Efecto de cuatro probióticos en el crecimiento y la sobrevivencia de Carassius auratus

Transcripción

1 Efecto de cuatro probióticos en el crecimiento y la sobrevivencia de Carassius auratus Thalía Castro-Barrera*, María del Carmen Monroy-Dosta, Jorge Castro-Mejía, Ramón de Lara-Andrade y Germán Castro-Mejía En este estudio se evaluó el efecto de tres cepas de Bacillus sp. (B1, B2 y B3), bacterias aisladas del tracto digestivo del pez ángel Pterophyllum scalare y el probiótico comercial Lactobacillus casei Shirota, en el crecimiento y la sobrevivencia de Carassius auratus. La dieta basal, con harina de pescado como fuente de proteínas y enriquecida con diferentes cepas probióticas a una concentración de 10 7 UFC/ml. Los organismos fueron pesados y medidos al inicio y al final del experimento, que tuvo 120 días de duración. Se efectuó un análisis de varianza (ANDEVA) de una sola vía (p<0.05) con los datos para establecer diferencias significativas entre los tratamientos, posteriormente se aplicó la técnica de comparación de medias múltiples por el método de Tukey (p<0.05). Los resultados muestran que la dieta B2 fue la que generó mayor ganancia en peso (2.520 g). En cuanto a la longitud total, la dieta B1 fue la que presentó mejores resultados (4.855±0.649 cm) con una ganancia de cm. Los datos de sobrevivencia indican que la dieta con mejores resultados fue la enriquecida con B1 (71.66%). Los resultados muestran que las cepas probióticas aisladas de los peces, independientemente de que provengan de otras especies, confieren mayores beneficios en su biometría que probióticos comerciales aislados del ser humano u otros mamíferos. Palabras clave: Bacillus, Carassius auratus, probiótico, Lactobacillus casei. Effect of four probiotics on growth and survival of Carassius auratus This study evaluated the effect of three strains of Bacillus sp. (B1, B2 and B3) bacteria isolated from the digestive tract of angel fish Pterophyllum scalare and commercial probiotic Lactobacillus casei Shirota, on growth performance and survival of C. auratus. A basal diet was used, with fishmeal as source of protein and enriched with different probiotic strains at a concentration of 107 CFU/ml. The organisms were weight and measured at the initial and finish of 120 day experiment. Data was analyzed with a one-way analysis of variance (ANOVA) to determine the significant differences among the treatments, after that, the Tukey test of multiple means comparison (p<0.05). The results show that diet B2 had the highest weight gain (2.520 g). Regarding the total length, diet B1 was the one with the best values (4.855±0.649 cm) with a gain of cm. The best survival rate (71.66%) was B1 diet. Results show that probiotic isolated from fish no matter the species, give better biometric benefits than commercial probiotics isolated from human beings or other mammals. Key words: Bacillus, Carassius auratus, probiotics, Lactobacillus casei. Introducción La acuicultura ha tenido en los últimos años adelantos significativos en la producción de una variedad de organismos acuáticos tanto para consumo humano como de especies de ornato (FAO, 2002; Marañon et al., 2008). Vázquez et al. (2005) mencionan que la carpa dorada Carassius auratus (Linneus, 1758) es la especie que más se cultiva * Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco, Depto. El Hombre y su Ambiente, Calzada del Hueso No.1100, Col. Villa Quietud, México, 04960, D.F. cabt7515@correo.xoc.uam. mx; monroydosta@hotmail.com; camj7509@correo.xoc.uam. mx; rlara@correo.xoc.uam.mx; gecastro@correo.xoc.uam.mx. en el mundo; su calidad comercial está determinada por su forma, su tamaño y su color. Esta especie se cultiva en sistemas intensivos y semiintensivos donde los requerimientos nutrimentales se satisfacen mediante dietas artificiales. Sin embargo, debido a las condiciones de cultivo, como altas densidades de siembra y variaciones en la calidad del agua, los organismos están sujetos a un estrés constante que se traduce en bajas tasas de crecimiento y eficiencia alimenticia, así como a la presencia de enfermedades ocasionadas por patógenos oportunistas (Auró y Ocampo, 1999). Para sobrellevar estos problemas se ha estudiado el uso de suplementos alimenticios que eviten la aparición de enfermedades y operen como Vol. 19, núm. 1, mayo de 2011 Ciencia Pesquera 21

