Utilización de harinas de origen animal en la nutrición de peces



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Utilización de harinas de origen animal en la nutrición de peces

Dominique P. Bureau


Fish Nutrition Research Laboratory

Dept. of Animal and Poultry Science

University of Guelph

Guelph, ON, N1G 2W1



CANADÁ

Correo electrónico: dbureau@uoguelph.ca



Página web: http://www.uoguelph.ca/fishnutrition

Introducción – Necesidad de alimentos balanceados más económicamente sostenibles
De entre los alimentos balanceados más caros del mercado, se encuentran los alimentos acuícolas formulados. Esto se debe al hecho de que tienen, por lo general, una alta densidad de nutrientes y están fabricados por medio de procesos costosos (extrusión, peletización con vapor). Su alto costo se atribuye también, en gran medida, al uso libre de ingredientes caros (harina y aceite de pescado). Por consiguiente, a menudo los alimentos acuícolas son más caros de lo que necesitan ser. Muchas operaciones acuícolas en el mundo se enfrentan al desafío de mejorar la sustentabilidad económica de la empresa, para lo cual necesitan vérselas con asuntos relacionados con el costo del alimento balanceado.
Numerosos estudios han demostrado el valor de una amplia variedad de ingredientes económicos, como fuentes de proteína para los alimentos para peces. Los estudios claramente han mostrado que los alimentos para peces se pueden formular con niveles muy bajos de harina de pescado y otros subproductos de la pesca, siempre y cuando se le preste atención al proceso de formulación. La harina de pescado de buena calidad es un ingrediente que posee varias calidades nutrimentales. Es rica en proteína altamente digestible (si está procesada con cuidado) de excelente calidad, ya que contiene niveles altos de la mayoría de los aminoácidos esenciales, en proporciones que se parecen al requerimiento del pez. La harina de pescado contiene también numerosos nutrientes esenciales y condicionalmente esenciales, como los ácidos grasos poliinsaturados, minerales, vitaminas, fosfolípidos, colesterol, etc. Y, finalmente, es muy palatable para la mayoría de las especies piscícolas. Deben de tomarse en cuenta todos estos factores cuando se aumente el nivel de otras fuentes de proteína, a costa de la harina de pescado. Las deficiencias de nutrientes, el menor contenido de nutrientes digestibles, el equilibrio subóptimo de aminoácidos, los niveles excesivos de ciertos compuestos antinutrimentales y no nutrimentales, o la baja palatabilidad, ayudan a explicar la disminución en el desempeño de los peces alimentados con dietas bajas en harina de pescado de varios estudios.
La formulación de un buen alimento balanceado eficaz en costo requiere del conocimiento de los requerimientos de nutrientes del animal, pero también de otros factores que son importantes a considerar cuando se formulan alimentos para peces (densidad de nutrientes de la dieta, palatabilidad, tolerancia a factores antinutrimentales, etc.) Es igualmente importante un mejor conocimiento de la composición, disponibilidad de nutrientes, variabilidad y limitaciones de ingredientes en el alimento.

Proteínas recicladas de origen animal: alternativas eficaces en costo a la harina de pescado
En 2001, un censo de EUA informó que las industrias de la carne y la de las aves de ese país producen anualmente 17,000 millones de kg de subproductos no comestibles. Estos materiales contienen aproximadamente un 70% de humedad, los cuales se descomponen rápidamente, sin no hay un procesamiento oportuno. Si se dejan sin procesar, los tejidos animales pueden ser un peligro para el ambiente y la salud. La industria del reciclamiento de subproductos de origen animal procesa y recicla estos materiales para producir unos 4,300 millones de kg de grasas y aceites y 4,200 millones de kg de ingredientes proteínicos reciclados de origen animal (harina de sangre, harina de plumas, harina de carne y hueso, harina de subproductos avícolas) al año.
En la literatura científica se han publicado numerosos estudios del valor nutritivo de los ingredientes reciclados de proteína animal para peces. Los resultados de la mayoría de los estudios indican que las proteínas recicladas de origen animal son ingredientes con un excelente valor nutritivo para los peces. Los ingredientes reciclados de origen animal han mostrado ser fuentes eficaces en costo de proteína, energía y numerosos nutrientes esenciales, como los aminoácidos, ácidos grasos, fósforo y microminerales. Por lo general, estos productos son altamente palatables para los peces. El uso de proteínas animales ha mostrado que mejora el valor nutritivo o la aceptación de los alimentos balanceados hechos a base de ingredientes vegetales en numerosas especies piscícolas. En el transcurso de las últimas dos o tres décadas, se han visto mejoramientos significativos en la digestibilidad de estos ingredientes (Bureau, 1999). Esto se debe al hecho de que las compañías de reciclaje cada vez se preocupan más por la calidad y seguridad de sus productos, y por consiguiente han ido adaptando las prácticas de fabricación. Los ingredientes producidos hoy en día, son de una calidad más alta que lo que eran hace 10 ó 20 años, por lo que son ingredientes de gran valor. Los ingredientes reciclados de proteína de origen animal, como la harina de subproductos avícolas, harina de plumas y la de sangre, hoy en día se usan ampliamente en fórmulas de alimentos de alta calidad para salmón y trucha en Norte y Suramérica (Canadá, EUA, Chile).

