CIENCIA ANIMAL

Caracterización nutricional del biofloc desarrollado con agua del Pacífico ecuatoriano para el cultivo de Litopenaeus vannamei.

Eulalia Ibarra Mayorga^{1  *} 

J. E. Llanes Iglesias² 

Bárbara Rodríguez Sánchez³ 

¹ Docente de la Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Ecuador

²Investigador de la Empresa de Desarrollo de Tecnologías Acuícolas, La Habana, Cuba

³Instituto de Ciencia Animal, Mayabeque, Cuba

RESUMEN

El trabajo tuvo como objetivo determinar la composición bromatológica y aminoacídica del biofloc generado en el tanque macrocosmos para el cultivo de Litopenaeus vannamei con agua del Pacífico ecuatoriano. Para la conformación del macrocosmos se inoculó la microalga Thalassisira sp. (1.4 x 10⁶ mL/L) y se colocaron 40 camarones/m² con peso promedio de 12.7 ± 1.2 g y alimento comercial con 35 % de proteína. Para garantizar el crecimiento bacteriano se mantuvo una relación C: N de 20:1 mediante el aporte de melaza de caña y el nitrógeno procedente del pienso. El biofloc que se generó presentó altos niveles de proteína (36.53 %), bajo aporte en lípidos (0.97 %) y altos valores de cenizas (33.39 %). Hubo presencia de todos los aminoácidos, los mayores tenores se encontraron para la leucina, arginina, valina, treonina y fenilalanina. Por el contrario del triptófano que fue el que presentó la menor concentración y el menor score químico (0.56) resultando el primer aminoácido limitante. De igual forma, los scores de la isoleucina (0.70) y la lisina (0.80) indicaron que fueron aminoácidos limitantes del biofloc que se produjo. El índice de aminoácidos esenciales del biofloc fue de 0.89, lo que clasifica como material proteico útil. Este estudio permite concluir que el biofloc que se generó con agua del Pacífico ecuatoriano presentó una adecuada calidad proteica, en cuanto a su composición aminoacídica, score químico e índice de aminoácidos esenciales de ahí, que puede servir de suplemento al alimento balanceado para el cultivo de camarón con tecnología biofloc.

Palabras clave: flóculos; camarón blanco; aminoácidos; composición bromatológica

INTRODUCCIÓN

Existen dos premisas fundamentales para la nutrición de organismos acuáticos: los niveles de proteína y su calidad. Esta se determina por la composición y disponibilidad de los aminoácidos, así como el nivel de utilización digestiva que el animal realice (^{NRC 2011}). Además, es el factor principal que influye en el crecimiento, en la calidad del agua y en los costos de las dietas durante la producción de camarón (^{Tacon et al. 2013} y ^{Ponce-Palafox et al. 2017}).

La aplicación de la tecnología biofloc (TBF) proporciona flóculos formados por bacterias, microalgas, protozoos y otros organismos, que unidos con detritus y materia orgánica muerta pueden incrementar la disponibilidad de alimento para el camarón las 24 h (^{Avnimelech y Kochba2009}, ^{Kuhn et al. 2010} y ^{Emerenciano et al. 2012}). No obstante, hay factores como el aporte en proteína del alimento concentrado, el tamaño del biofloc, los microorganismos asociados, el fertilizante, tipo de bioreactor y otros, que influyen en la calidad y cantidad de flóculos que se generan (^{Ju et al. 2008}, ^{Kuhn et al. 2010} y ^{Ekasari et al. 2014}).

Por lo tanto, el objetivo de este trabajo consistió en determinar la composición bromatológica y aminoacídica del biofloc del tanque macrocosmos, que se generó con agua del Pacífico ecuatoriano para la alimentación de L. vannamei en sistema intensivo.

MATERIALES Y MÉTODOS

En este estudio se utilizó un tanque de fibra de vidrio circular de 3000 L de capacidad para el macrocosmos. Este contó con un difusor de aire en el centro para garantizar la oxigenación, el movimiento continuo del agua y la resuspensión de partículas.

Para la conformación del macrocosmos se inoculó la microalga Thalassisira sp. (1.4 x 10⁶ mL/L) y se colocaron 40 camarones/m² con peso promedio de 12.7 ± 1.2 g. Diariamente se suministró un alimento comercial de 35 % de proteína (Alimentasa). Para garantizar el crecimiento bacteriano se mantuvo una relación C: N de 20:1 mediante el aporte de melaza de caña y el nitrógeno procedente del pienso según lo recomendado por ^{Avnimelech (2012)}.

