de Roberto Acosta, Yoav Rosen y, Ra'ananAriav, Phibro Aqua, Corporación de Salud Animal Phibro, Ecuador y Phibro Aqua, Corporación de Salud Animal Phibro, Israel
La producción de productos del mar ha ido aumentando constantemente desde finales de los 80 debido a la contribución del sector de la acuicultura. Es más, la demanda de especies acuícolas como el pescado, mariscos, y se espera que los crustáceos sigan creciendo en un futuro próximo.
Para mantenerse al día con esta demanda prevista de productos del mar, el sector de la acuicultura necesita desarrollar soluciones innovadoras y respetuosas con el medio ambiente que mejoren la supervivencia y el crecimiento de las especies cultivadas, reduciendo al mismo tiempo los costes de producción.
Los piensos para la acuicultura desempeñan un papel fundamental en el rendimiento y la salud de las especies de cultivo, y representa una gran parte de los costos de producción. Está, por lo tanto, fundamental para seguir desarrollando piensos que aumenten la eficiencia de los piensos, mejorar la salud animal, y producir menos residuos.
Los aditivos para piensos han jugado un papel importante en la mejora de los piensos acuícolas. Saponinas por ejemplo, son un aditivo alimentario importante y establecido en la acuicultura de productos del mar. En este articulo, se exploran los efectos beneficiosos de las saponinas como aditivos alimentarios, con especial énfasis en su uso para el cultivo del camarón blanco del Pacífico (Penaeus vannamei), que representa aproximadamente la mitad de la producción acuícola de crustáceos (53%).
El efecto de las saponinas para mejorar la absorción de nutrientes, capacidad digestiva, y el rendimiento del crecimiento se analiza junto con los efectos positivos de las saponinas en el sistema inmunológico del camarón y su resistencia a los patógenos. Es más, También se revisa el uso de saponinas para reducir la carga de nutrientes de los efluentes de la acuicultura del camarón.
Acuicultura:situación y tendencias mundiales
La producción acuícola es el sector de producción de alimentos de más rápido crecimiento y es responsable de un aumento importante en el suministro de productos del mar para el consumo humano. especialmente desde finales de los 80, cuando la producción mundial de captura de productos del mar se estancó. Según el último informe publicado en 2018 por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, La acuicultura representó el 47 por ciento de la producción mundial total de productos del mar en 2016 con 80 millones de toneladas registradas en los registros de la FAO.
Es más, 30,1 millones de toneladas de plantas acuáticas y 37, Se cultivaron 900 toneladas de productos no alimentarios. El valor total estimado de la primera venta de la producción acuícola mundial en 2016 asciende a 243,5 dólares EE.UU. (FAO, 2018) y 19, 271 mil agricultores dan cuenta de las estadísticas mundiales de empleo.
Entre los principales grupos de producción de mariscos, los crustáceos representan el 9,8 por ciento de la producción acuícola mundial, con un total de 64 especies cultivadas. Otros grupos incluyen peces y mariscos que representan el 67,6 por ciento y el 21,4 por ciento de las especies cultivadas, respectivamente.
Las principales especies de crustáceos de cultivo son las gambas, cangrejo de río, y cangrejos, la especie más comúnmente producida es el camarón blanco del Pacífico (Penaeus vannamei) que representa más de la mitad de la producción de crustáceos (53%). Las cinco especies de crustáceos más producidas restantes son el cangrejo de río rojo (Procambarusclarkii, 12%), el cangrejo chino (Eriocheirsinensis, 10%), el langostino tigre gigante (Penaeus monodon, 9%), el langostino de río oriental (Macrobrachiumnipponense, 4%) y el camarón gigante de río (Macrobrachiumrosenbergii, 3%). La producción de camarones marinos domina claramente la acuicultura de crustáceos, teniendo lugar principalmente en países asiáticos y latinoamericanos, incluida China, Vietnam, Indonesia, India, Ecuador y Tailandia.
En la actualidad, la demanda mundial de productos del mar continúa creciendo significativamente debido a una variedad de factores sociales y económicos, a saber, crecimiento de la población, ingresos crecientes, y una mejor distribución de la cadena de suministro desde los productores hasta los consumidores finales. El consumo per cápita ha aumentado en promedio un 1,5 por ciento anual desde 1961, pasando de 9,0 kg en 1961 a un estimado de 20,5 kg en 2017.