Digestibilidad: parámetro clave a considerar
La primera consideración en la formulación y producción de dietas eficaces en costo, es la calidad de los ingredientes alimenticios. La composición química (nutrientes, energía, antinutrientes, contaminantes) del ingrediente, obviamente va a tener un papel determinante en la calidad. Sin embargo, los aspectos biológicos, como la digestibilidad y utilización de nutrientes, son muy importantes y los cuales, a menudo, se pasan por alto. La pérdida de materia indigerible de la dieta en forma de heces, es la principal razón de la variación en el valor nutritivo de los ingredientes alimenticios (Cho y Kaushik, 1990). En general, la medición de la digestibilidad proporciona una buena indicación de la biodisponibilidad de nutrientes, que de esta manera brinda una base racional con la cual se pueden formular las dietas para cubrir las normas específicas de niveles de nutrientes disponibles (Gomes y Oliva-Teles, 1998). Los nutriólogos acuícolas aún siguen practicando ampliamente la formulación de dietas isoproteicas e isoenergéticas, con base en proteína cruda o energía bruta, lo cual debe ya quedarse como algo del pasado.

En muchos estudios, las diferencias en el contenido de nutrientes digestibles de las dietas experimentales a menudo explican la diferencia en desempeño de peces alimentados con diferentes dietas. No es adecuado comparar el valor de una fuente de proteína en comparación con el de la harina de pescado, si la comparación no se hace en un campo de juego nivelado (con base en los nutrientes digestibles).