2 T. Castro-Barrera, M. del C. Monroy-Dosta, J. Castro-Mejía, R. de Lara-Andrade y G. Castro-Mejía promotores de crecimiento, entre los cuales se encuentran las hormonas, los antibióticos y algunas sales, pero su uso indiscriminado puede ocasionar efectos adversos al animal como: alteraciones hormonales, intoxicación y predisposición a enfermedades (Irianto y Austin, 2002). Una estrategia muy interesante se enfoca al empleo de probióticos (Robertson et al., 2000; Verschuere et al., 2000; Gullian et al., 2004; Balcazar et al., 2006; Gatesoupe, 2008) que pueden definirse como microorganismos que administrados en la dieta promueven el bienestar de los organismos cultivados por medio de la estimulación del sistema inmune, así como del establecimiento del balance microbiano intestinal mediante la exclusión de microorganismos potencialmente patógenos (Verschuere et al., 2000; Irianto y Austin, 2002; 2003; Lara et al., 2003). Existen diferentes especies bacterianas utilizadas como probióticos, pero sobre todo las acidolácticas (Nikoskelainen et al., 2003; Balcazar et al., 2007; Gatesoupe, 2008). Sin embargo, debido a que esta práctica aún es reciente en la acuicultura, son pocas las especies de microorganismos que se usan, por lo que se continúa seleccionando cepas con características probióticas que preferentemente se encuentren en el tracto digestivo, el hígado, el riñón, las branquias y la piel de los peces (Gómez y Roque, 1998; Gómez et al., 2000; Balcazar et al., 2006). El objetivo de este trabajo fue comparar el efecto en el crecimiento y la sobrevivencia de C. auratus de tres cepas de Bacillus sp. aisladas del tracto digestivo del pez ángel Pterophyllum scalare (Schultze, 1823) y el Lactobacillus casei Shirota (Shirota, 1930) empleado comercialmente para consumo humano. Materiales y métodos Obtención de probióticos Las tres cepas de Bacillus (señaladas como B1, B2 y B3 en este estudio) fueron aisladas de una porción del tracto digestivo del pez de ornato Pterophyllum scalare, que se homogeneizó en 90 ml de solución salina estéril. Se realizaron diluciones 1:10 y se inoculó 0.1 ml en placas de agar MSR, BHI y TCBS por triplicado. Las placas se incubaron a 35 C durante 24 horas. Transcurrido el periodo de incubación se efectuó el conteo de las unidades formadoras de colonias para cada dilución (UFC/ml) y mediante resiembras sucesivas, las cepas fueron purificadas (Monroy, 2010). La capacidad probiótica de las cepas se determinó por medio de cuatro técnicas: la resistencia al ph ácido, la resistencia a sales biliares, la capacidad de adherencia y la inhibición de patógenos (Monroy et al., 2010). Estas cuatro cepas se compararon con el probiótico comercial L. casei (Yakult). Elaboración de dietas La dieta basal (Tabla 1) se elaboró con harina de pescado (Pacífico Industrial, SA de CV) como fuente de proteína; los lípidos utilizados fueron aceite de hígado de bacalao (Drotasa, SA de CV) y lecitina de soya (Abastecedora de Productos Naturales, SA de CV); el proveedor de carbohidratos fue dextrina (Droguería Cosmopolita, SA de CV); mezcla de vitaminas y minerales (Micro Rovimix para peces, DSM Nutritional Products de México, SA de CV) (Tabla 2) y como aglutinante, agar bacteriológico ( BDBioxon, Becto n Dickinson de México, SA de CV). Tabla1 Composición de dieta base empleada en la alimentación de Carassius auratus Ingredientes g/100 g Harina de pescado 55 Aceite de hígado de bacalao 4.5 Lecitina de soya 4.5 Mezcla de vitaminas y minerales 8.0 Dextrina 13.0 Agar bacteriológico 15.0 Total 100 La dieta se preparó mezclando todos los ingredientes secos y se agregaron al agar previamente disuelto en agua a 60 C con agitación constante; posteriormente se incorporó la mezcla de aceite y lecitina homogeneizada durante 20 minutos hasta obtener una pasta uniforme que se vació en moldes de 4.5 x 3.5 x 3.0 cm y se conservaron a -20 C hasta su uso. Con un asa bacteriológica se tomó una muestra de cada bacilo y se sembró en 500 ml de Caldo 22 Ciencia Pesquera Vol. 19, núm. 1, mayo de 2011

