por el Dr. Ioannis Nengas, Director de investigación, Centro Helénico de Investigaciones Marinas, Grecia
Asegurar el suministro de alimentos a una población que se espera supere los nueve mil millones antes de mediados de siglo sigue siendo uno de nuestros mayores desafíos. según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO, 2017). El cultivo de organismos acuáticos es uno de los sectores alimentarios de más rápido crecimiento en el mundo. proporcionando al planeta aproximadamente la mitad de todo el pescado consumido a nivel mundial. Según la FAO, la acuicultura contribuirá tanto a la seguridad alimentaria como al bienestar económico de grandes poblaciones. Hoy dia, La producción mundial de productos de la acuicultura ha establecido un nuevo récord, que representa el 55 por ciento del total de productos del mar producidos, que asciende a un total de 200 millones de toneladas por año.
Sin embargo, la expansión de la producción acuícola requiere un aumento proporcional de la producción de alimentos acuícolas. Entonces, El desafío al que se ha enfrentado la industria de la acuicultura en las últimas décadas es identificar ingredientes sostenibles y nutritivos para apoyar el crecimiento del sector. La industria de alimentos acuícolas ha reconocido desde hace muchos años que la utilización de alimentos vegetales para la producción de especies acuáticas es un requisito esencial para el futuro desarrollo de la acuicultura. Dichos alimentos para plantas deben proporcionar componentes nutritivos que cultiven de manera eficiente especies acuáticas con un impacto ambiental mínimo y produzcan carne de pescado de alta calidad para promover los beneficios para la salud humana de manera rentable (Gatlin et al., 2017).
Aunque muchos ingredientes de alimentos para animales derivados de plantas contienen cantidades aceptables de proteína, aminoácidos esenciales, calorías, ciertos minerales y vitaminas, su uso aún es limitado debido a la presencia de varios factores antinutricionales (ANF) endógenos que afectan negativamente la actividad enzimática o la absorción de minerales y otros nutrientes (Rasha et al., 2011). Algunos de los factores antinutricionales en los ingredientes vegetales pueden inactivarse parcial o totalmente mediante el procesamiento térmico, como asar, autoclave, extruir o cocinar, antes de su inclusión en alimentos para peces (Francis et al., 2001). Sin embargo, el calor elevado compromete la calidad nutricional de estos ingredientes debido a la destrucción parcial de nutrientes sensibles al calor y no es eficaz en algunos de estos factores antinutricionales.
Una forma de posibilitar el uso extensivo de ingredientes de piensos vegetales aumentando su valor nutricional y minimizando los factores antinutricionales es mediante el uso de procesos biotecnológicos. Estos procesos incluyen la fermentación en estado sólido (SSF) y el uso de enzimas dietéticas exógenas.
Fermentación en estado sólido
La fermentación es un proceso que involucra microorganismos, sustratos y condiciones ambientales específicas que convierten sustratos complejos en compuestos más simples (Niba et al., 2009). Los productos de fermentación variarán según la característica de los microorganismos, sustratos y condiciones utilizados. Las condiciones incluyen temperatura, pH O2 y CO2 disueltos, sistemas operativos, mezcla y la duración del proceso de fermentación (Renge et al., 2012). La fermentación mejora la calidad nutricional de los piensos mediante:
- Bajando las fibras
- Aumento del contenido de proteínas y lípidos.
- Mejora de la disponibilidad de vitaminas y minerales.
- Mejora la digestibilidad de los aminoácidos.
También se ha informado que aumenta la palatabilidad del alimento (Borresen et al., 2012). Un beneficio importante del proceso es que disminuye el contenido antinutricional en los ingredientes de los alimentos para plantas y los niveles de micotoxinas (Niba et al., 2009; Canibe y Jensen, 2012).