Un número relativamente grande de estudios ha examinado la digestibilidad de los ingredientes reciclados de proteína de origen animal. Los cálculos de la digestibilidad aparente de la proteína entre estudios, parecen ser muy variables en la mayoría de los ingredientes. Esta variación se puede deber a la calidad de los ingredientes investigados, pero también se puede deber a los métodos usados en el cálculo de la digestibilidad de los ingredientes alimenticios. Algunos métodos producen respuestas significativamente diferentes de otras. Bureau et al., 1999 resumen los resultados de un estudio que examinó la digestibilidad de una variedad relativamente grande de ingredientes reciclados de proteína de origen animal producidos en Norteamérica. Este estudio se llevó a cabo con trucha arcoíris cultivada a 15°C, en el cual se usó el sistema Guelph para la recolección de material fecal.
El cuadro 1 presenta las características de fabricación, así como el coeficiente de digestibilidad aparente (ADC, por sus siglas en inglés) de la materia seca, proteína cruda y energía bruta de varias fuentes de proteína Se observaron ADC altos de proteína y energía en las harinas de plumas y de subproductos avícolas alimentadas a trucha arcoíris (cuadro 1). Estos altos valores contrastan con los valores mucho más bajos medidos en experimentos llevados a cabo en la Universidad de Guelph y en otras partes, en la década de 1970 (Cho y Slinger, 1979). Estos resultados indican un mejoramiento significativo en la digestibilidad de la harina de plumas y en la de subproductos avícolas en las últimas dos o tres décadas. Los resultados se pueden atribuir a las mejores prácticas de fabricación que se usan hoy en día en la producción de estos ingredientes. Probablemente, los factores que contribuyen a los valores altos en la digestibilidad que ahora se observan en la harina de plumas y en la de subproductos avícolas producidas en Norteamérica, son el mejoramiento de la clasificación de la materia prima y la optimización de las condiciones de cocción o hidrólisis, y secado.
Fue relativamente alto el ADC de la proteína de varias harinas de carne y hueso examinadas (cuadro 1). Estos valores estuvieron de conformidad con los valores obtenidos en estudios previos en la Universidad de Guelph. La digestibilidad de la materia seca de la harina de carne y hueso fue relativamente baja, en lo fundamental debido al nivel alto de contenido de cenizas (25-30% de cenizas, 4-5% de fósforo), que sólo es de un 40-50% digestible.
El ADC de la proteína de las harinas de sangre parece ser altamente dependiente del método usado en el secado. Los productos de sangre secados por aspersión son altamente digestibles, mientras que las harinas secadas con placa rotatoria, tubo al vapor y en anillo, parecen tener un ADC mucho más bajo para la proteína y energía. Las diferentes técnicas de secado pueden imponer diferentes grados de daño térmico, un factor que previamente ha mostrado tener un efecto muy significativo sobre la digestibilidad de la harina de sangre en peces. Los valores nutritivos de los diferentes tipos de harina de sangre que hay en el mercado, parecen ser desiguales. Los formuladores de alimentos deben, por lo tanto, buscar información sobre el origen de los productos de sangre adquiridos, y ajustar la fórmula de conformidad.
Son escasos los datos confiables sobre digestibilidad de aminoácidos en la mayoría de los ingredientes de alimentos piscícolas. Parece razonable, mientras tanto, basarse en la digestibilidad de la proteína cruda para predecir la digestibilidad de aminoácidos individuales de los ingredientes de proteína animal reciclada y de otras fuentes de proteína, y dejar márgenes de seguridad relativamente conservadores al formular alimentos.

Cuadro 1. Características de fabricación, contenido de proteína cruda (PC) y coeficientes de digestibilidad aparente (ADC) de la materia seca (MS), PC y energía bruta (EB) de ingredientes de proteína reciclada de origen animal de varias fuentes.



Ingredientes

Condiciones de procesamiento

(de acuerdo a lo proporcionado por los fabricantes)

ADC







Como es

MS

PC

EB

Harina de plumas

%

%

%

%

1

Hidrólisis con vapor, 30 min. a 276 kPa, secador de disco

75

82

81

80

2

Hidrólisis con vapor, 5 min. a 448 kPa, secador de disco

82

80

81

78

3

Hidrólisis con vapor, 40 min. a 276 kPa, secador de anillo

76

79

81

76

4


Hidrólisis con vapor, 40 min. a 276 kPa, secador de tubo al vapor


75

84

87

80

Harinas de carne y hueso

1

125-135°C, 20-30 min., 17-34 kPa

57

61

83

68

2

Igual que el anterior, pero con clasificación con aire del producto final para reducir el contenido de cenizas.

55

72

87

73

3

133°C, 30-40 min., 54 kPa

50

72

88

82

4

128°C, 20-30 min., 17-34 kPa

48

66

87

76

5

132-138°C, 60 min.

50

70

88

82

6


127-132°C, 25 min.


54

70

89

83

Harinas de subproductos avícolas

1

138°C, 30 min.

65

76

87

77

2


127-132°C, 30-40 min., 54 kPa

63

77

91

87

Harinas de sangre

1

Sangre coagulada al vapor, secador de placa rotatoria

83

82

82

82

2

Sangre coagulada al vapor, secador de anillo

84

87

88

88

3

Sangre entera, secada por aspersión

83

92

96

92

4

Células sanguíneas, secadas por aspersión

86

92

96

93

5

Plasma sanguíneo, secado por aspersión

71

99

99

99

6

Sangre coagulada al vapor, secador de tubo al vapor

91

79

84

79

7

Sangre entera, secada por aspersión

82

94

97

94

8

Sangre coagulada al vapor, secador de anillo

86

87

85

86

Fuente: Bureau et al. (1999)

