La piscicultura depende de la harina de pescado (un ingrediente derivado del pescado salvaje) como principal fuente de proteína para los piensos. Esto plantea preocupaciones sobre la sostenibilidad. Sin embargo, un nuevo estudio ofrece una alternativa prometedora: proteína microbiana unicelular (SCP). Producida a partir de aguas residuales del procesamiento de soja, esta innovadora fuente de proteína podría revolucionar la alimentación de los peces.
Científicos de la Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) and Temasek Polytechnic han reemplazado con éxito la mitad de la proteína de la harina de pescado en las dietas de la lubina asiática (Lates calcarifer) por una «proteína microbiana unicelular» obtenida a partir de microbios cultivados en las aguas residuales del procesamiento de soja, allanando el camino para una acuicultura más sostenible.
El uso de una proteína cultivada es nuevo en la producción acuícola, dicen los científicos del Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE), que lidera los esfuerzos de NTU en el estudio, y el Aquaculture Innovation Centre (AIC) del Temasek Polytechnic.
La alternativa: proteína microbiana unicelular
La proteína microbiana unicelular, una alternativa sostenible, se puede cultivar a partir de aguas residuales del procesamiento de alimentos. En particular, las aguas residuales del procesamiento de la soja contienen organismos con potencial probiótico que son esenciales para el crecimiento saludable de los peces.
Las aguas residuales de la industria procesadora de alimentos están libres de patógenos y otros contaminantes, lo que las hace adecuadas para el cultivo de microbios. Normalmente, después del procesamiento, las aguas residuales se descargan y desembocan en una planta de recuperación de aguas residuales. Sus nutrientes no se recuperan, lo que resulta en una pérdida de oportunidad de maximizar el uso de recursos.
Los investigadores estudiaron el uso de SCP como sustituto parcial de la harina de pescado en la dieta de juveniles de lubina asiática. Realizaron una prueba de alimentación con dos grupos: uno alimentó una dieta de harina de pescado de control y otro alimentó una dieta con 50% de la harina de pescado reemplazada por SCP.
Aprovechamiento de comunidades microbianas
El coautor principal del estudio, el Dr. Ezequiel Santillán, investigador principal de SCELSE, dijo: «Nuestro estudio representa un importante paso adelante en las prácticas de acuicultura sostenible. Al aprovechar las comunidades microbianas de las aguas residuales del procesamiento de soja, hemos demostrado la viabilidad de producir proteína unicelular como una alternativa viable de reemplazo de proteínas en los alimentos para peces, reduciendo la dependencia de la harina de pescado y contribuyendo a la sostenibilidad de la industria de la acuicultura».
El equipo conjunto de investigación dijo que su enfoque de conversión de residuos en recursos aborda la seguridad alimentaria y la reducción de residuos, apoyando el desarrollo de una economía circular con cero residuos como se describe en el Acuerdo de París de las Naciones Unidas.
El estudio también está alineado con el enfoque de la AIC de mejorar la seguridad alimentaria y la resiliencia. Dado que la industria de la acuicultura apunta a satisfacer el 30% de las necesidades nutricionales totales de Singapur para 2030, AIC ha estado defendiendo activamente la producción acuícola intensiva con innovación y tecnología.
Sustitución de la harina de pescado
Para demostrar su enfoque, el equipo añadió aguas residuales del procesamiento de soja de una empresa procesadora de alimentos en Singapur a biorreactores (un entorno controlado para reacciones biológicas y químicas) para cultivar proteínas unicelulares.
Los biorreactores a escala de laboratorio operaron en ciclos repetidos de nutrientes controlados y suministro bajo de aire (condiciones microaeróbicas) durante más de cuatro meses a 30°C. Estas condiciones sugieren que el método del equipo puede reproducirse fácilmente a temperatura ambiente en regiones tropicales como Singapur, reduciendo aún más la huella ambiental de la producción de harina de pescado.
Después de producir su proteína unicelular, el equipo de investigación alimentó a dos grupos de lubinas asiáticas juveniles durante 24 días. Un grupo recibió una dieta convencional basada en harina de pescado, mientras que el otro grupo recibió una dieta que contenía mitad de harina de pescado y mitad de proteína microbiana unicelular. Ambas dietas proporcionaron la misma cantidad de contenido nutricional a los peces juveniles.
