Nutrición

Proteasas para revolucionar la nutrición acuícola y mejorar el rendimiento

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By Milthon Lujan

Una ilustración de los beneficios de la proteasa exógena en las dietas para peces. N = nitrógeno. Fuente: Chen et al., (2023), Animal Nutrition.
Una ilustración de los beneficios de la proteasa exógena en las dietas para peces. N = nitrógeno. Fuente: Chen et al., (2023), Animal Nutrition.

En el dinámico panorama de la acuicultura, la búsqueda de dietas sostenibles y eficientes en proteínas ha llevado a la adopción de estrategias de ahorro de proteínas y harina de pescado.

Si bien estos enfoques abordan los desafíos de las fuentes de proteínas, plantean posibles inconvenientes para el crecimiento, la utilización de alimentos y la resistencia a enfermedades en los animales acuáticos.

Una solución prometedora surge mediante la aplicación de proteasa exógena, un actor enzimático clave, para optimizar la calidad nutricional de dietas alternativas.

Los investigadores del Institute of Feed Research, de la China Agricultural University, de la University of Plymouth y del Centre for Innovative Approach Zambia (CIAZ) publicaron una revisión científica que profundiza en los avances recientes en la aplicación de proteasas en la acuicultura, examinando sus posibles beneficios, limitaciones y allanando el camino para futuras oportunidades de investigación.

Desafíos en la Nutrición Acuícola

La reducción del uso de harina de pescado en los alimentos acuícolas se ha vuelto en una necesidad imperativa. Para enfrentar este desafío los fabricantes de piensos acuícolas aplican dos principales estrategias de nutrición: dietas con bajo contenido de harina de pescado (LFD) y dietas que ahorran proteínas (PSD).

LFD se basa en la sustitución de la harina de pescado con proteínas alternativas como subproductos de pescado y animales terrestres, harinas basadas en plantas, proteínas unicelulares, y harinas de insectos.

Por su parte las dietas que ahorran proteínas es un régimen nutricional que se caracteriza por un menor contenido de proteína en la dieta, que es complementada con la suplementación de nutrientes esenciales, incluido aminoácidos, altos en lípidos y altos en azúcar.

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Sin embargo, estas estrategias han generado preocupación debido a los impactos negativos observados en el crecimiento, la eficiencia alimenticia y la resistencia a las enfermedades de los organismos acuáticos.

La ventaja de las proteasas

Para superar estos desafíos, los investigadores han recurrido a la proteasa exógena, reconociendo su capacidad para mejorar la calidad de la dieta con un menor contenido de proteínas o alternativas a la harina de pescado.

Al desbloquear la biodisponibilidad de componentes nutricionales cruciales, la proteasa desempeña un papel fundamental en la mitigación de los efectos adversos asociados con las dietas restringidas en proteínas.

Las proteasas son enzimas responsables de romper proteínas complejas en pequeñas unidades a través de la hidrólisis. Las proteasas comerciales para los alimentos, como alcalasa, papaína, flavourzyme, neutrasa y tripsina, pueden ser categorizados basado en su fuente como: animal, planta y microorganismos.

Aplicación de las proteasas en la acuicultura

Según el estudio, el uso de proteasas pueden ser categorizados en dos aplicaciones distintas: Aditivo alimentario y para alternativas de pretratamiento de la harina de pescado.

“Los efectos de la preparación de proteasas alimentarias en la acuicultura se pueden resumir de la siguiente manera: complementar la deficiencia de proteasas endógenas e hidrolizar proteínas complejas en unidades más simples”, destacan los investigadores.

Asimismo citan que la suplementación con enzimas digestivas endógenas beneficia la digestibilidad de los nutrientes por parte de los animales de granja, con especial énfasis en las proteínas.

Rendimiento en el crecimiento

“Investigaciones previas consistentemente han demostrado los beneficios para mejorar el crecimiento de la suplementación de la proteasa en dietas. En el caso de peces omnívoros, una dosis de 500 mg/kg de suplementación de proteasa en dietas PSD mejoran significativamente el crecimiento de tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus)”, reportaron los científicos.

