Digestibilidad aparente de materia seca, proteína cruda y aminoácidos de seis subproductos de rastro en juveniles de Litopenaeus vannamei

Apparent digestibility of dry matter, crude protein, and amino acids of six rendered by-products in juvenile Litopenaeus vannamei

David Alonso Villarreal-Cavazos¹*, Denis Ricque-Marie¹, Alberto Peña-Rodríguez¹, Martha Nieto-López¹, Mireya Tapia-Salazar¹, Andreas Lemme², Julián Gamboa-Delgado¹, Lucía Elizabeth Cruz-Suárez¹

¹ Programa Maricultura, Universidad Autónoma de Nuevo León, Cd. Universitaria, CP 66450 San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. * Corresponding author. Email: david.villarrealcv@uanl.edu.mx, villarrealcd@hotmail.com

² Evonik Degussa GmbH, Rodenbacher Chaussee 4, D-63457 Hanau (Wolfgang), Germany.

Received April 2014,
Accepted June 2014.

Resumen

Los coeficientes de digestibilidad aparente (CDA) de materia seca, proteína cruda (PC) y aminoácidos (AA) fueron evaluados para seis subproductos de rastro utilizados para alimentar juveniles de camarón blanco del Pacífico: dos tipos de harina avícola (harina avícola 1, 69% de PC; harina avícola 2, 72% de PC), dos tipos de harina de pluma (89% de PC), un tipo de harina de sangre (96% de PC) y un tipo de harina de cerdo (57% de PC). Las dietas experimentales incluyeron 30% del ingrediente prueba y 70% de una dieta comercial suplementada con 1% de óxido de cromo como marcador inerte. El contenido de AA en los ingredientes, las dietas, las dietas lixiviadas y las heces fue analizado por cromatografía líquida de alta resolución. La pérdida preprandial de AA por lixiviación en agua fue mayor en las dietas con harina de sangre (15%) y con harina de cerdo (10%). Las dietas con harina avícola 1 y 2 presentaron pérdidas promedio de nutrientes del 3% y 5%, respectivamente, mientras que la dieta de referencia presentó pérdidas promedio del 6%. Los AA que se perdieron en mayor medida fueron lisina (21%), metionina (15%) e histidina (12%). Los CDA de materia seca fueron mayores para la harina avícola 2 y 1 (73% y 70%), seguidos de la harina de cerdo (69%), los dos tipos de harina de pluma (61%) y la harina de sangre (57%). La digestibilidad de PC fue más alta para los dos tipos de harina avícola (78-80%), seguidas de la harina de cerdo (76%) y la harina de sangre y las harinas de pluma (65-67%). La digestibilidad de PC de la dieta de referencia (80%) fue mayor que la de los subproductos de rastro excepto las harinas avícolas. Los CDA de la suma de AA ajustados para corregir la lixiviación de nutrientes oscilaron desde 65% para la harina de sangre hasta 80% para las harinas avícolas.

Palabras clave: aminoácidos, digestibilidad, camarón, subproductos de rastro.

Abstract

Apparent digestibility coefficients (ADC) of dry matter, crude protein (CP), and amino acids (AA) were evaluated in diets with six rendered by-products used to feed juvenile Pacific white shrimp: two poultry meals (poultry meal 1, 69% CP; poultry meal 2, 72% CP), two feather meals (89% CP), one blood meal (96% CP), and one pork meal (57% CP). Experimental diets were formulated with 30% of the test ingredient and 70% of a commercial diet supplemented with 1% of chromium oxide as inert marker. AA contents in ingredients, diets, leached diets, and feces were determined by high performance liquid chromatography. Preprandial AA losses attributed to leaching were higher in the blood meal diet (15%) and pork meal diet (10%). Poultry meal diets 1 and 2 showed mean AA losses of 3% and 5%, respectively, while the reference diet had a mean AA leaching of 6%. The AA that had the highest leaching rates were lysine (21%), methionine (15%), and histidine (12%). The ADC of dry matter was higher for poultry meals 1 (70%) and 2 (73%), followed by pork meal (69%), feather meals (61%), and blood meal (57%). The digestibility of CP was higher for poultry meals (78-80%), followed by pork meal (76%), and blood meal and feather meals (65-67%). The digestibility of CP in the reference diet (83%) was higher than that observed for all the animal by-product meals except the poultry meals. The ADC of the sum of AA adjusted for nutrient leaching fluctuated from 65% for blood meal to 80% for poultry meals.

