La producción de trucha arco iris contribuye significativamente a la industria mundial de los salmónidos y es una especie icónica de alto valor y aceptabilidad. Se cría extensamente en muchas regiones templadas del mundo, como en los EE. UU., Canadá, Noruega, Dinamarca y el Reino Unido además de la mayoría de las áreas de Europa y regiones de América Latina como México, Chile y Argentina , así como en partes de Australia.

Se estimó que el mercado mundial de la trucha arco iris estaba valorado en US $ 3,524.08 millones en 2018 y se proyectaba que alcanzaría los US $ 4,998.19 millones para 2025, a una tasa compuesta anual de 5.14 por ciento durante el período 2018 a 2025 con una producción de más de un millón de toneladas.

La trucha arco iris es un pez carnívoro y requiere dietas que contengan un alto nivel de proteínas y energía en forma de aceites (típicamente 45 y 25 por ciento) en los alimentos comerciales. En consecuencia, la producción de alimentos acuícolas debe seguir expandiéndose para satisfacer la demanda. Las formulaciones de piensos para salmónidos se han basado tradicionalmente en la harina de pescado para proporcionar la mayor parte de las proteínas de la dieta.

Aunque el uso total de harina de pescado en los alimentos para la acuicultura aumentó cada año hasta 2007-08, el porcentaje de harina de pescado en las formulaciones de alimentos ha disminuido para la mayoría de las especies entre un 35 y un 50 por ciento (Tacon y Metian, 2008). Se han investigado ingredientes alternativos como harina de soja, concentrado de proteína de soja, harina de canola, concentrado de proteína de canola, harina de gluten de maíz, harina de semilla de algodón, guisantes y harina de gluten de trigo para reemplazar la harina de pescado y reducir el costo de producción (Gatlin et al. 2007).

En particular, muchos ingredientes de proteínas de origen vegetal contienen antinutrientes como el ácido fítico y los inhibidores de proteasa que interfieren con la asimilación de nutrientes. Las dietas a base de proteínas vegetales también pueden contener niveles más bajos de aminoácidos limitantes como metionina, lisina y treonina, que las dietas a base de harina de pescado. Sin embargo, complementar los EAA limitantes con fuentes cristalinas puede restaurar las tasas de crecimiento en los peces, hasta cierto punto (Cheng et al, 2003). Los consumidores de hoy han planteado serias preocupaciones éticas sobre la sostenibilidad de la harina de soja, impulsadas principalmente por el problema de la deforestación.

Del 2000 al 2020, la industria de la biorrefinería de EE. UU. ha crecido de 56 a 209 instalaciones de fermentación a gran escala para la producción de alcohol, también conocido como etanol a partir de diferentes granos de cereales. La producción de etanol molido en seco trajo como resultado unas  3.300 millones de libras de aceite de destilería de maíz y 29.4 millones de toneladas métricas de granos secos de destilería en 2020 (Renewable Fuels Association, 2020).

Entre todos los productos de DDG de diferentes granos, los DDGS de maíz son los predominantes. Los DDGS de maíz se producen en plantas de etanol mediante el uso de un método de molienda en seco (Overland et al, 2013). Los DDGS convencionales contienen un nivel moderado de proteína cruda (24-32 por ciento) en comparación con la harina de pescado y los productos de proteína de soja, y tienen menos fósforo que la harina de pescado (Gatlin et al, 2007).

El uso de DDGS se ha estudiado en la dieta de muchas especies de acuicultura, incluida la trucha arco iris (Cheng et al., 2003; Cheng y Hardy, 2004; Barnes et al, 2012). Además, las dietas que contienen 10 o 20 por ciento de DDGS parecen reducir el crecimiento de la trucha arco iris incluso con la suplementación de aminoácidos esenciales y fitasa debido al alto contenido de fibra (Barnes et al, 2012a).