Asimismo, destacan que un estudio realizado en un pez carnívoro, la lubina europea (Dicentrarchus labrax), sugiere que la suplementación de la dieta de altos niveles de granos secos destilados con la inclusión de proteasa incrementó el rendimiento en crecimiento.

Degradación de factores antinutricionales e hidrólisis de proteínas complejas

Otra aplicación innovadora de la proteasa implica la hidrolización enzimática de alternativas a la harina de pescado. Este proceso mejora la utilización nutricional de proteínas alternativas, haciéndolas más accesibles y digeribles para las especies acuáticas. La revisión explora cómo las preparaciones de proteasa contribuyen a maximizar los beneficios nutricionales de diversas fuentes de proteínas.

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Diversos estudios han demostrado que el pretratamiento con proteasa puede degradar significativamente los factores antinutricionales. Además, el estudio destaca que otra función de la proteasa es la hidrólisis enzimática de la proteína en aminoácidos individuales y péptidos.

Coeficiente de digestibilidad aparente de los nutrientes

Una cantidad ideal de proteasa exógena agregada al alimento muestra un considerable impacto en la digestibilidad de nutrientes, particularmente la proteína cruda.

“Los estudios han atribuido en parte la mejora de la digestibilidad de los nutrientes gracias a la proteasa a la mejora de la estructura intestinal, lo que contribuyó al adelgazamiento de la mucosa muscular intestinal”, citaron los investigadores.

Función fisiológica

Estudios recientes han confirmado los efectos beneficiosos de las proteasas en la función fisiológica de los animales acuáticos, que potencialmente pueden mejorar el rendimiento del crecimiento.

De acuerdo con el estudio: “En peces, se han informado reducciones en la aspartato aminotransferasa (AST) y la alanina aminotransferasa (ALT) en sangre en la tilapia del Nilo, la carpa gibel y la lobina negra, alimentados con niveles adecuados de suplementación con proteasas”.

Resistencia a enfermedades

El estudio destaca que la inclusión de proteína tratada con proteasa mejora la tasa de supervivencia de los peces después de infecciones por parásitos o bacterias, y cita como ejemplos los casos de la lubina europea, la brema roja, pámpano y barramundi.

Los autores del estudio indican que la incorporación del hidrolizado de proteína en dietas de peces o camarones puede servir como un enfoque nutricional práctico para prevenir la tenacibaculosis y reducir las pérdidas económicas en la acuicultura.

Beneficios y limitaciones

Una evaluación imparcial de los beneficios y limitaciones de la aplicación de proteasa constituye un componente fundamental de esta revisión. Desde un mejor desempeño del crecimiento hasta desafíos potenciales, el objetivo es brindar una perspectiva equilibrada que informe tanto a las partes interesadas como a los investigadores.

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Oportunidades futuras y conclusión

“Los aditivos de proteasa logran aumentar la digestibilidad de los nutrientes del alimento, impulsar el crecimiento de los peces, mejorar el estado de salud y mejorar el entorno de la acuicultura. Además, podría hidrolizar muchas fuentes de proteínas indeseables para convertirse en materias primas proteicas de alta calidad con peso molecular pequeño, alta digestibilidad, bajos ANF y más péptidos bioactivos”, concluyen los investigadores.

La revisión concluye identificando oportunidades para futuras investigaciones en el ámbito de la aplicación de proteasas en la acuicultura.

El estudio ha sido financiado por National Key Research and Development Program of China; The Agricultural Science and Technology Innovation Program of CAAS, China; Beijing Innovation Consortium of Agriculture Research System; y el Xinjiang key Research and Development Program.

Contacto
Min Xue
National Aquafeed Safety Assessment Center, Institute of Feed Research
Chinese Academy of Agricultural Sciences
Beijing 100081, China
Email: xuemin@caas.cn

Referencia (acceso abierto)
Shiyou Chen, Sahya Maulu, Jie Wang, Xiaoze Xie, Xiaofang Liang, Hao Wang, Junjun Wang, Min Xue. 2023. The application of protease in aquaculture: Prospects for enhancing the aquafeed industry, Animal Nutrition, 2023, ISSN 2405-6545, https://doi.org/10.1016/j.aninu.2023.11.001.

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