El comercio de productos del mar para consumo humano y con fines no alimentarios (por ejemplo, piensos para animales, farmacéutico, nutracéutico productos cosméticos, entre otros) juega un papel importante en el desarrollo económico, especialmente en los países en desarrollo, impulsar una amplia gama de industrias y actividades como la gestión de recursos, construcción de infraestructura y equipamiento, investigación y tecnología, y procesamiento de alimentos.
Para mantenerse al día con la demanda y cumplir con la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas, la industria de la acuicultura tiene la oportunidad de mejorar su sostenibilidad a la luz de un mundo cambiante.
Como tal, Las tendencias futuras para la producción acuícola incluyen (i) una reducción en el uso de antibióticos para mitigar la expansión de cepas microbianas resistentes, (ii) la proliferación de sistemas de Acuicultura Multitrófica Integrada (IMTA) que reducen la degradación ambiental y la excreción excesiva de nitrógeno y fósforo al medio ambiente, (iii) la mejora de las formulaciones de piensos, a medida que la cría de especies alimentadas sigue aumentando en relación con la cría de especies no alimentadas, (iv) y la evolución de los sistemas y equipos de acuicultura, mejorar la productividad y reducir los posibles impactos ambientales.
Los alimentos para la acuicultura a menudo representan la mitad de los costos totales de producción. Está, por lo tanto, fundamental para desarrollar fórmulas de piensos innovadoras y nuevos ingredientes que mejoren la calidad nutricional de los productos del mar, particularmente aumentando la eficiencia de la alimentación y la asimilación metabólica de nutrientes, además de reducir el desperdicio de alimentos mediante la mejora de los sistemas de distribución de alimentos y la promoción de la economía circular.
Estos son, Por supuesto, entre las principales prioridades de la industria de la acuicultura. La eficiencia alimentaria y mejores perfiles nutricionales se pueden lograr mediante la inclusión de aditivos alimentarios en los alimentos acuícolas. contribuyendo a aumentar las tasas de producción y reducir la aparición de enfermedades infecciosas como el síndrome de la mancha blanca y el síndrome de mortalidad temprana, que siguen siendo una gran amenaza para la acuicultura de camarón, ya que provocan eventos de mortalidad masiva y grandes pérdidas económicas.
Por último, los aditivos alimentarios que mejoran el rendimiento digestivo y reducen la aparición de plagas y enfermedades contribuyen a disminuir el estrés animal y, por lo tanto, mejorar el bienestar animal en las instalaciones de acuicultura. En la siguiente sección, destacamos la importancia de los aditivos alimentarios en la acuicultura.
La importancia de los aditivos alimentarios en la acuicultura:el caso específico de las saponinas
La intensificación de la producción acuícola no está exenta de desafíos, ya que puede conducir a condiciones de cultivo subóptimas que conducen a estrés animal y mala calidad del agua, que limitan el rendimiento del crecimiento y el bienestar de los animales cultivados.
Por lo tanto, Los aditivos alimentarios se utilizan comúnmente en la producción acuícola como un medio para reducir el estrés. impulsar la eficiencia reproductiva, mejorar el estado de salud individual y la respuesta inmunitaria, y mejorar el rendimiento del crecimiento mejorando la retención de nutrientes, digestión, y asimilación.
Los aditivos alimentarios que promueven el bienestar de los animales son especialmente relevantes para la acuicultura del camarón, ya que los camarones carecen de un sistema inmunológico adaptativo y dependen únicamente de la inmunidad innata para combatir patógenos y enfermedades. Algunos ejemplos de aditivos alimentarios incluyen glucanos, vitamina C, probióticos, prebióticos, Ácidos orgánicos, nucleótidos, carotenoides, ácidos grasos bioactivos, y suplementos de origen vegetal.
En la actualidad, Existe un mercado en crecimiento para incorporar compuestos naturales en los alimentos acuícolas debido al hecho de que los consumidores finales prefieren alimentos y productos libres de químicos. al mismo tiempo que exige procesos de producción respetuosos con el medio ambiente.
Adicionalmente, el uso de sustancias sintéticas, como antibióticos y hormonas, ya no se acepta en varios países. En efecto, el uso de antibióticos como promotores del crecimiento en la acuicultura fue prohibido en 2006 por la Unión Europea (Reglamento 1831/2003 / EC). Como consecuencia, ingredientes naturales, como los piensos derivados de plantas, ahora se utilizan comúnmente en la acuicultura como suplementos y también como sustitutos de la harina de pescado.