En otro estudio, los DDGS se incluyeron en las dietas de trucha arco iris hasta en un 22,5 por ciento sin afectar el crecimiento cuando se suplementaron con lisina y metionina (Cheng y Hardy, 2004). Stone et al (2005) afirmaron que si se pudiera aumentar el contenido de proteína cruda y disminuir la fibra no digerible, el nivel de inclusión de DDGS podría incrementarse en los alimentos para peces. Esto se puede lograr fraccionando y eliminando las fracciones no fermentables antes o después de la producción de etanol. El fraccionamiento pre-fermentativo que crea un DDG de alto contenido proteico (HPDDG, 42 y 45 por ciento de proteína cruda) se ha evaluado en trucha arco iris con resultados contrastantes (Barnes et al, 2012; Overland et al, 2013).

El resultado de la separación mecánica post-fermentativa.

La proteína fermentada NexPro, un producto de Flint Hills Resources con sede en EE. UU., es el resultado de la separación mecánica post-fermentación del producto DDG utilizando una tecnología patentada llamada Coproductos de vinaza maximizada. El fraccionamiento del producto después de la fermentación permite que el proceso de fermentación ayude a la separación y debilite la estructura de la pared celular de las fracciones fibrosas y la concentración de la levadura Saccharomyces cerevisae inactiva, que se utiliza para la producción de alcohol.

NexPro® tiene una proteína cruda superior (~ 50 frente a ~ 28 por ciento), niveles más bajos de fibra cruda y una composición nutricional mejorada en comparación con los DDGS tradicionales. Como resultado, (NexPro®) probablemente competirá con el concentrado de proteína de soja, el concentrado de proteína de maíz, la harina de gluten de maíz y la levadura de cerveza como ingrediente en las formulaciones de alimentos para peces.

Este estudio evaluó NexPro® como una fuente de proteína sostenible en alimentos para trucha arco iris mediante el reemplazo del concentrado de proteína de soja (SPC) en una serie equilibrada de dietas, que incluyen otros ingredientes y harina de pescado. Los parámetros elegidos del estudio incluyen el rendimiento del crecimiento, la eficiencia alimenticia, la digestibilidad y la retención de nutrientes, este último de los cuales es importante desde la perspectiva de reducir las pérdidas de nutrientes de las piscifactorías que causan impacto ambiental (como el fósforo y el nitrógeno).

Flint Hills Resources suministró proteína fermentada de maíz NexPro® a Bozeman Fish Technology Center (BFTC), Bozeman, Montana, para la producción experimental de alimentos como se describe a continuación. Primero, la prueba de digestibilidad y luego la prueba de crecimiento fueron realizadas por el Instituto de Investigación de Acuicultura de la Universidad de Idaho, específicamente la Estación Experimental de Cultivo de Peces Hagerman (HFCES) en Hagerman, Idaho. El producto se analizó en HFCES para determinar la composición de nutrientes (Tabla 1).

 

 

Composición y aplicación de la dieta.

Alimentos experimentales: La digestibilidad aparente de nutrientes in vivo de NexPro® se determinó alimentando a grupos separados de truchas arco iris subadultas con una dieta que contenía el producto al 30 por ciento. En el HFCES se preparó una dieta de referencia (lote de 10 kg) que contenía ingredientes prácticos y un marcador inerte indigerible al 0,1 por ciento (óxido de itrio) (Tabla 2). Se prepararon dietas de prueba que contenían un 30 por ciento de NexPro® y un 70 por ciento de puré de dieta de referencia en base a materia seca. Ambas dietas se peletizaron en frío con una peletizadora de California equipada con un troquel de cuatro milímetros. Los gránulos se secaron en un secador de aire forzado a 35 ° C durante 48 horas. Se tomaron muestras de cada dieta para análisis aproximados de composición y minerales, incluido el análisis de itrio.

Régimen de alimentación y mantenimiento de los peces: Para el estudio se utilizaron truchas arco iris de los reproductores internos HFCES (cepa House Creek). Se sembraron veinticinco peces (~ 250 g) en cuatro tanques de 145 L, cada uno con 12 L min-1 de agua de manantial a temperatura constante (15 ° C) suministrada por gravedad al laboratorio de cría de peces.

