una sustitución del 0% al 40%. De acuerdo con informes previos (Ai et al., 2006; McLean et al., 2020; Qiu et al., 2023; Yang et al., 2022), la sustitución parcial de FM por subproductos ganaderos no afectó el crecimiento de diversas especies.
El FCR mostró un incremento lineal con una mayor inclusión de FPP, lo que refleja un menor consumo de alimento, en consonancia con los resultados en Sparus aurata, donde la MBM redujo la eficiencia alimenticia en niveles de sustitución elevados (Moutinho et al., 2017). Además, Moutinho et al. (2017) informaron que no se observaron diferencias significativas en la composición aproximada del pescado, salvo una reducción de la grasa bruta con un reemplazo del 75%.
Estos efectos están relacionados con la composición de los ácidos grasos, ya que las grasas saturadas de los subproductos de origen animal son menos digeribles (Peng et al., 2017). En el presente estudio, se observó que FPP > 40% redujo la proteína bruta y la grasa, al tiempo que aumentó la humedad en L. vannamei, reflejando estos patrones.
El estrés oxidativo constituye otra importante preocupación. Como han señalado González (2005) y Liguori et al. (2018), en las especies reactivas del oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés), principalmente al O2–, dañan los tejidos a menos que se contrarresten con enzimas antioxidantes como la SOD. En este estudio, la sustitución del 30% de FM con FPP resultó en un aumento en la expresión de SOD, pero niveles más altos la disminuyeron, lo que sugiere una protección antioxidante dependiente de la dosis.
El marcador de peroxidación lipídica MDA se mantuvo estable con un reemplazo del 10-20%, pero aumentó con un mayor contenido de FPP, en paralelo a la disminución de la actividad de la GSH-Px, lo que indica una defensa antioxidante deteriorada. De acuerdo con Wang et al. (2020), se han observado efectos negativos comparables del MBM sobre el estado antioxidante y la respuesta inmunitaria en Pseudobagrus ussuriensis. Asimismo, se evidenciaron alteraciones en las respuestas inmunitarias.
Las rutas Toll e IMD regulan la expresión de péptidos antimicrobianos en los camarones (De Gregorio et al., 2002; Wang et al., 2012). Los FPP aumentaron la ruta Toll y MyD88, con una regulación al alza significativa de Pen3a en el grupo D100 (Yin et al., 2020), lo que sugiere una mejora de la inmunidad. De manera similar, el ARNm de IMD aumentó con la sustitución por FPP (Deepika et al., 2014; Lan et al., 2013). Sin embargo, se observó daño en el hepatopáncreas en D50 y D100, sugiriendo que una sustitución excesiva compromete la integridad de los tejidos.
Se observaron cambios significativos en la composición de la microbiota intestinal. El análisis de diversidad beta reveló diferencias significativas entre los grupos D0 y D100. Los filos principales identificados incluyen Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria y Verrucomicrobia, lo cual concuerda con los hallazgos de Chen et al. (2023). Por otro lado, la sustitución moderada (20%) ha demostrado aumentar las bacterias beneficiosas y reducir los patógenos.
En contraste, la sustitución total ha incrementado la presencia de Vibrio y Proteobacteria, al tiempo que ha disminuido la Actinobacteria, asociada con un mayor riesgo de enfermedad (Rizzatti et al., 2017; Barreto-Curiel et al., 2018; Binda et al., 2018). Estos hallazgos evidencian que, si bien los FPP pueden reemplazar parcialmente a la FM sin comprometer el rendimiento, los elevados niveles de inclusión perjudican el crecimiento, el equilibrio oxidativo, la inmunidad y la salud intestinal en L. vannamei.
Conclusión
El presente estudio reveló que el rendimiento del crecimiento de L. vannamei no fue afectado negativamente por la sustitución de FM por FPP en niveles del 0 al 20%. Además, el reemplazo de FM en niveles del 0 al 30% no provocó un cambio significativo en la capacidad antioxidante del hepatopáncreas, y la incorporación de bajos niveles de sustitutos de FM tiene el potencial de mejorar la inmunidad y alterar la estructura de la flora intestinal en el L. vannamei.
Luego de un análisis exhaustivo, se ha determinado que el nivel óptimo de sustitución de FM por FPP en la alimentación de los camarones es del 20%, ya que maximiza los beneficios al tiempo que mantiene el crecimiento y la salud de L. vannamei, hallazgos que permiten destacar la importancia de este estudio para el progreso y la implementación de nuevas fuentes de proteínas en la acuicultura.
Este artículo es patrocinado por NORTH AMERICAN RENDERERS ASSOCIATION (NARA).
Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “RESPONSES IN GROWTH PERFORMANCE, ANTIOXIDANT CAPACITY, HEPATOPANCREAS MORPHOLOGY, AND NON-SPECIFIC IMMUNE FUNCTION AFTER FUNCTIONAL PROTEIN PEPTIDE REPLACE FISHMEAL IN THE PACIFIC WHITE SHRIMP (LITOPENAEUS VANNAMEI.” escrito por BAOYANG CHEN y ANQI CHEN – Sun Yat-Sen University; JIAN ZHONG – Zhanjiang Customs; AIHUA DONG y XUNYIN CHEN – Guangdong Atech Biotechnology Co., Ltd; MENGDIE CHEN, RONG YAO, YONGKANG CHEN, WEI ZHAO y JIN NIU – Sun Yat-Sen University. La versión original fue publicada en AGOSTO de 2025 en AQUACULTURE REPORT. Se puede acceder a la versión completa, incluyendo tablas y figuras, a través de https://doi. org/10.1016/j.aqrep.2025.103010