INTRODUCCIÓN

Las dietas utilizadas en acuacultura son diseñadas generalmente con un contenido del 40% al 50% de harina de pescado. Este tipo de harina tiene características nutricionales excelentes, pero se ha convertido en un recurso limitado debido a su creciente demanda; además, es el insumo más costoso debido al incremento constante de su precio y a su producción limitada. La investigación en nutrición de organismos acuáticos se ha centrado en buscar nuevos ingredientes que sirvan como reemplazo para el uso de harinas de pescado.

Existen varios estudios sobre el uso de subproductos de rastro (Cheng et al. 2004, Hernández et al. 2010, Jayathilakan et al. 2012, Luo et al. 2012). Estos subproductos son considerados ingredientes potenciales para sustituir a la harina de pescado en dietas para animales acuáticos. Entre estos ingredientes se encuentran la harina avícola, la harina de cerdo, la harina de pluma, la harina de sangre (ave, cerdo o res) y la harina de carne y hueso. El contenido de proteína y aminoácidos en este tipo de subproductos está bien caracterizado, y el contenido de colesterol es importante en la formulación de los alimentos para camarón. En cuanto a disponibilidad, no existe problema de abasto de estos subproductos debido a la magnitud global de las industrias avícola, porcina y ganadera.

El uso de estos ingredientes para reemplazar a la harina de pescado en dietas para camarón blanco del Pacifico, Litopenaeus vannamei, ha sido generalmente exitoso (Davis y Arnold 2000, Cruz-Suárez et al. 2007); sin embargo, existe poca información relacionada con la digestibilidad de los nutrientes aportados por estos ingredientes, sobre todo la de los aminoácidos (Yang et al. 2009, Terrazas-Fierro et al. 2010, Liu et al. 2013). El conocer la digestibilidad de los aminoácidos es crítico para optimizar las dietas en la camaricultura, reducir la contaminación del ambiente por exceso de nutrientes y bajar los costos de las dietas. El objetivo del presente estudio fue determinar los coeficientes de digestibilidad aparente (in vivo) de materia seca, proteína cruda y aminoácidos de seis subproductos de rastro utilizados en la alimentación de juveniles de L. vannamei, considerando en las estimaciones la lixiviación de nutrientes en el agua.

MATERIALES Y MÉTODOS

Subproductos de rastro

Seis subproductos de rastro fueron evaluados: dos tipos de harina avícola grado mascota, dos tipos de harina de pluma, un tipo de harina de sangre y un tipo de harina de cerdo. Los ingredientes evaluados fueron obtenidos de plantas de alimento y/o proveedores de ellas.

Las dietas se elaboraron de acuerdo con la metodología descrita por García-Pérez et al. (2013). Los ingredientes fueron mezclados en una mezcladora KitchenAid durante 10 min y, luego de agregar agua tibia (30%), durante 15 min. Se utilizó un molino de carne (Torrey) con un dado con perforaciones de 1.6 mm de diámetro para procesar la mezcla. El tiempo de procesado de las dietas fue de 40 min kg^-1, alcanzando temperaturas de 75-80 °C. Los extruidos fueron secados en un horno ventilado a 100 °C durante 8 min y permanecieron a temperatura ambiente durante una noche antes de ser empacados.