Composición bromatológica del biofloc . Se determinó materia seca (MS), proteína bruta (PB), extracto etéreo (EE) y cenizas al biofloc contenido en el tanque macrocosmos según AOAC (2016). Se conformaron tres tanques macrocosmos y se tomó una muestra de agua (10 L) de cada tanque para su filtración (n=3). Las muestras secas y molidas se almacenaron a -20 0C para su análisis.

Perfil de aminoácidos. Las muestras por triplicado se analizaron para determinar el perfil de aminoácidos por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con columna de intercambio iónico de sodio y derivatización post-columna con ninhidrina en un detector ultravioleta-visible según la norma 994.12 (^{AOAC 2016}). Para la cuantificación de los aminoácidos, las muestras se hidrolizaron con ácido clorhídrico 6N, por 22 h a 110 oC según el método descrito por ^{Moore y Stein (1963)}. Para el triptófano, las muestras se hidrolizaron con hidróxido de litio 4N según metodología descrita por ^{Lucas y Sotelo (1980)}.

“Score” químico e índice de aminoácidos esenciales (EAAIE) . El “score” químico se determinó como la relación del valor de cada aminoácido esencial (AAE) del alimento experimental (biofloc) con el valor del aminoácido correspondiente de una proteína patrón según lo descrito por ^{Peñaflorida (1989)}. Se utilizó, como proteína patrón, los requerimientos de aminoácidos esenciales recomendados para el camarón (L. vannamei y P. monodon) (^{Xie et al. 2012}, ^{Zhou et al. 2013} y ^{Lin et al. 2015}).

El índice de aminoácido esencial (EAAI) evalúa el grado de AAE de la muestra entera con relación a la composición o requerimientos de AAE del animal (^{Ju et al. 2008}). Para calcular el EAAI se empleó la fórmula propuesta por ^{Peñaflorida (1989)}:

$EAAI=\sqrt[n]{\frac{a{a}_1}{A{A}_1} X \frac{a{a}_2}{A{A}_2} X\dots X \frac{a{a}_n}{A{A}_n}}$

Donde:

aa1	- contenido de cada aminoácido en el alimento;
AA1	- requerimiento de cada aminoácido del camarón,
n	- cantidad de aminoácidos esenciales determinados.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El biofloc que se desarrolló en el macrocosmos presentó altos niveles de proteína (tabla 1). Valores comparables con los encontrados por ^{Wasielesky et al. (2006)} y ^{Li et al. (2018)} aunque inferiores a 38.41 % PB informado por ^{Luo et al. (2014)} y 43 % PB, hallado por ^{Maicá et al. (2011)}. En tanto, el aporte en lípidos fue bajo al comparar con 2.6 % encontrado por ^{Tacon et al. (2002)} y 7.5 % informado por ^{Ekasari et al. (2014)}.

Table 1 Proximal composition of the biofloc of the macrocosm tank with white shrimp culture (g / 100g DM, n = 3) 

Indicator	Mean	DS	VC (%)
Dry matter	97.46	0.74	0.76
Crude protein	36.53	1.75	4.79
Ether extract	0.97	1.14	14.18
Ashes	33.39	2.60	7.79

Según ^{Azim y Little (2008)} y ^{Hargreaves (2006)} el peso seco del contenido de proteína puede variar de 25 a 50 %, aunque lo más común es entre 30 y 45 %. El contenido de grasas varía de 0.5 a 10 % y el rango más común se encuentra entre 1.0 a 5 %. Estos autores también coincidieron que el biofloc es una buena fuente de vitaminas, minerales y tiene efecto probiótico.

Reportes sobre niveles de PB (alrededor de 33 %) en flóculos microbianos por ^{Emerenciano et al. (2011)} y ^{Suita et al. (2015)} fueron inferiores a los encontrados en este estudio, lo que se pudiera asociar a la composición de las comunidades de microorganismos presentes en el biofloc, que en las aguas del océano Pacífico son de mayor productividad (^{Maridueña 2004}). Por otra parte, los contenidos de lípidos fueron ligeramente superiores en comparación con los reportados por ^{Wasielesky et al. (2006)} y ^{Emerenciano et al. (2011)} (0.47 y 0.49 %, respectivamente) y similares a los de ^{Suita et al. (2015)} de 1.6 %. Estos autores atribuyen estos niveles de lípidos a la presencia de ciliados y microalgas, específicamente diatomeas que son fuente de lípidos y ácidos grasos esenciales.

Además, ^{Schneider et al. (2005)} señalaron que el consumo de bioflocs puede aumentar la eficiencia de utilización de los alimentos mediante la recuperación de una fracción del nutriente excretado y la retención de nitrógeno de los alimentos agregados entre un 7 y 13%. En este sentido, ^{Xu et al. (2012)} confirmaron la contribución de los bioflocs en la nutrición proteica de L. vannamei en tanques de cultivo con TBF. Concluyeron que la formación y el desarrollo de bioflocs puede desempeñar un roll importante como una fuente de alimento suplementario in situ y en la mejora de la utilización del alimento, la digestión de proteínas y la retención por el camarón, contribuyendo aún más en mejorar el crecimiento.