3 Crecimiento y sobrevivencia de Carassius auratus Tabla 2 Composición de la pre mezcla de vitaminas y minerales usada en la dieta basal de los peces Vitaminas y minerales Unidades (kg) Cantidad A UI/ D3 UI/ K mg/ E mg/ B1 mg/ B2 mg/ B6 mg/ Ácido nicotínico mg/ Pantotenato de calcio mg/ Biotina mg/ Ácido fólico mg/ Colina mg/ Inositol mg/ C mg/ Yodo mg/ Manganeso mg/ Hierro mg/ Cobre mg/ Cobalto mg/ Selenio mg/ Zinc mg/ de Soya Tripticaseina ( TSA) y se incubó a 30 C durante 48 horas o hasta obtener una concentración de partida de 10 7 UFC/ml. Para medir la concentración bacteriana requerida se utilizó un espectrofotómetro ( JENWAY 6400 ), a una longitud de onda de 620 nm. Asimismo, se efectuaron conteos de UFC/ml. La relación entre el valor obtenido por espectrofotometría y el número de UFC/ml se efectuó de acuerdo con lo establecido por Gullian (2001). En condiciones estériles, se agregaron 3 ml de probiótico a 30 g de la dieta en pasta, que fue fraccionada en raciones para alimentar a los peces dos veces al día. Bioensayo Se utilizaron 24 acuarios de 40 cm de largo por 35 cm de ancho, con capacidad de 40 l y con un volumen de 30 l de agua a 5 g/l de salinidad, con ph entre 7-8 y temperatura de 23±2 C. Estas condiciones se mantuvieron a lo largo del experimento; los acuarios se limpiaron diariamente de restos de alimento y heces. De forma aleatoria en cada acuario se introdujeron 10 organismos juveniles de C. auratus con valores promedio de peso de g; longitud de cm. Los organismos se pesaron en una balanza digital Ohaus 0-400±0.01 g y se midió su longitud total con un vernier. Los peces fueron alimentados dos veces al día (09:00 y 14:00 horas), de acuerdo con el 10% de su biomasa. El experimento tuvo una duración de 120 días. Análisis estadístico Con la ayuda del programa de Microsoft Excel 2003 (Microsoft Corp., Washington, EU) se creó la base de datos con las variables de longitud total y peso. Para asegurar la normalidad de los datos se empleó el paquete Systat 10.2 y se utilizó la técnica de tallo y hoja, así como la de Box Plot para observar valores extremos en la información. Se realizó una prueba de análisis descriptivo para determinar los valores promedio y el error estándar de las variables biométricas. Para determinar la significancia de las diferencias entre las variables biométricas de los organismos alimentados con las distintas dietas, se realizó un análisis de varianza ( ANDEVA) de una sola vía ( p<0.05) (Tatsuoka, 1970; Kachigan, 1991) y se aplicó la prueba de comparación de medias múltiples por el método de Tukey (p<0.05). La variable de clasificación fue la dieta empleada en la experimentación (Sokal y Rohlf, 1981; Kachigan, 1991). Para el análisis estadístico se empleó el programa Systat 12.0 (Systat Software Inc., California, EU). La tasa de crecimiento absoluto (TCA) se determinó utilizando la siguiente fórmula: Donde: VB = Variable biométrica (longitud, alto, ancho o peso). Para obtener la tasa de crecimiento instantáneo (TIC), se utilizó la siguiente fórmula: Vol. 19, núm. 1, mayo de 2011 Ciencia Pesquera 23