Cada una de las dietas de referencia y de prueba se asignó al azar a dos tanques de peces. Los peces fueron alimentados con sus respectivas dietas dos veces al día, de las 08.30 a las 09.00 y de las 15.30 a las 16.00 horas hasta la aparente saciedad durante una semana. En los días 4 y 8, los peces de cada tanque se anestesiaron ligeramente con tricaína - metanosulfonato (MS-222, 100 mg L-1, tamponado a pH 7,0), se retiraron del agua durante 30 a 60 segundos y las heces se expulsaron suavemente con una ligera presión. en el abdomen cerca del respiradero, un proceso llamado "extracción".

Alimentos experimentales: Todas las dietas experimentales para la prueba de crecimiento se formularon con un software de formulación de alimentos (WinFeed 2.8, Cambridge, Reino Unido) después de que los datos de digestibilidad de nutrientes estuvieran disponibles para NexPro®.

Se formuló una dieta de control y cinco alimentos experimentales que contenían 40 por ciento de proteína digestible y 17.2 MJ / kg de energía digestible, tres por ciento de lisina y ~ 0.8 por ciento de fósforo digestible (tal como está, Tabla 4).

 

 

Los piensos se formularon de la siguiente manera:

Dieta 1: Control - nivel estándar de harina de pescado en alimentos comerciales para truchas: Dietas 2 a 5 (reemplazo incremental de 25 a 100 por ciento de SCP con NexPro®); Dieta 6: Reemplazo del 25 por ciento de SPC con levadura de cerveza seca (BY) sobre una base de proteína cruda.

Todas las dietas cumplieron o superaron los requisitos mínimos de nutrientes de la trucha arco iris (NRC, 2011). La levadura de cerveza seca (Saccharomyces cerevisiae) también se probó reemplazando el 25 por ciento de SPC sobre una base de proteína cruda para compararla con el control y la dieta con NexPro® reemplazando el 25 por ciento de SPC sobre una base de proteína cruda. Las dietas se produjeron mediante peletización por extrusión similar a la tecnología comercial de producción de alimentos para peces.

La composición nutricional de los productos de prueba se presenta en la Tabla 1. El contenido de proteína cruda de NexPro® (50.87 por ciento) fue mayor que el de DDGS (28.36 por ciento) mientras que la grasa cruda fue menor en NexPro® (4%) que en DDGS ( 11,6%). El contenido de energía fue mayor en DDGS que en NexPro®.

La composición aproximada y el contenido energético de las dietas utilizadas en la prueba de crecimiento se presentan en la Tabla 4, mientras que la composición mineral de las dietas se presenta según el alimento de la Tabla 5.

Peces y alimentos: En el estudio se utilizaron alevines de trucha arco iris, nacidos de huevos comprados en una fuente comercial (TroutLodge, Sumner, WA). Se sembraron treinta peces (peso medio inicial: 15,6 g) en cada uno de los 18 tanques de 145 L. Cada tanque se suministró con 10 a 12 L / min de agua de manantial a temperatura constante (15 ° C) suministrada por gravedad al laboratorio de cría de peces.

En un diseño completamente al azar, cada una de las seis dietas experimentales se asignó al azar a tanques por triplicado dentro del sistema de laboratorio para tener en cuenta los efectos de la posición del tanque. Cada dieta se alimentó a mano en los respectivos tanques de peces hasta la aparente saciedad, tres veces al día y seis días a la semana durante 12 semanas. El fotoperíodo se mantuvo constante a 14 h de luz: 10 h de oscuridad.

La composición aproximada (humedad, proteína, grasa y cenizas) del alimento, el pescado de cuerpo entero y las muestras fecales se determinaron utilizando los procedimientos de la AOAC (2002).

Cálculos de coeficientes de digestibilidad aparente de las dietas.

