Minerales quelados en acuicultura

INTRODUCCIÓN 

Los minerales traza al igual que sucede en los mamíferos y en las aves, tienen una gran importancia en el metabolismo de las especies acuícolas. Entre sus principales funciones cabe destacar, que son una parte esencial del esqueleto y de los tejidos blandos, participan en la trasmisión nerviosa y en el mantenimiento de la presión, regulan el pH de la sangre, forman parte de multitud de enzimas, vitaminas, hormonas y actúan como activadores enzimáticos. 

Su aporte en la dieta es una garantía para poder alcanzar un buen grado de  crecimiento y desarrollo. Además, actúan modulando el sistema inmunitario, y son fundamentales en la prevención de enfermedades carenciales y patológicas de diferente índole.

La necesidades de minerales en las especies acuícolas están bien definidas, si bien, en los últimos años se ha profundizado en el estudio sobre el modo de aportarlos.

 Los peces son capaces de absorber minerales del medio a través de las branquias, aunque es necesario un suplemento nutricional mineral en la dieta. 

La suplementación mineral se ha realizado tradicionalmente mediante el aporte de minerales inorgánicos. 

En las últimas décadas se ha demostrado que las interacciones entre los distintos minerales, cuando estos se aplican de forma inorgánica, dificultan mucho su absorción. Este efecto se ha compensado tradicionalmente, incrementando las dosis de minerales a aplicar. Sin embargo, los incrementos de los niveles de inclusión han demostrado conllevar efectos negativos en el medio ambiente. 

El empleo de minerales orgánicos (minerales quelados), con una mejor absorción y con menores problemas de interacciones, permite cubrir las necesidades de las especies acuícolas sin necesidad de sobredosificar las dietas, evitanto problemas ambientales, maximizando el crecimiento , sin incrementar el coste de inclusión. 

 

Aporte y biodisponibilidad de los minerales en acuicultura 

Los aportes de minerales en los peces y camarones de cultivo, provienen de los ingredientes del alimento, del aporte que proporciona el corrector mineral y de la capacidad de absorción, a través de la piel y de las branquias de los minerales disueltos en el agua. 

Las necesidades de minerales difieren entre las especies de agua dulce y de agua de mar, debido a la diferente capacidad de absorber minerales procedentes del agua, motivada por la diferente presión osmótica en ambos grupos. 

En alimentación piscícola, los minerales suelen incorporarse al alimento en forma inorgánica, combinados con otros elementos químicos, como carbonatos, fosfatos, sulfatos, óxidos... Bajo esta forma de presentación, la absorción de minerales inorgánicos no manifiesta una eficacia elevada. Un alto porcentaje  de los minerales no son absorbidos en el intestino, al interaccionar con otros elementos, no alcanzando el torrente circulatorio, para poder dirigirse a los diferentes órganos y tejidos. 

La eficiencia de absorción de los minerales inorgánicos en piscicultura se sitúa en un nivel medio inferior al 20%. Por este motivo, en nutrición animal, existe la tendencia a incorporar cantidades elevadas de minerales, para poder garantizar las necesidades reales del organismo. 

Es conveniente destacar, que determinadas sustancias, como son la presencia de fitatos en la dieta o bien altos contenidos de calcio o de fosforo en la misma, disminuyen también la capacidad de absorción de los minerales. 

En las especies piscícolas herbívoras de cultivo, en cuyas dietas entran a formar parte como ingredientes un alto porcentaje de materias primas de origen vegetal, es preciso aportar una cuantía superior de minerales, si estos entran en forma inorgánica, dado el alto contenido de fitatos. 

La biodisponibilidad de los minerales está también condicionada por la propia digestibilidad del alimento, por el tamaño de partícula, por las interacciones sinérgicas o antagónicas, por el estado de salud de los peces, por la especie, y por el estado químico en el que se presenta el mineral (T. Watanabe et al. 1997) 

 

La Quelación una solución efectiva para aumentar la biodisponibilidad 

La quelación, es un proceso que se produce de forma natural en el organismo de los seres vivos. Como claros ejemplos de quelación destacan la de la  hemoglobina con el Hierro, la clorofila con el manganeso o la vitamina B12 con el cobalto, lo que permite que el mineral (metal) en forma inorgánica, sea transformado a forma orgánica, siendo más disponible. Los minerales inorgánicos son quelados en el intestino, para facilitar su transporte a través de la pared intestinal. 

La nutrición acuícola, al igual que sucede en la nutrición de mamíferos y aves, encuentra en el proceso de  quelación una alternativa eficaz para aumentar considerablemente la absorción de minerales esenciales. 