4 T. Castro-Barrera, M. del C. Monroy-Dosta, J. Castro-Mejía, R. de Lara-Andrade y G. Castro-Mejía Donde: VB = variable biométrica (longitud, alto, ancho o peso). Para la sobrevivencia, la fórmula que se utilizó fue: Para el factor de conversión alimenticia (FCA) fue: Con respecto a la tasa de crecimiento absoluto ( TCA), la dieta B2 presenta el mayor valor (2.1 g), seguido de la B1 con 1.9 g; y la B3 sólo obtuvo un incremento de 0.2 g. La tasa instantánea de crecimiento (TIC) muestra que las dietas con B1 y B2 obtienen los valores más altos (0.64 y 0.66 g, respectivamente), siendo el valor más bajo para B3 con tan sólo una tasa de incremento en peso de 0.19 gramos (Fig. 1). La ganancia en peso fue mayor con la dieta B2 (2.520 g) y la menor con Yakult (0.960 gramos). Longitud total Resultados Peso Los organismos alimentados con la dieta enriquecida con B2 alcanzaron el mayor peso (3.338±0.156 g), mientras que el valor más bajo se obtuvo con la dieta B3 (1.058±0.293 g). El análisis de varianza señaló que las dietas B1 y B2 no presentaron diferencias significativas ( p>0.05) entre ellas. Las otras dos dietas (Yakult y B3) presentaron diferencias significativas no solamente con B1 y B2, sino aun entre ellas (Tabla 3). En la tabla 3 se presentan los valores promedio de longitud total inicial y final de los organismos alimentados con las cuatro dietas enriquecidas, así como los resultados de su análisis de varianza. Los organismos alimentados con la dieta enriquecida con B1 son los que obtuvieron la mayor Tabla 3 Valor promedio inicial y nal del peso (g) y la longitud total (cm) ±E.S. de los organismos alimentados con las dietas enriquecidas Variable Dieta enriquecida Yakult B1 B2 B3 Peso inicial (g) a a a a E.S. ±0.096 ±0.372 ±0.162 ±0.215 Peso final (g) a b b c E.S. ±0.146 ±0.267 ±0.156 ±0.293 Ganancia (g) Longitud inicial (cm) a a a a E.S ±0.599 ±0.657 ±0.329 ±0.512 Longitud final (cm) a b b a E.S. ±0.537 ±0.649 ±0.366 ±0.444 Ganancia (cm) Letras iguales en filas señalan la no diferencia significativa (p<0.05) entre las dietas. Fig. 1. a) Valores de la tasa de crecimiento absoluto (TCA) y b) tasa instantánea de crecimiento ( TIC) en relación con el peso de los organismos alimentados con las cuatro dietas enriquecidas. 24 Ciencia Pesquera Vol. 19, núm. 1, mayo de 2011

5 Crecimiento y sobrevivencia de Carassius auratus talla (4.885±0.649 cm), mientras que el valor más bajo fue con la dieta B3 (2.815±0.444 cm). El análisis de varianza indica que al final del experimento (120 días), las dietas B1 y B2 no presentaron diferencias significativas entre ellas, así como la dieta Yakult y B3. Entre estos dos grupos, la diferencia es significativa ( p<0.001). La mejor ganancia en centímetros fue con la dieta B1 (2.160 cm) y la menor con B3 (0.120 cm). En cuanto a la TCA, la dieta B1 presenta el valor más alto (1.8 cm) y el menor la dieta B3 (0.1 cm de incremento). El registro más alto de TIC fue para la dieta B1 con cm y el menor para B3 con centímetros (Fig. 2). Sobrevivencia Los organismos alimentados con la dieta B1 mostraron la mejor sobrevivencia con un valor de 71.66%, mientras que con la dieta B3 se registró un valor de 36.13% (Fig. 3). Fig. 3. Datos de sobrevivencia de los organismos alimentados con las cuatro dietas enriquecidas. Factor de conversión alimenticia (FCA) La dieta B1 presentó el dato más alto de conversión alimenticia con g por cada gramo de alimento suministrado, mientras que con las dietas de Yakult y B3 se obtuvieron los registros más bajos con g y g, respectivamente (Fig. 4). Fig. 4. Datos de factor de conversión alimenticia (FCA), de los organismos alimentados con las cuatro dietas enriquecidas. Discusión Fig. 2. Valores de a) la tasa de crecimiento absoluto (TCA) y b) tasa instantánea de crecimiento (TIC) de la longitud total de los organismos alimentados con las cuatro dietas enriquecidas. Se observó que las cepas de Bacillus utilizadas (B1, B2 y B3), aisladas del tracto digestivo de P. scalare, dieron resultados diversos en las variables biométricas consideradas, así como en la TCA, TIC y FCA. Los mejores resultados se obtuvieron con las dietas B1 y B2, seguidas Vol. 19, núm. 1, mayo de 2011 Ciencia Pesquera 25