Al final del experimento, se evaluó el crecimiento de ambos grupos y los investigadores encontraron que los peces habían crecido en la misma cantidad. Curiosamente, el grupo de peces con la nueva dieta mostró un crecimiento más consistente y menos variable que el grupo de la dieta tradicional.
Proteína unicelular acelera el crecimiento
El profesor de NTU, Stefan Wuertz, de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental y director adjunto del centro SCELSE, dijo: «Los hallazgos sugieren que las dietas que incluyen proteína unicelular pueden ayudar a los peces a crecer de manera más uniforme, y podría ser interesante explorar cómo esta dieta afecta a los peces en un nivel más profundo». para futuras investigaciones.
Más importante aún, el estudio ha demostrado con éxito el potencial para convertir las aguas residuales del procesamiento de soja en un recurso valioso para la alimentación de la acuicultura, contribuyendo a la transición hacia una «bioeconomía circular».
Los principales resultados incluyen:
- Crecimiento similar: Después de 24 días, ambos grupos de peces mostraron aumento de peso, índice de conversión alimenticia (FCR) y tasa de crecimiento específico (SGR) similares. Esto indica que el SCP puede reemplazar eficazmente la harina de pescado sin comprometer el crecimiento de los peces.
- Variabilidad reducida: Curiosamente, el grupo alimentado con la dieta SCP mostró menos variabilidad en el aumento de peso y la FCR en comparación con el grupo de control. Esto sugiere un beneficio potencial para la salud general de los peces y la consistencia de la granja.
- Campeón de la sostenibilidad: El uso de SCP no solo reduce la dependencia de los peces silvestres, sino que también utiliza un producto de desecho del procesamiento de la soja. Esto crea un enfoque más sostenible y respetuoso con el medio ambiente para la piscicultura.
La co-investigadora principal del estudio, la Dra. Diana Chan, directora del Aquaculture Innovation Centre (AIC), dijo: «Los resultados de nuestras pruebas de rendimiento de la alimentación de peces son prometedores para la industria de la acuicultura, ya que ofrecen una fuente de proteína alternativa para satisfacer la creciente necesidad de sustituir la harina de pescado, cuyo suministro se ha vuelto muy costoso e insostenible».
Es importante destacar que la comunidad microbiana en el SCP estaba dominada por Acidipropionibacterium y Propioniciciclava, géneros conocidos por sus posibles propiedades probióticas y su producción de valiosos metabolitos. Estos beneficios adicionales podrían mejorar aún más la salud y la función intestinal de los peces.
Próximos pasos
Si bien podría ser necesaria la suplementación con lisina para satisfacer los requisitos completos de proteínas, este estudio destaca el inmenso potencial del SCP como sustituto de la harina de pescado eficaz y sostenible. Investigaciones adicionales pueden explorar la optimización de la producción de proteina microbiana unicelular y sus efectos sobre la salud y el rendimiento de los peces a largo plazo.
Para sus próximos pasos, el equipo de investigación realizará pruebas durante períodos de crecimiento más largos con niveles más altos de reemplazo de harina de pescado. Los investigadores también ampliarán el estudio para incluir especies acuícolas adicionales y diferentes tipos de aguas residuales del procesamiento de alimentos.
Por otro lado, diversos grupos de investigación vienen estudiando el potencial de los organismos unicelulares (microalgas, levaduras, bacterias) como fuente de proteína para la producción de piensos acuícolas.
El estudio fue financiado por Singapore National Research Foundation (NRF) y Ministry of Education en el marco del Research Centre of Excellence Program, y el NRF Competitive Research Programme «Recovery and microbial synthesis of high-value aquaculture feed additives from food-processing wastewater».
Contacto
Diana Chan Pek Sian
Aquaculture Innovation Centre, Temasek Polytechnic, Singapore, 529757, Singapore
Email: Diana_CHAN@tp.edu.sg
Stefan Wuertz
Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering, Nanyang Technological University, Singapore, 637551, Singapore
Email: swuertz@ntu.edu.sg
Referencia (acceso abierto)
Santillan, E., Yasumaru, F., Vethathirri, R. S., Thi, S. S., Hoon, H. Y., Sian, D. C., & Wuertz, S. (2024). Microbial community-based protein from soybean-processing wastewater as a sustainable alternative fish feed ingredient. Scientific Reports, 14(1), 1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-024-51737-w