Ensayo de alimentación y recolecta de heces

La digestibilidad de los ingredientes fue determinada siguiendo la metodología descrita por Cho y Slinger (1979). Las dietas experimentales contenían 30% del ingrediente prueba y 70% de una dieta de referencia (Cruz-Suárez et al. 2009). El ensayo de digestibilidad se realizó en un sistema cerrado de recirculación de agua marina sintética, en las instalaciones de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Se utilizaron 28 tanques de fibra de vidrio de 120 L, distribuidos al azar, con un flujo de agua de 710 mL min^-1. Cada dieta experimental fue evaluada en cuatro acuarios replicados con 24 camarones juveniles (5.1 ± 0.2 g) de L. vannamei. Los camarones fueron alimentados ad libitum iniciando con el 10% de la biomasa. Durante siete días, las heces fueron recolectadas por sifoneo inmediatamente después de ser excretadas hasta recolectar un total de 12 g de heces frescas por replicado.

Análisis químicos

La composición bromatológica de los ingredientes, las dietas y las heces fue determinada utilizando los siguientes métodos. Los contenidos de humedad, proteína cruda, ceniza y fibra fueron determinados con los métodos 930.15, 990.03, 942.05 y 962.09B de la AOAC, respectivamente (AOAC 1997). Los lípidos fueron determinados con el método de Soxhlet (Tecator 1997). El extracto libre de nitrógeno fue calculado por diferencia. La pérdida de nutrientes en agua marina fue estimada de acuerdo con la técnica documentada por Tapia-Salazar et al. (2013). El contenido de cromo fue determinado utilizando el método descrito por Bolin et al. (1952) y modificado por Cruz-Suárez et al.(2009). Los aminoácidos fueron determinados según los procedimientos descritos por Llames y Fontaine (1994) y Fontaine (2003).

Cálculo de coeficientes de digestibilidad

Los coeficientes de digestibilidad aparente (CDA) de materia seca, proteína y aminoácidos de las dietas fueron calculados usando la siguiente ecuación:

%CDA_diet = 100 - 100 X ( C_dieta/N_dieta) X (N_heces/ C_heces)

donde C y N son las concentraciones de óxido de cromo y nutrientes, respectivamente, en las dietas o heces (base seca). Los CDA de los ingredientes fueron calculados de acuerdo con Bureau y Hua (2006). Los CDA de las dietas e ingredientes fueron ajustados considerando el porcentaje de nutrientes perdidos en el agua por efecto de lixiviación (Nieto-López et al. 2011).

Se utilizaron los valores de lixiviación de las dietas después de una hora de inmersión en agua marina. Para tomar en cuenta las pérdidas de materia seca, proteína y aminoácidos de las dietas antes de ser ingeridas por el animal, se corrigió la digestibilidad aparente de proteína cruda, materia seca y aminoácidos empleando las ecuaciones registradas por Cruz et al. (2009).

Análisis estadísticos

Los valores de las concentraciones de nutrientes (ingredientes, dietas, dietas lixiviadas, heces) y los CDA fueron sometidos a un análisis de varianza de una vía y a una prueba del rango múltiple de Duncan para separar las medias de los tratamientos en grupos normales y homogéneos utilizando el paquete computacional SPSS v16.

RESULTADOS

Composición proximal y contenido de aminoácidos

La composición proximal de los ingredientes fluctuó (tabla 1): el contenido de proteína osciló entre 57.4% (harina de cerdo) y 95.9% (harina de sangre), el contenido de lípidos entre 2.2% (harina de sangre) y 16.1% (harina avícola 1), el contenido de ceniza entre 1.92% (harina de pluma 2) y 25.29% (harina de cerdo) y el contenido de fibra entre 0.8% (harina avícola 1 y harina de sangre) y 2.41% (harina de cerdo). El mayor contenido de aminoácidos por cada 100 gramos de base seca lo presentó la harina de sangre (87.1 g), seguida de la harina de pluma 1 (82.9 g), la harina de pluma 2 (78.9 g), la harina avícola 2 (61.0 g), la harina avícola 1 (57.7 g) y la harina de cerdo (48.1 g) (tabla 1). La concentración total de aminoácidos analizados en las dietas experimentales fluctuó entre 29.9 (dieta de referencia) y 48.4 g/100 g de base seca (dieta con harina de sangre) (tabla 2).