6 T. Castro-Barrera, M. del C. Monroy-Dosta, J. Castro-Mejía, R. de Lara-Andrade y G. Castro-Mejía por la dieta con Yakult. La dieta enriquecida con B3 siempre generó los valores más bajos. Estas variaciones podrían deberse a que ciertos Lactobacillus usados como probióticos no se adhieren de forma adecuada en el tracto digestivo de algunos peces, debido a que otras bacterias pueden estar dominándolo e impidiendo que otras se fijen, como lo señalan Gildberg et al. (1995), Gildberg y Mikkelsen (1998) y Su et al. (2007). Günther y Jiménez-Montealegre (2004) mencionan que las bacterias utilizadas como probióticos en realidad sufren una exclusión competitiva en el tracto digestivo del hospedero, ya sea por alimento o por espacio, por lo que la inclusión de bacterias benéficas en las dietas para animales acuáticos puede tener efectos muy variados (Himabindu et al., 2004). En este estudio, los peces alimentados con los probióticos aislados del pez P. scalare, adquirieron mayor ganancia en peso y longitud total, lo que puede deberse a que las cepas probióticas aisladas de un pez, independientemente de que provengan de otra especie, confieren mayores beneficios que probióticos comerciales aislados del ser humano u otros mamíferos, como es el caso de L. casei (Gullian, 2001; Chythanya et al., 2002). Uno de los factores más importantes que se deben tomar en cuenta en la producción de peces de ornato es la sobrevivencia de los organismos en cultivo. En este trabajo se observó que al utilizar cepas probióticas aisladas de peces se tiene mayor beneficio con respecto a la sobrevivencia en comparación con el probiótico comercial; esto concuerda con estudios que han demostrado la capacidad de diferentes microorganismos para mejorar la sobrevivencia en el cultivo de los peces (Gatesoupe, 1994; Gullian et al., 2004; Venkant et al., 2004; Bagheri et al., 2008). Otros trabajos, como los de Ahilan et al. (2004) y Mesalhy et al. (2008), indican que la incorporación de probióticos en la dieta permite mayor incremento de la respuesta inmune y mayor tasa de crecimiento, sea en talla o peso y, por tanto, mayor sobrevivencia. Con el análisis de los resultados de este trabajo se recomienda realizar más pruebas de alimentación combinando las cepas B1 y B2, dado que demostraron los mejores efectos, y evaluar si el crecimiento y la sobrevivencia de los peces se incrementan, ya que autores como El-Haroun et al. (2006) y Abraham et al. (2008) señalan que las mezclas de microorganismos probióticos mejoran el crecimiento y el factor de conversión alimenticia. Literatura citada ABRAHAM, T.J., S. Mondal y Ch. Babu Effect of commercial aquaculture probiotic and fish gut antagonistic bacterial flora on the growth and disease resistance of ornamental fishes Carassius auratus and Xiphophorus helleri. Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 25: AHILAN, B., G. Shine y R. Santhanam Influence of probiotics on the growth and gut microflora load of juvenile Gold fish (Carassius auratus). Asian Fisheries Science 17: AURÓ, A y C.L. Ocampo Diagnóstico del estrés en peces. Revista Veterinaria México 30: BAGHERI, T., S.A. Hedayati1, V. Yavari1, M. Alizade y A. Farzanfar Growth, survival and gut microbial load of Rainbow Trout (Onchorhynchus mykiss) fry given diet supplemented with probiotic during the two months of first feeding. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 8: BALCÁZAR, J.L., I. De Blas, I. Ruiz-Zarzuela, D. Cunningham, D. Vendrell y J.L. Múzquiz The role of probiotics in aquaculture. Veterinary Microbiology 114: BALCÁZAR, J.L., I. De Blas, I. Ruiz-Zarzuela, D. Vendrell, A.C. Calvo y I. Márquez Changes in intestinal microbiota and humoral immune response following probiotic administration in brown trout (Salmo trutta). British Journal of Nutrition 97: CHYTHANYA, I., I. Karunasagar y I. Karunasagar Inhibition of shrimp pathogenic vibrios by marine Pseudomonas I-2 strain. Aquaculture 208: EL-HAROUN, E.R., A.S.A.M. Goda y M.A.K. Chowdury Effect of dietary probiotic Biogen supplementation as a growth promoter on growth performance and feed utilization of Nile tilapia Oreochromis 26 Ciencia Pesquera Vol. 19, núm. 1, mayo de 2011

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