El uso de subproductos animales en dietas para la acuacultura

El uso de subproductos animales en dietas para organismos destinados para el consumo humano no es una novedad. Éstos se han utilizado desde hace muchas décadas, en donde harinas cárnicas, sangre y hueso fueron utilizadas como ingredientes o suplementos alimenticios para una gran variedad de organismos.  Fue hasta el surgimiento de la llamada enfermedad de “las vacas locas” cuando surgió la pregunta de si era lo correcto usar subproductos de una misma especie en su alimento, como se hacía con la harina de hueso. Lo anterior dio lugar a una serie de regulaciones en el uso y procesamiento de los subproductos para garantizar su uso inocuo. Afortunadamente, hoy en día se han superado todos los obstáculos y es por lo que su uso se ha generalizado, aún cuando se sigue la tradición de al menos no usar los subproductos como complementos dietarios para la misma especie.

Dentro de la acuacultura se utilizan peces para alimentar otros peces, que, si bien no son de la misma especie, la harina de pescado es considerada como una de las mejores fuentes proteicas que existen. En este sentido, sólo los subproductos de salmón no son recomendados para alimentar salmón, y quizás se haga lo mismo en el caso de tilapia.  

En animales terrestres de producción, la harina de pescado es sumamente indispensable en dietas para lechones en donde su intestino, que es aún inmaduro, se requiere de una fuente proteica altamente digestible e inocua. Es decir, sin ningún anti-nutriente que afecte su desempeño y sistema inmune. Aunque la harina de pescado es una de las mejores fuentes proteicas existentes, constituye un recurso finito. En donde la sobrepesca, aunada con la contaminación y un exceso de gente por alimentar, el uso de pelágicos menores para la elaboración de harina de pescado empieza a ser cuestionable. De tal manera que en un futuro cercano será prácticamente imposible contar con este recurso para las dietas de organismos acuícolas. Por dar un ejemplo, se calcula que, para incrementar un kg de peso de camarón o peces, se requiere entre 6 y 10 kg de sardina (peso húmedo). Aspecto que resulta ilógico, pues los pelágicos menores son una excelente fuente proteica para el humano, por lo que la acuacultura debe de ser una actividad que incremente la proteína de buena calidad y no que la reduzca.

La acuacultura es una de las actividades de producción animal con mayor relevancia para incrementar la disponibilidad de recursos acuáticos en los siguientes años.  Para que esto ocurra, es de vital importancia incrementar la disponibilidad de ingredientes que nos ayude a formular dietas con resultados igual o mejor que con los obtenidos a partir de harina y aceite de pescado. Entre éstas, tradicionalmente se ha pensado en fuentes vegetales. Sin embargo, se han encontrado una serie de inconvenientes que apuntan a no ser la mejor fuente de proteína para especies acuáticas. Ya sea por factores anti-nutricionales, presencia de alérgenos e incluso baja digestibilidad y bajo contenido de aminoácidos esenciales. Mientras que las harinas cárnicas superan en mucho a las fuentes vegetales.

En nuestro laboratorio de la UABC, se llevan más de 15 años estudiando la sustitución de harina de pescado con harinas de subproducto de ave (HSA), con resultados muy satisfactorios. La HSA se eligió por su adecuado perfil de aminoácidos, el cual es muy parecido al de la harina de pescado. En un experimento con trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) se probaron 4 tratamientos de sustitución parcial a total de la harina de pescado (HP) por HSA. En este primer trabajo (Parés et al., 2014) sorpresivamente se obtuvo un crecimiento significativamente mayor cuando la dieta contenía dos partes de HSA con una de HP (Cuadro 1), que cuando se utilizó pura HP o HSA. La explicación, de porqué la dieta formulada con pura HSA no resultó, se debió a la falta de ácidos grasos esenciales (EPA y DHA) por la ausencia de grasa de una fuente de pescado (harina o aceite). Sin embargo, bajo estas circunstancias, el hecho de que esta mezcla (1HP:2HSA) haya resultado en mejor crecimiento que con pura HP y dos partes de HP y una de HSA, sólo se explica en que la HSA haya sido de mejor calidad que la HP en dietas para trucha. Sin embargo, tiempo después, se obtuvo un resultado similar, e incluso más contrastante alimentando un pez carnívoro como la Totoaba macdonaldi (Badillo et al., 2016) en donde 1HP:2HSA resultó nuevamente, en el mejor crecimiento significativo (Cuadro 2). Si bien al suministrar HSA como única fuente de proteína y grasa sabíamos que no nos daría resultados satisfactorios, por la falta de los ácidos grasos esenciales, era necesario seguir este diseño experimental. Sin embargo, en un estudio posterior, el utilizar aceite rico en DHA, proveniente de la microalga Schizochytrium sp., mezclado con sebo de res acompañado con la HSA en una sustitución total de HP resultó en un buen crecimiento siendo una dieta “libre de pescado” (Mata et al., 2018).  