Los coeficientes de digestibilidad aparente (CDA), tanto para dietas como para NexPro®, para materia seca, materia orgánica, proteínas, lípidos, energía y minerales, (incluido el fósforo), se calcularon utilizando la fórmula descrita por Bureau et al. (2002): Empleando datos de peso vivo y consumo de alimento, e índices calculados por Hardy y Barrows (2002)

Análisis estadístico de los datos: Los datos se probaron para determinar la normalidad y homogeneidad de la varianza antes del análisis de varianza unidireccional (ANOVA). Cuando fue necesario, los datos se transformaron para lograr una distribución normal y se sometieron a la prueba HSD de Tukey para separar las medias a un nivel de significancia de P <0.05. En caso de varianza no homogénea, se realizó el ANOVA de Welch. Si se encontraban diferencias significativas, se realizaba la prueba de Tukey, que correspondía a la prueba de Games-Howell, para separar las medias. En caso de distribución anormal, se realizó la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis. Todas las pruebas estadísticas se realizaron con el software SAS 9.3.

Las tasas de conversión alimenticia fueron muy buenas

La composición de nutrientes de la dieta de referencia utilizada para la prueba de digestibilidad se presenta en la Tabla 2. La dieta contenía 44,7 por ciento de proteína cruda y 17,8 por ciento de grasa cruda, que son típicas de las dietas utilizadas para una prueba de crecimiento en nuestro laboratorio. Los coeficientes de digestibilidad aparente de los nutrientes de los DDGS en la trucha arco iris se presentan en la Tabla 3. Aunque la digestibilidad de la materia seca (50,5 por ciento) fue menor, la digestibilidad de la proteína cruda fue muy buena (86,4 por ciento). El ADC de energía fue ligeramente bajo (59,6 por ciento). Los minerales, especialmente Mg, P, K, Cu y Zn, fueron altamente digestibles.

En la prueba de crecimiento, los juveniles de trucha arco iris fueron alimentados con dietas que contenían niveles graduados de NexPro® (NXP) y un solo nivel de levadura de cerveza durante 12 semanas. Los peces aceptaron fácilmente las dietas experimentales. En general, los peces eran robustos sin anomalías ni deformidades. Los índices de crecimiento y utilización de alimento de los peces se presentan en la Tabla 6.

El peso final promedio de los peces fue significativamente diferente entre los grupos dietéticos (P <0,05). Los peces alimentados con la dieta 75NXP (240 g) tuvieron un peso final significativamente mayor que los alimentados con la dieta BY (217 g). Sin embargo, no hubo una diferencia significativa en el peso final entre los peces alimentados con dietas NexPro®.

El aumento de peso fue mayor en los peces alimentados con la dieta 75NXP (224 g / pez) que en los peces alimentados con la dieta BY (202 g / pez) y fueron significativamente diferentes. No hubo diferencias significativas en el porcentaje de ganancia de peso, tasa de crecimiento específico, índice de crecimiento diario, supervivencia, consumo de alimento de pescado o FCR entre los grupos de tratamiento dietético después de 12 semanas de alimentación (P> 0.05).

El aumento de peso porcentual medio fue el más alto en el 75NXP (1421) y el más bajo en el BY (1296). La tasa de crecimiento específico osciló entre el 3,14 por ciento / día (BY) y el 3,24 por ciento / día (75NXP). La supervivencia fue alta en todos los grupos de tratamiento dietético (93,3 a 100 por ciento) al final de las 12 semanas. El consumo de alimento por pez varió de 179 g (BY) a 209 g (100NXP), mientras que el consumo diario de alimento varió de 1.83% de peso corporal / día (75NXP y BY) a 2.02% de peso corporal / día (100NXP).

Los índices de conversión alimenticia fueron muy buenos para todos los alimentos (0,87 a 0,97). El índice de eficiencia proteica fue significativamente menor en los peces alimentados con una dieta 100NXP (2,20) que en los peces alimentados con otras dietas (2,33 a 2,39). Los factores de condición del pescado fueron altos en las dietas (1,55 a 1,63) y no fueron significativamente diferentes entre los tratamientos dietéticos.

La composición aproximada de cuerpo entero y la composición mineral de los peces alimentados con las dietas experimentales se presentan en la Tabla 7. Esto no varió significativamente entre los tratamientos dietéticos (P> 0.05). El fósforo varió de 0.365 por ciento (75NXP) a 0.40 por ciento (Control) y disminuyó a medida que aumentaba el nivel de HP 330 en las dietas. El nivel de hierro en todo el cuerpo varió de 14,5 ppm a 18,3 ppm. El nivel de zinc varió de 21,3 ppm (25NXP) a 31,0 ppm (100NXP).