Método rápido de cálculo de la digestibilidad de proteínas de origen animal
El medio más preciso de medir la digestibilidad aparente de los ingredientes alimenticios, es con la experimentación in vivo (Cho et al., 1982). Tales experimentos son caros y llevan mucho tiempo, lo que resulta en la necesidad de métodos de laboratorio más rápidos para predecir el valor de nutrientes de los ingredientes alimenticios. Varios métodos in vitro han propuesto calcular la digestibilidad de ingredientes alimenticios. Se ha encontrado que el método in vitro pH-Stat desarrollado por Dimes y Haard (1994) es altamente confiable para calcular la digestibilidad de los ingredientes y alimentos terminados (Dimes et al., 1994). Sin embargo, todavía no se había validado este método con diferentes ingredientes de proteínas de origen animal El-Mowafi et al. (2000) examinaron la digestibilidad de la proteína de 28 ingredientes de proteína de origen animal (harina de pescado, harina de carne y hueso, harina de plumas, harina de subproductos avícolas, harina de sangre) de diferentes orígenes, con el uso de método pH-stat de Dimes y Haard (1994).
Se observó una relación altamente lineal entre el grado de hidrólisis (DH) y el coeficiente de digestibilidad aparente (ADC) de la proteína (determinada in vivo por Bureau et al., 1999, véase el cuadro 1) de los diferentes tipos de fuentes de proteína combinadas, excepto la harina de sangre (figura 1). La relación entre el DH y el ADC de la proteína de las harinas de sangre también fue altamente lineal, pero con una pendiente e intersección diferentes (figura 1). El método modificado pH-stat de Dimes y Haard (1994) parece tener un excelente potencial para el cálculo del ADC de la proteína de ingredientes de proteína de origen animal alimentados a trucha arcoíris.
Figura 1. Relación entre el grado de hidrólisis (DH) y el coeficiente de digestibilidad aparente de la proteína cruda (ADC de la proteína) de 20 ingredientes de proteína de origen animal. Se encuentran diferentes relaciones entre las harinas de sangre y todas las otras fuentes de proteína combinadas.

ADC de la proteína (%)



DH (%)

Notas explicativas: HM= harina de arenque, PBM= harina de subproductos avícolas, MBM = harina de carne y hueso, FEM=harina de plumas, BM = harina de sangre



