Buscando la eficiencia alimenticia en acuicultura

La producción anual a nivel mundial de animales acuáticos cultivados ha aumentado de manera impresionante en los últimos 50 años, siendo en la actualidad de 80 millones de toneladas métricas, igualando las capturas de la pesca. Si se asume esta tendencia alcista actual, la predicción para los próximos 30 años indicaría un aumento similar en la producción que requeriría el doble de la demanda actual de alimentos acuáticos. Sólo en España se utilizaron 129 toneladas de pienso para acuicultura durante 2017, un 6,8 % más que en 2016 (APROMAR, 2018).

Una utilización adecuada de los nutrientes, impuesta por la eficiencia del proceso digestivo, es un factor clave que define el equilibrio coste/beneficio comercial y ambiental del sector de la acuicultura. Es decir, mientras que los nutrientes absorbidos se utilizan para el crecimiento (beneficio), los compuestos no utilizados se excretan como desechos (coste).

Las empresas de piensos intentan formular dietas que cubran los requerimientos nutricionales de muchas especies de peces cultivados. Sin embargo, la eficiencia en la hidrólisis por la digestión y absorción de los nutrientes también depende de varios factores relacionados con el tubo digestivo, y que apenas se han estudiado, como son el pH interno, la cantidad y funcionalidad de enzimas digestivas, y el tiempo disponible para digerir el alimento (tasa de tránsito del alimento).

En este contexto, la simulación del sistema digestivo mediante un biorreactor (ensayos in vitro) ayudará a comprender la influencia por separado o interactiva de estos factores. Para complicarlo aún más, el proceso de alimentación y digestión está impulsado por un sistema de control que genera ritmos diarios para ayudar al organismo a enfrentarse a los hechos predecibles en su entorno, como puede ser la disponibilidad de alimento.

Los ciclos de luz/oscuridad y de alimentación/ayuno son los sincronizadores más potentes de este sistema. Sin embargo, todavía existe un gran desconocimiento en este campo y muchas operaciones que se realizan en acuicultura, como los protocolos de alimentación, se resuelven de una manera empírica por las empresas del sector, no estando estos sincronizados con los biorritmos internos de las distintas especies.

Nuestro grupo de investigación, en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (ICMAN-CSIC), en colaboración con la Universidad de Almería, la Universidad de Bergen (Noruega) y la empresa Sparos Lda. (Portugal), y en el marco de los proyectos EFISHDIGEST (MINECO, AGL2014-52888-R) y WISEFEED (European Union´s Horizon 2020 Programme, Marie Skłodowska-Curie grant No 691150), ha investigado la capacidad digestiva real a fin de aumentar su eficiencia en el engorde de dos especies de peces importantes para la acuicultura mediterránea, la dorada (Sparus aurata) y el lenguado senegalés (Solea senegalensis).

Para ello, se realizaron una serie de experimentos in vivo para estudiar la influencia de varios protocolos de alimentación en el patrón diario de varios parámetros gastrointestinales relacionados con la función digestiva. En otras palabras, para cada especie, los peces se distribuyeron en diferentes grupos que se alimentaron con la misma cantidad y tipo de alimento, pero con horarios (tiempo y frecuencia) de alimentación diferentes.

Nuestros resultados mostraron que los protocolos diarios de alimentación más adecuados para el lenguado y la dorada son, una alimentación exclusivamente nocturna y frecuentes raciones diurnas, respectivamente. Es probable que estos protocolos den como resultado un mayor crecimiento y una menor producción de desechos. Por otra parte, una única comida matutina al día no fue apropiada para ninguna de las dos especies estudiadas, especialmente para el lenguado.

Utilizando los datos generados por estos experimentos in vivo, se realizaron ensayos in vitro en biorreactores para una evaluación adicional de los parámetros mencionados. El biorreactor es un dispositivo con dos cámaras, separadas por una membrana semipermeable (que se parece al epitelio intestinal), con la parte superior que contiene una mezcla de enzimas digestivas y un sustrato (que se asemeja al alimento ingerido). Las moléculas pequeñas liberadas por hidrólisis (aminoácidos y/o azúcares reductores) pasan a través de la membrana y se cuantifican.

Estos datos se utilizaron para crear modelos matemáticos que podrían predecir la respuesta de los peces bajo diferentes condiciones. Nuestros hallazgos en los experimentos in vitro fueron altamente comparables a las respuestas fisiológicas de los peces, lo que confirma la utilidad de esta metodología en este tipo de estudios. Además, estos modelos podrían ser útiles para los fabricantes de piensos y piscicultores para desarrollar estrategias de alimentación/cultivo que cumplan con los requisitos fisiológicos de cada una de estas especies.

Estos resultados han sido publicados (Gilannejad et al., 2017 y 2018) o están actualmente en preparación, además de haberse presentado en una tesis doctoral (Gilannejad, 2018).

Bibliografía

APROMAR. 2018. Asociación Empresarial de Productores de Cultivos Marinos. Informe anual 2018. La acuicultura en España 2018. Disponible en: http://www.apromar.es/sites/default/files/2018/APROMAR_Informe_ACUICULTURA_2018.pdf.

Gilannejad, N., Martínez-Rodríguez, G., Yúfera, M., Moyano, F.J., 2017. Estimating the effect of different factors on the digestive bioaccessibility of protein by the Senegalese sole (Solea senegalensis); combination of response surface methodology and in vitro assays. Aquaculture 477, 28–34. doi: 10.1016/j.aquaculture.2017.04.037

Gilannejad, N., Martínez-Rodríguez, G., Yúfera, M., Moyano, F.J., 2018. Modelling digestive hydrolysis of nutrients in fish using factorial designs and desirability function. PLoS One 13 (11), e0206556. doi: 10.1371/journal.pone.0206556

Gilannejad, N., 2018. Mecanismos implicados en la eficiencia del proceso de digestión en peces marinos cultivados. Tesis Doctoral. Universidad de Cádiz. España. 207 pp.