La retención de nutrientes de las truchas arco iris juveniles alimentadas con dietas experimentales durante 12 semanas se presenta en la Tabla 8. No hubo diferencias significativas entre los grupos dietéticos para la retención de grasas y proteínas (P> 0.05). La retención de grasa osciló entre el 71,62 por ciento (100NXP) y el 82,3 por ciento (control).

La retención de proteínas en la trucha arco iris osciló entre el 37,8 por ciento (100NXP) y el 40,8 por ciento (50NXP). La retención de energía fue significativamente mayor en los grupos Control (45,3 por ciento) y 75NXP (46 por ciento) que en el grupo 100NXP (40,8 por ciento). Los valores de retención de calcio (18,6 a 23,1 por ciento) y fósforo (26,4 a 29,8 por ciento) no fueron significativamente diferentes entre los tratamientos dietéticos (P> 0,05).

Un excelente candidato como fuente de proteínas de alimentos acuícolas

La proteína de maíz fermentada al ser una combinación de proteína de maíz recuperada y levadura agotada, es rica en proteínas y proporciona un mejor perfil de aminoácidos que la harina de gluten de maíz tradicional, especialmente la lisina. NexPro® tiene menor contenido de carbohidratos y fibra cruda que los DDGS. Además, los niveles de minerales como fósforo, hierro y zinc son sustancialmente más altos en NexPro® que en los DDGS.

NexPro® también es diferente del grano de destilería seco con alto contenido de proteínas en que se produce después de la producción de etanol, mientras que el HPDDG se produce mediante un fraccionamiento antes de la producción de etanol. NexPro tiene una proteína cruda más alta (50 frente a 45 por ciento) que HPDDG, pero tiene niveles de lisina ligeramente más bajos (1,93 y 2,1 por ciento) y metionina similar (0,83 y 0,89 por ciento). Todas estas características favorables de NexPro® lo convierten en un excelente candidato como fuente de proteínas en la alimentación de peces.

Los valores de ADC obtenidos fueron similares o superiores a los valores obtenidos por Cheng y Hardy (2004) para diferentes categorías próximas de DDGS y se utilizaron para la formulación de dietas utilizadas para ensayos de crecimiento posteriores. El presente estudio evaluó NexPro® como un reemplazo del concentrado de proteína de soja en las dietas de trucha arco iris, mientras que los niveles de harina de pescado, otras proteínas animales y harina de soja se mantuvieron constantes para evitar cualquier efecto de confusión de los niveles variables de otras fuentes de proteínas.

Los peces crecieron bien con FCR bajos (0,87 a 0,97) similares a lo que generalmente observamos con las buenas dietas comerciales utilizadas en nuestro laboratorio. Aunque existieron diferencias significativas en el peso final o el aumento de peso por pez entre los tratamientos dietéticos, el porcentaje de aumento de peso o las tasas de crecimiento específicas no fueron significativamente diferentes. Además, no hubo diferencia entre el control y las dietas que contienen NexPro® en términos de rendimiento de crecimiento. Cheng y Hardy (2004) también obtuvieron resultados similares, cuando se incluyó el 22,5 por ciento de DDGS en las dietas de trucha arco iris con suplementos de lisina y metionina y reemplazó el 75 por ciento de la harina de pescado.

Este estudio también corrobora los hallazgos de Overland et al (2013), quienes reemplazaron con éxito una mezcla de proteínas vegetales como SPC, harina de girasol y harina de colza, con 22.5 y 45, un excelente candidato como fuente de proteína en alimentos para peces de destilería seca con alto contenido de proteínas. grano (HPDDG) en las dietas de 143 g de trucha arco iris.