La HSA presenta un excelente perfil de aminoácidos, en comparación a fuentes vegetales (Cuadro 3), con una alta digestibilidad en los organismos acuáticos.  Para entender la diferencia en digestibilidad entre una buena fuente de HP con otra de HSA, se eligió una harina de pescado danesa (calidad LT por “low temperature”) para comparar la HSA calidad “pet food” sometiendo a ambas a una digestibilidad “in vitro” simulando la digestibilidad del atún del Pacífico (Thunnus orientalis) (Cuadro 4, Castillo-López et al., 2016). Para ésto, se utilizó un extracto de tejido pancreático del atún, y como pepsina se usó un extracto comercial procedente del estómago de cerdo (SIGMA), y siguiendo la metodología de Martínez et al., 2010. En este trabajo se demostró que la digestibilidad de la HSA y HP era igualmente digerida variando ligeramente en la velocidad de digestión. En la Fig. 1, se muestra la velocidad de degradación de péptidos mayores a 150kDa y de la aparición de péptidos menores a 50kDa (C y D) como resultado de la degradación de los A y B respectivamente. concluyendo que hay una gran similitud entre ambas harinas en cuanto a la digestibilidad.

Si bien sabemos, la digestibilidad es importante para el aprovechamiento de la proteína, ocurriendo ésta en el estómago e intestino antes de ser absorbida a través del intestino. No sabemos cuanta es utilizada como fuente de energía y no retenida a través de la síntesis proteica para explicar el crecimiento.  Para conocer el porcentaje de asimilación, o lo que es lo mismo, la retención proteica que se traducirá en crecimiento, diseñamos una serie de estudios utilizando como herramienta a los isótopos estables.  Esta técnica se ha utilizado como instrumento para datar los fósiles, o bien, estudiar las cadenas tróficas en estudios de ecología. Los isótopos estables corresponden a átomos con las mismas propiedades del elemento que lo componen, cuya única diferencia es poseer un neutrón más que el resto, lo cual los hace ser más pesados.  Y la relación entre los ligeros y los pesados nos llevan al fraccionamiento isotópico que indica cuanto del nitrógeno proteico se queda o se usa como energía. Los isótopos estables existen normalmente en la naturaleza, y tienen la particularidad de que, al ser más pesados, forman enlaces que requieren mayor energía para romperse. Motivo por el cual, metabólicamente son favorecidos los elementos ligeros para ahorrar energía.  De esta manera, al cambiar un alimento, éstos se van concentrando con el tiempo.  En el campo de la nutrición, los isótopos estables nos sirven en un corto plazo, el medir diferencialmente que tanto se asimila una fuente sobre otra, y así evaluar la calidad proteica. Pudiendo estimar que tanta proteína se usa para formar tejidos (a manera de crecimiento) contra la que se utiliza como energía. Esto utilizando modelos de mezcla suponiendo que ambas tienen la misma posibilidad de ser retenidas y estimando que porcentaje se sale de lo estimado.  

De acuerdo con el modelo, como principio básico, todo organismo deberá tender a igualarse a la cantidad de isótopos estables con los que se alimenta. Por otro lado, ya que éstos se van concentrando a través de la cadena trófica (o con el tiempo), un herbívoro tendrá una menor concentración de éstos (4.7 (‰)δΔ¹⁵N en la HSA) que un carnívoro como en la HP (15.3 (‰)Δδd¹⁵N).  Razón por la que la HSA tienen una concentración muy baja de isótopos estables (al comer pura materia vegetal, mientras que la HP se encuentra en un nivel trófico alto por tratarse de carnívoros.