Coeficientes de digestibilidad aparente estándar

Los valores de digestibilidad de los ingredientes fueron inferiores a los observados para la dieta de referencia (tabla 3). Los CDA para la materia seca fueron significativamente mayores para la harina avícola 2 (73%) y la harina avícola 1 (70%), seguido de la harina de cerdo (69%), la harina de pluma 1 (62%), la harina de pluma 2 (61%) y la harina de sangre (57%). La digestibilidad de proteína cruda fue más alta para los dos tipos de harina avícola (78-80%), seguida de la harina de cerdo (76%) y, por último, la harina de sangre y los dos tipos de harina de pluma (65-67%). Los CDA de aminoácidos individuales en la dieta de referencia oscilaron entre 80.7% y 91.4%, excepto la glicina (77.9%), mientras que los de los subproductos de rastro variaron de 36.2% a 85.6%. Los dos tipos de harina de pluma presentaron los CDA de aminoácidos más bajos, y la diferencia fue altamente significativa en la mayoría de los casos. La digestibilidad de aminoácidos totales fue muy diferente entre los subproductos de rastro; la harina avícola 2 (81.3%) y la harina avícola 1 (79.4%) presentaron mejor digestibilidad, seguidas de la harina de cerdo (75.7%), la harina de sangre (71.5%), la harina de pluma 1 (70.9%) y la harina de pluma 2 (66.3%).

La pérdida de aminoácidos fue mayor en la dieta con harina de sangre (14% promedio) y en la dieta con harina de cerdo (11% promedio). El resto de las dietas presentaron pérdidas promedio de nutrientes de entre 2% y 6%. La dieta de referencia presentó pérdidas promedio del 6%. Los aminoácidos que se perdieron en mayor medida fueron lisina (21%), metionina (15%) e histidina (12%) (ver tabla 4). Los CDA de aminoácidos ajustados por lixiviación fluctuaron según el tipo de harina utilizada para preparar la dieta (tabla 5): las concentraciones más altas se presentaron en la harina avícola 2 y la harina avícola 1 (81% y 80%, respectivamente), seguidas de la harina de cerdo (73%), la harina de pluma 1 (69%) y, por último, la harina de pluma 2 y la harina de sangre (65%). Los ajustes fueron nulos para los dos tipos de harina de pluma; no obstante, los CDA de aminoácidos fueron sobreestimados para el resto de los ingredientes: 6% para la harina de sangre, 4% para la harina de cerdo, 2% para la harina avícola 1 y 1% para la harina avícola 2. La lisina (9%) y la histidina (6%) fueron los aminoácidos más sobreestimados.

DISCUSIÓN

Composición proximal y contenido de aminoácidos

La composición proximal y la concentración de aminoácidos en los diferentes subproductos de rastro fueron muy similares a los registrados en previos estudios (Novus 1996, Hess et al. 2006). Esto indica que los ingredientes son de calidad constante desde el punto de vista nutricional.