Sin embargo, Es importante destacar que los alimentos para plantas deben cumplir con características nutricionales y no nutricionales específicas para su inclusión en los alimentos acuícolas. como bajos niveles de fibra, alto contenido de proteínas, perfil de aminoácidos apropiado, alta digestibilidad de nutrientes, así como una palatabilidad adecuada para maximizar la aceptación y el consumo de alimento.
Entre las características no nutricionales, disponibilidad, sustentabilidad, precio, facilidad de procesamiento, y almacenamiento y funcionalidad (durabilidad, expansión, estabilidad del agua, absorción de aceite) son características críticas que deben evaluarse.
Varios extractos de plantas y algas de aloe vera, cúrcuma, canela, propóleos, Equinácea ajo, té verde, comino, jengibre, árbol de la corteza de jabón, Yuca de Mojave, microalgas naviculasp Espirulina y Ulva sp, entre otros, ya se han probado y se han demostrado efectos positivos en las tasas de supervivencia, parámetros hematológicos e inmunes, y mejora del rendimiento del crecimiento de peces y camarones.
Entre tales suplementos dietéticos, Las saponinas extraídas del árbol de la corteza de jabón (Quillajasaponaria) y la yuca de Mojave (Yucca schidigera) han demostrado ser ingredientes muy prometedores para los alimentos acuícolas como promotores naturales del crecimiento.
Las saponinas se clasifican como sustancias con múltiples beneficios, particularmente en parámetros clave como la ingesta de alimento, digestibilidad de nutrientes, fisiología intestinal, metabolismo, crecimiento, y salud. Estos compuestos son glucósidos vegetales de origen natural que tienen una estructura esteroidea o triterpenoide y poseen propiedades detergentes.
Sin embargo, a altas concentraciones, Es importante tener en cuenta que las saponinas pueden tener efectos nocivos en los animales acuáticos, como depresión de la ingesta de alimento, inhibición de la absorción activa de nutrientes, reducción de la fertilidad y disminución de la digestibilidad de las proteínas.
Sin embargo, efectos que promueven la salud, como anti-cancerígeno, antimicrobiano, disminución del colesterol, actividad inmunomoduladora y antiinflamatoria, Se han informado cuando las saponinas se utilizan en concentraciones más bajas y en una fórmula de suplementación alimenticia adecuadamente equilibrada.
Efectos beneficiosos de las saponinas en la absorción de nutrientes, capacidad digestiva y rendimiento de crecimiento de especies acuícolas
Uno de los principales desafíos de la producción acuícola es el desarrollo de formulaciones de alimentos que reemplacen los escasos y costosos ingredientes. como harina y aceite de pescado, y que mejoran los índices de conversación de piensos (FCR) y el rendimiento del crecimiento.
Las saponinas son candidatos establecidos como suplementos alimenticios porque se ha demostrado que aumentan la permeabilidad de las células de la mucosa del intestino delgado, aumentando así la absorción de nutrientes, particularmente de macromoléculas. Es más, su actividad de tipo detergente mejora la digestibilidad de los carbohidratos al reducir la viscosidad.
La estimulación de la actividad de enzimas digestivas como amilasa, tripsina proteasa alcalina, leucina aminopeptidasa, fosfatasa alcalina, y también se ha informado lipasa, junto con un aumento de las enzimas respiratorias como la citocromo c-oxidasa. Dichos informes destacan el potencial de las saponinas para aumentar la digestibilidad de los nutrientes, principalmente proteínas y carbohidratos, al mismo tiempo que favorece los procesos anabólicos al mejorar el metabolismo aeróbico.
Varios estudios han demostrado la capacidad de las saponinas para aumentar el rendimiento de crecimiento de peces y camarones cultivados. Por ejemplo, Las dietas alimentadas con carpa común que contienen saponinas de Quillaja mostraron una mayor eficiencia metabólica y pesos corporales promedio (aumentaron significativamente de 37.5 a 73.2%), tasas de crecimiento más rápidas (la tasa de crecimiento específico aumentó de 0,7 a 1,18% por día), y mayores índices de eficiencia de utilización, incluida la eficiencia de conversión de alimentos, valor productivo de proteínas, y ganancia de proteínas mientras se mantienen simultáneamente las tasas metabólicas de rutina.
Se observaron resultados similares para la tilapia del Nilo, revelando una retención de energía y conversión de lípidos significativamente mayor cuando se complementa con una mezcla de saponinas. Suplementos basados en una mezcla de saponina al tres por ciento, particularmente de extractos de Quillaja y Yucca, mostró efectos beneficiosos sobre el aumento de peso y longitud, tasas de crecimiento y supervivencia, y mejores tasas de conversión alimenticia del camarón blanco del Pacífico, lo que lleva a un mayor rendimiento de biomasa por tanque y un aumento del 15 al 26 por ciento en la producción total.