La quelación es una tecnología altamente eficaz de protección de minerales inorgánicos, siendo una práctica cada vez más utilizada en nutrición animal, permitiendo administrar los minerales esenciales de una forma más racional, aumentado su biodisponibilidad y evitando su excreción al medio ambiente por falta de absorción, contribuyendo favorablemente a disminuir la contaminación ambiental. 

Los minerales, tanto por defecto como por exceso de absorción, pueden ser perjudiciales para la salud. La interacción entre minerales quelados es mucho más baja que la que se produce cuando los minerales se presentan de forma inorgánica. A su vez los minerales en forma inorgánica actúan sobre las vitaminas del grupo B, facilitando su oxidación. Como ejemplo de interacción mineral destaca la que se produce entre los minerales Fe y Zn. 

Está demostrado, que un mineral quelado puede llegar a ser hasta cuatro veces más biodisponible, que cuando este se presenta de forma inorgánica, por ello, la quelación  se convierte en una sistemática muy útil para optimizar su incorporación a la dieta, en función de las necesidades, bien de forma aislada o en complejos de minerales quelados, formulados específicamente para una especie. 

 

Minerales quelados con aminoácidos 

Es importante destacar, que aunque los aminoácidos no son los únicos agentes quelantes que se utilizan, los minerales orgánicos más biodisponibles, son los que son quelados con aminoácidos. La molécula de aminoácido, actúa protegiendo al mineral de la interacción con las sustancias presentes en el jugo gástrico. 

Los quelados de peso molecular inferior a 800 Dalton, son capaces de atravesar  las membranas de las células intestinales sin necesidad de ser hidrolizadas en el lumen, sin embargo, los quelados de mayor tamaño a los dipeptidos, no pueden ser transportados eficazmente y terminan siendo hidrolizados en el intestino. 

En los años 90 se comenzaron a producir los primeros minerales quelados con metionatos. Posteriormente, en el año 2003 se procedió a quelar con proteinatos y  ya en el año 2006 la UE aprobó la quelación con Glicinatos. 

La glicina por su alto contenido en proteína, permite una unión muy fuerte con el mineral, permitiendo la elaboración de minerales mono quelados o biquelados,  caracterizados por su alta estabilidad y biodisponibilidad. 

La capacidad del organismo para absorber aminoácidos individuales es muy alta. La glicina se muestra como el aminoácido más eficiente, al ser muy fácilmente absorbido en la pared intestinal, debido a su bajo peso molecular. 

La glicina incorporada en la dieta, es capaz de proteger al organismo frente a endotoxinas y el shock por pérdida sanguínea, disminuye también el daño hepático inducido por fármacos hepatotóxicos y actúa contra la inflamación al disminuir la formación de citoquinas. 

El coeficiente de estabilidad de los minerales quelados valora la capacidad de absorción, debiendo alcanzar este un rango entre 4 a 5. Los Glicinatos presentan una mejor constante de estabilidad que los metionatos y como ejemplo tenemos que la constante de estabilidad del Glicinato de zinc es 5,26 comparado con el valor 4,38 del metionato de zinc. 

El coeficiente de estabilidad del Glicinato de hierro presenta el valor 10.0 frente al metionato de hierro, cuyo coeficiente de estabilidad es 9,1. 

La espectrofotometría de infrarrojos es la técnica empleada para valorar la calidad de la quelación y por tanto su biodisponibilidad. 

 

Importancia de los minerales Zn y Fe en la acuicultura 

Entre los minerales traza que juegan un papel más importante en el metabolismo de los peces y de los camarones destacan el Zinc y el hierro. 

Las necesidades de Zinc son estimadas entre 15-40 mg/kg y las de hierro entre 30-170 mg/kg de dieta, dependiendo de la especie. (Watanabe et al. (1988). Hilton (1989) Lall (1989) and Steffens (1989). 

El zinc es un mineral esencial, por ser componente de un gran número de métalo enzimas, tales como la anhidrasa carbónica, la cual participa en el transporte de dióxido de carbono en la sangre o de la fosfatasa alcalina. 

A su vez, actúa como coofactor de muchos procesos enzimáticos, participando en el metabolismo de lipidos, proteínas y carbohidratos. También se ha reseñado su papel en la participación en la síntesis de RNA y DNA; en la síntesis de  proteínas, teniendo un papel muy importante en la acción de las hormonas y en los procesos de cicatrización de heridas, así como por su positivo efecto anti estrés. 

Las deficiencias de zinc en la dieta de peces se manifiestan bajo la forma de  problemas de crecimiento, falta de apetito, cegueras, problemas de desarrollo en el esqueleto, con vertebras más pequeñas y matriz ósea con una menor dureza. 