En su estudio, al igual que en el presente estudio, el nivel de harina de pescado fue constante en todas las dietas (~ 21 por ciento). En otro estudio con 34 g de trucha arco iris, se obtuvieron resultados similares cuando se incluyó un 10 por ciento o 20 por ciento de HPDDG reemplazando la harina de pescado en las dietas (30-40 por ciento de harina de pescado) pero complementando aminoácidos esenciales como la lisina y la metionina (Barnes et al, 2012). ).

La trucha arco iris alimentada con el nivel más alto de NexPro (24 por ciento, 100NXP) tendió a consumir más alimento, aunque no significativamente más que el grupo de control. A medida que el nivel de NexPro® aumentó (0-24 por ciento) en la dieta, la ingesta de alimento pareció aumentar marginalmente, lo que indica que no hay problemas de palatabilidad asociados con los niveles probados de NexPro®. Sin embargo, la relación de eficiencia proteica (aumento de peso por unidad de proteína consumida) del pescado fue significativamente menor en el grupo 100NXP que en los otros grupos dietéticos.

La retención de proteínas fue numéricamente menor y la retención de energía fue significativamente menor en el grupo 100NXP que en el grupo de control. Los resultados sugirieron que cuando los peces fueron alimentados con el nivel más alto de NexPro® (24 por ciento), tendieron a comer más pero no utilizaron los nutrientes tan eficientemente como el grupo de control. Esto contrasta con los hallazgos de Overland et al. (2013) quienes no observaron diferencias en la ingesta de alimento con 22.5 o 45 por ciento de HPDDG en las dietas de la trucha arco iris.

Además, no observaron diferencias significativas en la retención de proteínas o energía entre los tratamientos dietéticos a pesar de una disminución en la digestibilidad de las proteínas y un aumento en la digestibilidad de la energía. En general, la retención de proteínas y fósforo fue mayor en los tratamientos en ese estudio que en el presente estudio debido a los niveles más bajos de proteína cruda y fósforo en la dieta en el estudio anterior. En ese estudio, HPDDG reemplazó una mezcla de SPC, harina de girasol y harina de colza, mientras que NexPro® reemplazó solo SPC en el presente estudio. El concentrado de proteína de soja es una proteína altamente digestible (90-95 por ciento de digestibilidad de proteína cruda).

Aunque NexPro® reemplazó al SPC en términos de proteína digestible de forma incremental en las dietas en la presente investigación, los valores utilizados fueron en realidad de DDGS en ausencia de valores de digestibilidad para NexPro®. La calidad y el perfil de nutrientes de los coproductos de maíz varían ampliamente debido a la fuente de grano y los métodos de procesamiento empleados (Liu, 2011; Welker et al, 2014), pero NexPro® tiene un control de calidad y especificaciones consistentemente uniformes.

La levadura de cerveza en la dieta (6,9 por ciento) redujo el peso pero no la tasa de crecimiento de los peces en comparación con la dieta de control. Podría haber reducido ligeramente la palatabilidad de la dieta provocando una ingesta de alimento marginalmente menor que no fue aparente durante la alimentación de los peces.

En resumen, la proteína fermentada de maíz NexPro® puede reemplazar efectivamente el SPC hasta en un 100 por ciento en una dieta de trucha arco iris sin afectar significativamente el rendimiento del crecimiento o la eficiencia alimenticia.

Una inclusión del 18 al 24 por ciento en la dieta en presencia de otras fuentes de proteínas de buena calidad se consideró óptima en las condiciones del ensayo. NexPro® es una solución viable para mitigar la "brecha de proteínas" en los piensos avanzados para truchas para una industria de la trucha sostenible. Los precios relativos de NexPro® y SPC y los efectos de NexPro® en la tasa de conversión alimenticia probablemente dictarán las decisiones de los formuladores de alimentos en cuanto a los niveles apropiados de SPC y / o NexPro® en las formulaciones de dieta de trucha arco iris.

Autor:  Profesor Simon J. Davies, Editor de International Aquafeed y Profesor Emérito de la Universidad Harper Adams, además de  Derek Balk y Melissa Jolly-Breithaupt de Flint Hills Resources, EE. UU.

Fuente: International Aquafeed 

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