Similar, el uso de una dieta complementada con extractos de Quillaja ricos en saponina y vitamina C, condujo a una mejora del 14 por ciento en la producción y un aumento del 15 por ciento en las tasas de supervivencia del camarón blanco del Pacífico, en comparación con la administración de dietas de control. Los resultados de otro estudio científico también muestran que la FCR mejoró en un 23 por ciento en los camarones alimentados con la dieta suplementada con saponina.
En resumen, Las dietas suplementadas con saponina tienen importantes beneficios funcionales para las especies acuícolas. particularmente como promotores del crecimiento y productos para la salud intestinal impulsados por una mayor eficiencia en la utilización de alimentos.
Se cree que estos resultados se deben a una mayor absorción de nutrientes provocada por una mayor permeabilidad intestinal y una mayor actividad de las enzimas digestivas asociadas con la suplementación con saponina.
Efectos beneficiosos de las saponinas en el sistema inmunológico y resistencia a patógenos
La propagación de enfermedades se considera uno de los problemas más importantes en la acuicultura del camarón. Las enfermedades suelen estar provocadas por la mala calidad del agua, altas densidades de camarón, desequilibrios nutricionales, y la falta de medidas de bioseguridad adecuadas asociadas con el comercio de animales vivos infectados entre las instalaciones.
Los estanques de camarones son propensos a la invasión de varios patógenos, incluidos protozoos, hongos y bacterias. Sin embargo, la mayor amenaza proviene de la propagación de infecciones virales, que han causado grandes pérdidas en varios países productores de camarón, incluso en el sudeste asiático (Taiwán, Porcelana, Indonesia e India) y Sudamérica (Ecuador, Honduras y México).
Los cinco virus más importantes que afectan a la acuicultura de camarón son el virus de la necrosis hipodérmica y hematopoyética infecciosa (IHHNV), virus de la cabeza amarilla (YHV), Virus del síndrome de Taura (TSV), virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV), y virus de la mionecrosis infecciosa (IMNV).
Las medidas preventivas son actualmente el mejor enfoque para reducir la propagación de infecciones virales, ya que no existen tratamientos efectivos para los brotes de pandemias virales en las instalaciones de acuicultura de camarón. Como tal, es de suma importancia mantener una calidad óptima del agua, sino también para mejorar la respuesta inmune de los camarones.
Compuestos inmunoestimulantes, administrado fácilmente a través del pienso, puede ser una solución para atenuar el problema de las enfermedades infecciosas y, en consecuencia, mejorar los rendimientos de producción. Los inmunoestimulantes se definen como compuestos que 'mejoran la respuesta inmune innata o no específica al interactuar directamente con las células del sistema, activándolos '.
Se han administrado varios compuestos como inmunoestimulantes en instalaciones de acuicultura para mejorar el estado sanitario de los camarones. incluidos los peptidoglicanos, lipopolisacáridos, oligosacáridos, vitaminas, nucleótidos, péptidos antibacterianos, citoquinas, probióticos, y a base de hierbas, extractos de plantas y algas.
Se han utilizado varios modos de acción de los inmunoestimulantes en los camarones peneidos, tales como:(i) potenciar la fagocitosis de patógenos mediante la activación de células fagocíticas en la hemolinfa, (ii) aumentar las propiedades antibacterianas y antisépticas de la hemolinfa, (iii) activar la transducción de señales y el sistema de profenoloxidasa.
Más específicamente, Se ha informado que los extractos de plantas mejoran propiedades inmunes no específicas como la función de los leucocitos, actuando contra un amplio espectro de patógenos. Sin embargo, Se deben tener en cuenta varios factores al administrar inmunoestimulantes, ya que su eficacia depende del momento de administración. Dosis, y modo de acción.
Las saponinas se encuentran entre los extractos de plantas que han demostrado mejorar la respuesta inmune de los camarones y su resistencia a los patógenos. Immune modulation induced by saponins is apparently related to (i) the induction of cytokines like interleukins and interferons, (ii) the formation of complexes between saponins and antigens and their incorporation into cell or endosomal membranes, exposing antigens to cytosolic proteases (which would otherwise be exposed to digestive degradation), and (iii) the inhibition of non-specific processes such as inflammation and monocyte proliferation.
White shrimp contaminated with Vibrio alginolyticus and immersed in saponin solutions showed increased phagocytic activity and greater clearance efficiency, having higher survival rates, proving the immunomodulatory capacity of saponins.