La deficiencia de Zinc reduce la digestibilidad de las proteínas y de los carbohidratos, probablemente debido al descenso de actividad del enzima carboxipeptidasa (Ogino and Yang, 1978). También se han reseñado alteraciones en piel y aletas por deficiencias de Zn.

El Hierro, al igual que el Zn, es un componente fundamental de muchas enzimas y de diferentes sistemas enzimáticos. Es un componente esencial de la hemoglobina y la mioglobina, siendo clave en el trasporte de oxigeno en el organismo. 

El contenido en hierro de los peces es relativamente bajo si se compara con el de los vertebrados (Van Dijk et 1975) y aunque a nivel branquial también se produce  absorción, es en la mucosa intestinal donde esta es más alta. 

La deficiencia prolongada de hierro en peces, es responsable de cuadros de anemia y descensos del crecimiento, así como de un incremento de sensibilidad al padecimiento de infecciones. El mayor aporte de hierro en los peces proviene de la dieta, debido a la baja concentración de hierro soluble en la aguas de cultivo (NRC 1993). 

El hierro es uno de los minerales más implicados en los procesos de oxidación lipídica. Las sales férricas catalizan la formación de hidroperóxidos y radicales libres proporcionando un radical libre en presencia de ácidos grasos insaturados y oxigeno (Chvapil et al., 1974; Lee et al., 1981; Fujimoto et al., 1982).

El suministro de hierro quelado en la dieta, a una dosis bastante inferior a la aportada en forma inorgánica, debido a su mayor biodisponibilidad, es una buena elección en la formulación de dietas acuícolas con alto contenido en lípidos y pigmentos, evitando los procesos oxidativos. 

Las prácticas de sustitución de materias primas de origen animal, por materias primas de origen vegetal, originan variaciones significativas en cuanto al contenido aportado en minerales traza. La opción de incorporar minerales quelados, ante  las sustituciones de materias primas, permitirá realizar correcciones efectivas, respecto a aquellos minerales necesarios en la ración. 

 

La quelación con una molécula de glicina (monoquelados) o con dos moléculas de glicina (biquelados), ha demostrado tener máximo interés en acuicultura, al manifestar las siguientes ventajas 

1.- No interaccionan con otros compuestos en el intestino

2.- Son estables en diferentes rangos de pH.

3.- Son estables en altas temperaturas.

4.-Presentan muy bajo peso molecular, menos de 200 Dalton, lo que facilita un nivel de absorción próximo al 100%

5.-No interaccionan con otras sustancias, ni con macrominerales, ni microminerales de la dieta, favoreciendo su absorción en el lumen intestinal

6.- Presentan una carga neutra no ionizable y por lo tanto son menos reactivos.

7. -No son contaminantes gracias a su alto grado de absorción.

8.- No aportan sabor al alimento, siendo más palatables que los minerales inorgánicos.

 

Contribución de los minerales quelados a la sostenibilidad 

Existe en el sector de la acuicultura un compromiso de sostenibilidad creciente por alcanzar producciones menos contaminantes y más respetuosas con el medio ambiente. La demanda mundial de especies de acuicultura es cada año mayor, debido a la necesidad  en aumento de proteína animal en el mundo. 

Las explotaciones acuícolas se muestran cada día con un mayor grado de especialización y eficiencia, en donde el tiempo empleado para el desarrollo del  ciclo productivo y el coste de alimentación, juegan un papel fundamental en la rentabilidad de las empresas. 

Gracias a los esfuerzos en mejora genética algunas especies de acuicultura presentan un gran nivel de desarrollo, manifestando un elevado potencial de crecimiento, con una eficacia alimenticia optimizada. Por el contario, otras especies acuícolas deberán profundizar en la mejora genética, para optimizar sus producciones y preservar el medio ambiente. 

La incorporación de minerales quelados en la dieta permite aportar cantidades de minerales  acordes a las necesidades de los peces, debido a su mayor biodisponibilidad, produciéndose una tasa de excreción muy inferior a la que se obtiene cuando se emplean de forma inorgánica. 

La dieta más equilibrada es aquella que incorpora mayor diversidad de ingredientes por el efecto compensatorio que se produce entre ellos. Desde un punto de vista ambiental, la mejor dieta es aquella que presenta un mayor grado de digestibilidad. La biodisponibilidad de los minerales en la dieta es un factor a tener en cuenta, debido a que su inclusión puede reducirse hasta tres veces respecto al aporte en forma inorgánica. 

Como conclusión final, la nutrición de la especies acuícolas deben tener en cuenta los efectos beneficiosos que aporta el uso de minerales quelados en las dietas, permitiendo un aporte más biodisponible y equilibrado.