SSF es el proceso de fermentación que involucra un sustrato sólido, como ingredientes vegetales, en ausencia de líquido. La SSF generalmente se explota para producir ingredientes secos fermentados que se pueden agregar a mezclas de alimentos básicos. Debido al bajo contenido de humedad, el método SSF solo puede ser realizado por un número limitado de microorganismos, principalmente hongos como Aspergillus spp. y Rhizopus spp., aunque algunas bacterias, como Lactobacillus spp., también se puede utilizar (Supriyati et al., 2015). Los ingredientes procesados con SSF son más compatibles con la producción de alimentos acuícolas.
Ingredientes de plantas fermentadas, especialmente los producidos a través de SSF, ya que los componentes de los alimentos acuícolas son materias primas potenciales y han ganado el interés de la industria de la acuicultura. La Tabla 1 documenta los resultados de la incorporación de alimentos vegetales fermentados en las dietas de varias especies de acuicultura.
Enzimas dietéticas exógenas
Acuicultura, como el resto de sectores de producción animal, está tratando de minimizar los costos de alimentación y, por esta razón, recientemente ha centrado su atención en el uso de enzimas dietéticas exógenas en alimentos ricos en ingredientes vegetales. Esto se debe a su capacidad para mejorar la digestibilidad de los nutrientes, que es baja porque las especies acuáticas carecen de las enzimas endógenas necesarias para romper la compleja estructura de la pared celular de los ingredientes vegetales y liberar nutrientes. Otro beneficio importante de su incorporación en las formulaciones de alimentos es la descomposición de los factores antinutricionales, como fibras, polisacáridos de fitato y sin almidón (NSP), que reducen el rendimiento y comprometen la salud y el bienestar de los animales (Alsersy et al., 2015).
Las enzimas exógenas como aditivos alimentarios se han estudiado exhaustivamente para las industrias de piensos para aves y cerdos. y su incorporación dietética es ahora una práctica común por las razones anteriores. Sin embargo, para especies de acuicultura, la investigación sobre la suplementación con enzimas exógenas se ha centrado principalmente en la fitasa. Solo recientemente ha surgido el interés y la investigación sobre las carbohidrasas dietéticas, aumento de la suplementación con proteasas y mezclas de enzimas (Gatlin et al., 2017).
La función principal de las carbohidrasas exógenas es hidrolizar los PNA complejos presentes en los alimentos para plantas. Es más, la suplementación con carbohidrasas aumenta la digestibilidad de los nutrientes que producen energía, como almidón y grasa. Además, Es posible que las carbohidrasas también actúen para mejorar la utilización de nitrógeno y aminoácidos al aumentar el acceso a las proteínas para las proteasas digestivas (Tahir et al., 2008). Al igual que con otros nutrientes, Las enzimas carbohidrasas también participan en la mejora de la disponibilidad de minerales en las dietas para el organismo objetivo. Es más, Las carbohidrasas pueden promover y apoyar el crecimiento de bacterias beneficiosas. mejorando así el intestino y la salud general del animal (Adeola y Cowieson, 2011).
Aparte de la degradación de las carbohidrasas, es esencial mejorar la disponibilidad de proteínas dentro de los ingredientes de la planta complementando las proteasas dietéticas. Las proteasas comprenden una clase de enzimas que hidrolizan las proteínas en proteínas más pequeñas, péptidos y aminoácidos. Sin proteasas, estos lazos no se pueden romper fácilmente, y proteínas, por lo tanto, no puede ser digerido fácilmente por peces y crustáceos.
Existe un número creciente de publicaciones sobre el uso de enzimas exógenas, complementos dietéticos o complejos enzimáticos, compuesto principalmente por carbohidrasas y proteasas con resultados muy prometedores. La Tabla 2 resume los hallazgos más recientes.
Con todos estos beneficios potenciales de las novedades biotecnológicas, El formulador de hoy tiene más herramientas para optimizar nutricional y económicamente los alimentos acuícolas. Se están realizando investigaciones sobre los efectos de diferentes sustratos, microorganismos, diferentes métodos de producción de enzimas e ingredientes de piensos, así como la interacción de estas innovaciones con el metabolismo, crecimiento, salud intestinal y sistema inmunológico de organismos acuáticos cultivados.