Coeficientes de digestibilidad aparente de aminoácidos

Los CDA de aminoácidos esenciales para la harina avícola 1 (77%) y la harina avícola 2 (78%) fueron similares al valor (72%) registrado por Yang et al. (2009). Los dos tipos de harina avícola fueron muy similares en cuanto a CDA de aminoácidos promedio (80%); sin embargo, los aminoácidos como histidina y lisina fueron más digestibles en la harina avícola 2 que en la harina avícola 1 (histidina, 86% vs 82%; lisina, 81% vs 76%). Terrazas-Fierro et al. (2010) registraron un CDA de aminoácidos esenciales del 88.9% en ingredientes similares utilizados en la alimentación de juveniles de L. vannamei, que es más alto que los valores encontrados en nuestro estudio para la harina avícola 1 (77%) y la harina avícola 2 (79%). Liu et al. (2013) registraron un CDA de aminoácidos del 90% para un tipo de harina avícola utilizada en la alimentación de juveniles de L. vannamei, que es superior al encontrado en el presente estudio (80%). Lo anterior puede estar asociado al tipo de materia prima, la temperatura y el tipo de proceso que afecta la calidad de la proteína (Cruz-Suárez et al. 2007). En el presente estudio, ambos tipos de harina avícola eran de grado mascota, mientras que Yang et al. (2009), Terrazas-Fierro et al. (2010) y Liu et al. (2013) no especificaron la calidad y/o el proceso. Para la harina avícola utilizada en el estudio de Liu et al. (2013), el CDA de fenilalanina fue muy bajo (55%) comparado con el encontrado en el presente estudio (81%); en ese mismo estudio, estos autores también evaluaron un tipo de harina de pescado y el CDA de fenilalanina fue muy alto (98%). Esta inconsistencia podría indicar que en el estudio mencionado se tuvo alguna problemática con la determinación de fenilalanina. Los CDA de aminoácidos esenciales para la harina de cerdo (72%) fueron cercanos a los registrados por Terrazas-Fierro et al. (2010) para un producto similar (77%) evaluado en la misma especie. Los CDA de aminoácidos para la harina de sangre fueron inferiores a los registrados por Noreen y Salim (2008) para la carpa Labeo rohita, que fueron en promedio 12% más altos que los encontrados en camarón. El mismo patrón fue encontrado al hacer una comparación con el estudio de Masagounder et al. (2009), quienes registraron un CDA de aminoácidos superior en un 25% para la chopa criolla (Lepomis macrochirus). Gaylord et al. (2008) evaluaron la digestibilidad aparente de aminoácidos esenciales de un tipo de harina sangre utilizada en el alimento de juveniles de róbalo híbrido (Morone chrysops x M. saxatilis), y registraron valores muy similares a los encontrados en el presente estudio, excepto el CDA de la isoleucina, el cual fue muy bajo (38%) comparado con el encontrado en el presente trabajo (69%); pero, en general, los CDA de aminoácidos de la harina de sangre evaluada en camarones fueron muy similares a los valores registrados para róbalo híbrido.

Coeficientes de digestibilidad aparente de aminoácidos corregidos por lixiviación

Los CDA de aminoácidos corregidos por lixiviación de nutrientes en agua marina de los subproductos fueron en su mayoría sobreestimados considerando el CDA de la suma de aminoácidos. La harina de sangre fue el ingrediente que sufrió el mayor ajuste de 6.2% (71.5% a 65.3%). La harina de cerdo fue ajustada de 75.7% a 73.0% (2.7%). El ajuste fue de 1.8% para la harina de pluma 1 y de 0.8% para la harina de pluma 2. Los dos tipos de harina avícola no mostraron cambios en los CDA de aminoácidos. Lo anterior demuestra que la harina de sangre es el ingrediente que contiene mayor solubilidad de sus aminoácidos en el agua marina.

Los CDA de materia seca, proteína cruda y aminoácidos para los seis ingredientes evaluados fueron inferiores comparados con la dieta de referencia, lo cual hace evidente que estos ingredientes son menos digestibles que una dieta tipo comercial. Los CDA de aminoácidos (estándar) para los subproductos de rastro fueron sobreestimados por la pérdida de nutrientes en el agua. Los dos tipos de harina avícola fueron los ingredientes más digestibles (corregidos por lixiviación), seguidos de la harina de cerdo, los dos tipos de harina de pluma y la harina de sangre. La harina de pluma es una de las mejores fuentes de valina digestible y la harina de sangre es la mejor fuente de histidina digestible para L. vannamei.

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