El contenido de cenizas en este estudio (tabla 1) alcanzó valores altos (33.39 %) y se corresponden con otros estudios, donde el contenido de cenizas varió de 7 a 32 % de MS (^{Ju et al. 2008}, ^{Ekasari et al. 2010} y ^{Xu et al. 2012}). Al respecto, ^{Tacon et al. (2002)} plantearon que el alto contenido de cenizas en los bioflocs probablemente se relaciona con la presencia de óxidos solubles en ácido y silicatos mixtos. Además, plantearon que son una buena fuente de minerales esenciales y elementos traza.

^{Maia et al. (2016)} informaron que en estanques comerciales con TBF el uso de melaza influyó en la calidad del agua y en la fuente natural de alimento (biofloc) con buena composición nutricional para el camarón. A su vez podemos atribuir que la melaza de caña que se utilizó para fertilizar favoreció el incremento de cenizas ya que es rica en esta (^{Valdivié et al. 2012}).

^{Li et al. (2018)} refieren que la elección de la fuente de carbono es de importancia primordial al emplear el biofloc como fuente de alimento para alcanzar indicadores nutricionales óptimos en el cultivo de camarón. En este sentido, ^{Kuhn et al. (2010)} plantearon que la melaza es la fuente de carbono más utilizada para producir biofloc. Esto se debe a que es una fuente de carbohidratos simples, de fácil asimilación por los microorganismos que se desarrollan en el biofloc y puede promover el crecimiento de especies de cultivo (^{Martínez-Córdova et al. 2016}). Además, es una fuente de fácil adquisición y bajos costos (^{Moss et al. 2010}).

Perfil de aminoácidos . La composición en aminoácidos del biofloc que se produjo en los macrocosmos se presenta en la tabla 2. Se puede observar que estuvieron presente los 12 aminoácidos limitantes y en niveles acorde a la literatura (^{Ekasari et al. 2010} y ^{Kuhn et al. 2016}). De igual forma, la concentración de aminoácidos encontrados se corresponde con los requerimientos del camarón (^{Xie et al. 2012}, ^{Lin et al. 2015}). Lo que sugiere que este alimento natural circulante en el medio de cultivo puede ser buena fuente suplementaria de AAE para el camarón blanco (^{Sabry-Neto et al. 2015}).

De los AAE, los mayores tenores se encontraron para la leucina, arginina, valina, treonina y fenilalanina, por el contrario del triptófano que fue el que presentó menor nivel. Estos resultados de forma general coinciden con otros estudios que analizaron los AAE presentes en biofloc (^{Ju et al. 2008}).

Es importante anotar, que una de las principales razones que reducen el crecimiento de organismos acuáticos en estudios donde se sustituye parcial o totalmente la harina de pescado por fuentes alternativas de proteína se atribuyen a un inadecuado equilibrio de AAE que conducen a la disminución de la síntesis de proteína, esencial para el crecimiento del animal (^{Toledo et al. 2015}). Por lo tanto, el biofloc que se produce en el medio de cultivo no debe afectar el desempeño productivo del camarón cuando se disminuyen los niveles de proteína en los alimentos balanceados dado al aporte de aminoácidos esenciales que presenta.

Table 2 Amino acid composition of biofloc in the macrocosm tank for growing white shrimp (%, n=3) with waters from the Ecuadorian Pacific 

Amino acids	Mean	SD
Essential amino acids
Lysine	1.31	0.10
Methionine	0.69	0.15
Arginine	1.89	0.21
Leucine	2.17	0.57
Valine	1.68	0.39
Threonine	1.6	0.02
Histidine	0.86	0.22
Isoleucine	1.22	0.38
Phenylalanine	1.45	0.18
Tryptophan	0.28	0.12
Non essential amino acids
Glutamic acid	3.08	0.18
Aspartic acid	2.61	0.52
Alanine	2.30	0.37
Serine	1.45	0.29
Proline	1.58	0.10
Glycine	2.01	0.24
Tyrosine	1.20	0.07
Cystine	0.52	0.17

^{Ju et al. (2008)} reportaron que los flóculos presentan una considerable cantidad de nitrógeno no aminoacídico como sales de amonio, pero también posiblemente urea, nucleótidos y azúcar amino, los cuales pueden surgir de la actividad metabólica de los microorganismos y camarones. Estos mismos autores compararon el perfil de AAE de tres muestras de biofloc, dos dominadas por microalgas (clorofitas y diatomeas) y la otra por bacterias versus el perfil de AAE de dos alimentos balanceados para camarón y reportaron que fueron similares; esto indica que la calidad de la proteína de los organismos presentes en el biofloc fue alta.