Ingredientes de proteínas recicladas de origen animal: uso en fórmulas de alimentos balanceados eficaces en costo
Después del cálculo de su digestibilidad, en una serie de experimentos de crecimiento con trucha arcoíris en la Universidad de Guelph, se usaron los ingredientes de proteína reciclada de origen animal solos o en combinación. En estos experimentos, se formularon las dietas prácticas con base digestible y en los valores de ADC relativamente conservadores. Las dietas se formularon para exceder los valores de los requerimientos (NRC, 1993). El primer experimentó fue para analizar el potencial de la harina de plumas, sola o en combinación con harina de gluten de maíz y harina de sangre secada en tubo al vapor, para sustituir parcialmente la harina de arenque en dietas prácticas alimentadas durante 20 semanas a trucha arcoíris criada a 8.5°C (Bureau et al. 2000). Los resultados del estudio indicaron que la harina de plumas es un ingrediente con un buen valor nutritivo, y que fue posible la incorporación de hasta 15-16% de harina de plumas (que proporcionó 20% de la proteína total digestible) en la dieta, sin efectos sobre el desempeño del crecimiento de los peces. En un segundo experimento, los niveles crecientes de harina de carne y hueso sustituyeron a la harina de arenque en las dietas prácticas alimentadas durante 12 semanas a truchas arcoíris criadas a 15°C. Fue factible la incorporación de hasta 24% de harina de carne y hueso (que proporcionó el 25% de la proteína total digestible) en la dieta, sin tener efectos sobre el crecimiento de las peces.
Se llevó a cabo un tercer experimento de alimentación de 16 semanas, para examinar el valor nutritivo de la harina de sangre y la harina de subproductos avícolas en truchas arcoíris (cuadro 2, experimento #1). Las dietas se formularon para contener hasta un 12% de harina de sangre o hasta un 30% de harina de subproductos avícolas, que proporcionaron hasta un 40% de proteína total digestible. No hubo diferencias significativas en el peso final, tasa de crecimiento y eficiencia alimenticia de los peces alimentados con las dietas experimentales, lo que indica que tanto la harina de sangre secada por aspersión, como la harina de subproductos avícolas, son ingredientes de alto valor nutritivo.
Finalmente, hace poco se examinó en un estudio de alimentación de 16 semanas, el potencial de las diferentes combinaciones de ingredientes de proteína reciclada de origen animal (cuadro 2, experimento #2). Las dietas se formularon con combinaciones de harina de subproductos avícolas, harina de plumas y harina de carne y hueso, que proporcionaron alrededor de 2/3 de la proteína digestible. La tasa de crecimiento de los peces alimentados con dietas que tenían una combinación de harina se subproductos avícolas y harina de plumas, no fue estadísticamente significativa de la de los peces alimentados con la dieta control. La tasa de crecimiento de los peces alimentados con dietas que tenían una combinación de harina de carne y hueso y harina de plumas, o harina de carne y hueso y harina de subproductos avícolas, fue un poco, aunque significativamente más baja, que la de los peces alimentados con la dieta control. La suplementación de aminoácidos (L-metionina o L-lisina), los dos aminoácidos predichos en ser los más limitantes, no tuvieron efecto sobre el desempeño de los peces. Vale la pena hacer notar que la tasa de crecimiento de los peces alimentados con todas las dietas experimentales fue superior a la observada en todos los experimentos previamente llevados a cabo en el Laboratorio de Investigación en Nutrición Piscícola, debido al excelente potencial genético de los peces utilizados.
Los resultados presentados aquí, claramente indican que la mayoría de los ingredientes de proteínas recicladas de origen animal presentan un alto valor nutritivo y que pueden ser fuentes muy valiosas de proteína en la formulación de alimentos para peces. Sin embargo, debe identificarse el tipo de harina de sangre, debe formularse el alimento con base digestible y se deben usar cálculos relativamente conservadores de digestibilidad, o márgenes de seguridad. Esto es especialmente crítico en el caso de la harina de plumas y de la harina de carne y hueso.

Cuadro 2. Desempeño de la trucha arcoíris alimentada con dietas prácticas con diferentes ingredientes de proteína reciclada de origen animal, solos o en combinación.






Experimento #1

Dieta Dieta Dieta Dieta



Experimento #2

Dieta Dieta Dieta Dieta






1 2 3 4

12 34

Fuentes de proteína







Harina de pescado, arenque

28 24.5 24 20

40 20 20 20

Harina de gluten de maíz

28 24.5 24 20

11 11 11 11

Harina de soya

- - - -

13 - - -

Harina de sangre, secada por aspersión

6 12 - -

4.5 5 5 5.5

Harina de plumas

- - - -

- 17 17 -

Harina de carne y hueso

- - - -

- 25 - 25

Harina de subproductos avícolas

- - 20 30

- - 16 16

Composición

Proteína digestible, %



43.3 43.7 44.5 44.6

42 42 42 42

Energía digestible, MJ/kg

21.3 21.3 21.5 21.6

19 19 19 19

Desempeño

Peso inicial, g/pez



17 17 16 18

35 35 35 35

Peso final, g/pez

209 215 202 209

278 247* 264 245*

Eficiencia alimenticia, ganancia:alimento

1.18 1.26 1.19 1.18

1.26 1.11* 1.20 1.09*

TGC**

0.200 0.205 0.199 0.199

0.261 0.241* 0.252 0.239*

*Significativamente diferente de la dieta control (dieta 1)

** Coeficiente de crecimiento por unidad térmica (Iwama y Tautz, 1981)



Bibliografía:

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National Research Council (NRC). 1993. Nutrient Requirements of Fish, National Academy Press, Washington.

Agradecimientos
Los estudios presentados en este trabajo escrito fueron posibles gracias al apoyo económico de la Fats and Proteins Research Foundation, la Canadian Renderers Association, el Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affair (OMAFRA), y el Ontario Ministry of Natural Resources (OMNR). Mi sincero agradecimiento a Germán Dávalos (National Renderers Association – Oficina de Latinoamérica) por patrocinar este trabajo.


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