Immune parameters, such as hyaline cells, total haemocyte count, specific α2-macroglobulin activity, respiratory burst, and antioxidant enzyme activity have been shown to increase with saponin supplementation.
Other reports similarly showed the enhancement of bacterial clearance in rainbow trout and the enhancement of chemotactic activity of yellowtail leucocytes. Es más, another study carried out using the giant freshwater prawn also showed that saponins can modulate the immune system by increasing total haemocyte count and, por último, increasing disease resistance.
Besides the established immunostimulant effect, saponins have also been shown to be good vaccine adjuvants, to have antifungal properties, to reduce viral replication, and to induce detrimental effects on protozoa due to their detergent effect on cell membranes. Such properties are important to reduce the load of internal parasites in cultured shrimps.
The use of saponins to reduce the nutrient load of shrimp aquaculture effluents
Shrimp aquaculture is one of major sources of pollution in tropical and subtropical coastal areas due to discharges from culture ponds, creating excessive nitrogen loads from cultured animals' excretion as an end product of protein metabolism.
Ammonia, and its intermediate product nitrite, are highly toxic to aquatic animals, including fish and crustaceans and should be kept to a minimum in order to maintain animal welfare and, por lo tanto, maximise shrimp survival.
Water quality deterioration due to excess ammonia is a major issue in shrimp aquaculture and has been associated with collapses in production, mainly due to the rapid spread of diseases and physiological stress.
Es más, nutrient excess may lead to the eutrophication of coastal ecosystems, causing mass mortality events. Como ejemplo, for every ton of cultured fish, 44-to-66kg of nitrogen and 7.2-to-10.5kg of phosphorus waste are produced. Several innovative and technological solutions have been proposed, in order to mitigate the pollution induced by pond effluents, such as IMTA, improved pond design, construction of buffer ponds, and bioreactors or bio-filters, in addition to reduction agents to treat effluent water and reduce water exchange rates.
Sin embargo, the elevated costs of technology, poor planning, and lack of regulation may hamper the use of such innovative methods. Por lo tanto, a straightforward way to reduce the load of nutrients into the coastal environments might be to improve the nutrient composition of feed, given that the dietary requirements and welfare of the animals are still met.
From this point of view, the use of saponins as feed additives is of major interest as plant extracts that contain saponins and glycocomponents are able to bind to ammonia and mediate the conversion of ammonia to nitrite and to nitrate, the latter far less toxic form of nitrogen.
Es más, HCO3- may react with ammonia to form urea in the presence of saponins. Yucca extracts have been successfully used in livestock husbandry to control ammonia accumulation in the facilities as well as to reduce odour.
According to this latter study, Yucca extracts can also be used in aquaculture facilities. Bioassays using fish and shrimp in both freshwater and saltwater systems have shown that Yucca and Quillaja extracts reduce ammonia when used as feed additives or liquid extracts for water treatment.
Por ejemplo, a Yucca extract added at 6mg.L-1 every 15 days to fish and shrimp systems achieved a 58-60 percent reduction in ammonia as compared to a control system. En otro estudio, the addition of Yucca extract at 430 mg.L-1 to 30 L tanks in a recirculating water system achieved an 82 percent reduction in ammonia. Todavía, the inhibition of ammonia leaching from feces and feed waste and, por lo tanto, the reduction of ammonia levels in water was improved when Yucca or Quillaja extracts were used as feed supplement as compared to water treatment solutions.
Conclusión
Saponins are important and established feed additives in seafood aquaculture. En general, and taking into consideration the positive digestive and growth performance effects particularly observed for Pacific white shrimp, there is overwhelming scientific evidence that saponins can notably contribute to boost shrimp aquaculture production and profitability.
Adicionalmente, saponins have shown positive effects in the immune system of aquatic species and their resistance to pathogens. The integration of saponins in aquafeeds is, por lo tanto, a relevant step to improve animal welfare, control infectious diseases, and further advance health management strategies in aquaculture production.
Finalmente, the use of saponins in feed formulations can help fish and shrimp farmers in ammonia management strategies, thereby contributing to the establishment of environmentally friendly production processes in order to achieve the sustainable development goals enacted by the United Nations for 2030.
En resumen, the recognised properties of saponins as growth prometers, immunostimulants, parasitic control, and ammonia reducing agents will certainly help seafood farmers to achieve not only higher production levels and profitability, but also establish effective health management strategies and eco-friendly production processes.