“Score” químico e índice de aminoácidos esenciales (EAAI). En la tabla 3 se presenta el “score” químico y el EAAI de los aminoácidos presentes en el biofloc. El “score” químico del triptófano fue el menor (0.56), resultando el primer aminoácido limitante, lo que significa que el biofloc solo puede satisfacer aproximadamente la mitad del requerimiento del camarón para este aminoácido. De igual forma, los scores de la isoleucina (0.70) y la lisina (0.80) resultaron ser segundo y tercer aminoácidos limitantes en la muestra de biofloc del macrocosmos.

Algunos factores influyen en la calidad de las fuentes proteicas, como el perfil de aminoácidos (“score” de AAE) y la digestibilidad (^{Toledo et al. 2015}). El “score” químico de AAE evalúa el nivel de cada AAE de forma individual y el valor 1.00 indica que el nivel del AAE en particular dentro de la proteína dietética es idéntico al requerimiento de ese aminoácido esencial del animal. El valor más bajo, señala el primer aminoácido limitante. Por otra parte, el índice de aminoácido esencial (EAAI) evalúa el grado de AAE de la muestra entera en relación con la composición o requerimientos de AAE del animal (^{Montoya-Martínez et al. 2016}).

Table 3 Chemical score and essential amino acid index (EAAI) of the biofloc generated in the macrocosm tank with water from the Ecuadorian Pacific. 

EAA	Biofloc	Shrimp requirements	Chemical score ^1
Lysine	1.31	1.64	0.80
Methionine	0.69	0.66	1.00
Arginine	1.89	1.96	0.96
Leucine	2.17	2.37	0.91
Valine	1.68	1.40	1.00
Threonine	1.6	1.18	1.00
Histidine	0.86	0.80	1.00
Isoleucine	1.22	1.73	0.70
Phenylalanine	1.45	1.40	1.00
Tryptophan	0.28	0.50	0.56
EAAI	-	-	0.89

¹EAA of the sample / EAA of shrimp requirements. An amount of 1.00 was taken as maximum

El EAAI que se halló en este estudio fue de 0.89, lo que clasifica como material proteico útil según Castell & Tiews (1980). Este EAAI fue igual al biofloc preferentemente de bacterias reportado por ^{Ju et al. (2008)} y superiores al que exhibió la harina de soya (0.87) en Penaeus monodon según ^{Peñaflorida (1989)}. No obstante, fueron inferiores a bioflocs dominados por microalgas (0.91 y 0.92) (^{Ju et al. 2008}). Estos valores sugieren que el biofloc experimental puede proporcionar una fuente de proteína de alta calidad para el crecimiento del camarón y puede suplementar un alimento balanceado.

^{Ju et al. (2008)} plantearon que un EAAI cercano o igual a 1.0 indica que la dieta contiene un perfil aminoácidos similar al que se encuentra en todo el cuerpo del camarón y se asume que es equivalente a los requisitos dietéticos de este. Refieren, además, que en general los ingredientes o los piensos con un EAAI de más de 0.90 se consideran alimentos de buena calidad proteica o materiales proteicos, con un EAAI de 0.80 son útiles, y por debajo de 0.70 son inadecuados, según la clasificación descrita por ^{Oser (1959)}.

No obstante, la capacidad de un alimento de satisfacer las necesidades de aminoácidos de un animal depende de la tasa de consumo, la biodisponibilidad (digestibilidad) y su composición (^{Toledo et al. 2015}). En tal sentido, ^{Forster y Dominy (2005)} refieren que los alimentos con un puntaje bajo de AAE requerirán la adición de estos, ya sea por otras fuentes de proteínas o suplementos de aminoácidos sintéticos, para obtener un rendimiento animal comparable al de una dieta de alta calidad. El biofloc, sin embargo, surge naturalmente de los subproductos del cultivo de camarón (residuos metabólicos, heces y nutrientes lixiviados de los piensos, etc.), proporcionando una fuente renovable de nutrientes para los camarones sin costo adicional para los acuicultores.

CONCLUSIONES

El biofloc que se generó con agua del Pacífico ecuatoriano presentó una adecuada calidad proteica, en cuanto a su composición aminoacídica, score químico e índice de aminoácidos esenciales, de ahí que puede servir de suplemento al alimento balanceado para el cultivo de camarón con tecnología biofloc.

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Recibido: 30 de Abril de 2019; Aprobado: 20 de Noviembre de 2019

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