A través de varios estudios, utilizando isótopos estables nos dimos cuenta de que utilizando la combinación de HP y HSA, la mayor retención provenía de la HSA, probablemente por la relativa menor velocidad de digestión como se observa en la Figura 1. Sin embargo, para corroborar esto, se hicieron otros estudios utilizando esta misma concentración, pero con distintos niveles de proteína total y así ver en que punto se podría obtener un mayor crecimiento con la menor cantidad de proteína, es decir, mejor eficiencia proteica. De esta manera se observa en el Cuadro 5 un estudio en donde estas cuatro dietas contenían exactamente la misma cantidad de grasa y carbohidratos.  Para este fin, se utilizó la misma mezcla de proteína, pero tratada vigorosamente con formaldehido en calor (100°C) para convertirla en no digestible (Barreto et al., 2019).  Como puede observarse en los resultados, a mayor proteína, mayor crecimiento, los resultados en la concentración de isótopos estables nos demuestran que no se logró mejorar la eficiencia de retención proteica. O, mejor dicho, a mayor proteína, también, aunque no en la misma proporción, se desperdició una mayor cantidad como fuente de energía. En el mismo Cuadro 5 se observa que la digestibilidad de la proteína fue aumentando conforme la proteína no digestible disminuyó, lo cual demuestra que el diseño si funcionó (proteína no digestible tratada con formaldehido).  Así mismo, observando el enriquecimiento isotópico en el músculo de totoaba se aprecia que conforme aumentó la disponibilidad de la proteína mayor enriquecimiento del isótopo estable del N se encontró en el músculo. En la Figura 2, se puede apreciar la relación entre la proteína consumida vs el enriquecimiento proteico con relación al nitrógeno explicado por el metabolismo (tasa de recambio).  Esto se calcula mediante una serie de ecuaciones que relacionan el enriquecimiento isotópico con base a un modelo de crecimiento exponencial.

Fig 2

Si bien aún no logramos solucionar lo del ahorro proteico, al menos estamos seguros de que la HSA funciona tan bien o mejor que la HP en dietas para peces carnívoros y camarones. Por otro lado, comparando con otras fuentes proteicas distintas a la HP, se demostró que la presencia de soya podría afectar el desempeño alterando la mucosa intestinal cuando ésta substituye a la mezcla (2:1) de HSA y HP. En el cuadro 6 se observa, como cuatro diferentes formulaciones (HP, HSA:HP=Mezcla, M-soya=MS, y MS+P), resultaron en crecimientos distintos.  Mientras que el que contenía HP y HSA:HP no se observaron diferencias entre ellos. Al agregar soya a la mezcla (M-S), tuvo efectos adversos en crecimiento con la aparición de enteritis como se observa en la Figura 3. Sin embargo, este efecto negativo de la soya pudo revertirse al utilizar un prebiótico. Si bien, en este trabajo no se observaron diferencias entre el tratamiento con HP y el de HP-HSA, esto no implica que la HSA no sea una excelente alternativa. Lo que sugiere que su efecto es mejor y en algunas ocasiones puede ser similar al obtenido utilizando pura HP. Resultados que pueden deberse a la calidad de los diferentes lotes de HP, aunque en varias ocasiones se obtuvieron los mismos resultados. Aún considerando estas circunstancias, Se puede reafirmar que la HSA y la HP presentan mejores o al menos, iguales resultados en crecimiento y desempeño en general, mientras que la presencia de la soya tiene efectos adversos en totoaba (Fuentes-Quesada et al., 2020). En este caso, un prebiótico proveniente del Agave (inulina ramificada) demostró tener propiedades favorables con un efecto significativo en las poblaciones bacterianas del intestino (microbiota).

Con relación a los camarones, también se ha trabajado con el efecto de la HSA. En el Cuadro 7, se aprecia como diferentes tratamientos con HP, HSA, y ésta última con dos concentraciones de soya resultan en un buen crecimiento. Si bien no hay diferencias significativas entre el uso de HP y HSA. Al utilizar HSA junto con soya y sin HP el resultado fue mejor aún cuando no existieron diferencias significativas. Sin embargo, a mayor cantidad de soya, el crecimiento se vio disminuido, por lo que se concluye que hay que tener cuidado con el uso de soya en altas cantidades en la alimentación de camarones.

Con todo lo anterior, se concluye que la HSA presenta un excelente desempeño en peces y camarones, mejor o igual al obtenido con HP. Sin embargo, en algunas ocasiones, será necesario adicionar importantes ácidos grasos y colesterol, como el DHA cuando las dietas no contengan HP.  En el caso particular de los camarones, la soya puede ser beneficiosa siempre y cuando no se agregue más allá del 15% de la proteína.