Fundamentos nutricionales en peces de cultivo: impacto en el bienestar animal

Transcripción

1 Nutrición y Bienestar Animal en Acuicultura Fundamentos nutricionales en peces de cultivo: impacto en el bienestar animal Valentina Tapia M Coordinadora de Projectos AVS Chile SA TÓPICOS AVANZADOS EN ACUICULTURA NUTRICIÓN, SALUD Y AMBIENTE Puerto Montt 10 y 11 Agosto 2009

2 Fundamentos nutricionales en peces de cultivo: impacto en el bienestar animal Nutrición, Alimentación y consumo de alimento Energía y consumo de alimento Conversión y utilización de alimento Requerimientos nutricionales Energía Proteína y aminoácidos Lípidos y ácidos grasos Vitaminas y minerales Nutrición y salud de peces Deficiencias

3 Nutrición, Alimentación y consumo de alimento Distribución Costos en la producción de salmones 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Smolt Alimento Salarios Depreciación Otros Gastos de Operación Gastos Financieros

4 % Norwegian locations Variación de FCR en distintas localidades de Noruega > 1.7 Feed conversion rate (biological)

5 Causas de aumento de FCR FCR Obtenido 1.15 Polvo en alimento=0.01 Parasitos & enfermedades= 0.10 Localidad = 0.04 Sobre /sub alimentación= 0.15 FCR Verdadero 0.85 Maroni, 1996

6 Gasto energético Gasto energético y alimentación Alimento perdido No digerido Perdida de N Crecimiento Incremento de Calor Actividad Metab Basal. Mantención Máximo Consumo Energético

7 SGR FCR Consumo de Alimento vs SGR y FCR 1,4 3 1,2 1 2,5 0,8 2 0,6 0,4 1,5 0, ,2 0,1 0,2 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0,5-0,4 Rman Rmax 0 SFR

8 Alimentación y FCR Sobre alimentación y Sub alimentación causan un aumento en el FCR Sin perdida de alimento Rmax minimiza el FCR Sub alimentación da el menor FCR cuando: Hay poco control sobre consumo y perdida de alimento La dieta contiene niveles altos de carbohidratos

9 Fuentes de variación en Crecimiento y Consumo de alimento La Dieta Energía Digestibilidad Balance de nutrientes Proteína/lípidos/ CHO Amino ácidos Ácidos grasos Micro nutrientes Palatizantes Anti-nutrientes y contaminantes Calidad física Los Peces Tamaño Genética Edad y estado de vida Maduración sexual Composición corporal Stress Salud y enfermedades Medio ambiente Temperatura y salinidad Fotoperiodo: Luz y horas luz Estación y localidad Oxigeno, amonio y CO2 Contaminación

10 Requerimientos nutricionales Energía en la dieta Proteína en la dieta Digestibilidad de nutrientes en la dieta Temperatura Especie Estado Reproductivo Genética Nivel de Actividad Tasa de alimentación Tamaño del pez Requerimientos Nutricionales Tasa de crecimiento

11 Metodologías de estimación de requerimientos nutricionales Normalmente estimados empíricamente alimentando niveles graduados de el nutriente especifico (dosis) en una dieta basal que contiene niveles deficientes de ese nutriente y luego se hacen mediciones de crecimiento, consumo de alimento, almacenamiento corporal del nutriente y otras variables de respuesta. Tasa de Crecimiento es el criterio fisiológico al que se establecen los requerimientos nutricionales, por lo tanto es importante obtener tasas de crecimiento altas al usar dietas purificadas y semi-purificadas en estudios de requerimientos nutricionales.

12 Dieta Basal (DB) Niveles deficientes de nutriente analizado Niveles graduados de nutriente especifico DB x% DB y% DB z% Experimento conducido por tiempo suficiente para generar diferencias en respuesta. Resultados de dosis-respuesta son analizados usado uno más métodos, y el requerimiento nutricional es estimado del nivel que produce la respuesta máxima. peces Crecimiento Consumo de alimento Nutriente almacenado Otras variables de respuesta

13 Requerimientos nutricionales: Energía La energía no esta definida como un nutriente. Es el combustible liberado por el rompimiento de enlaces químicos cuando los tres macro-nutrientes (lípidos, proteínas y carbohidratos) sufren oxidación biológica.

14 Requerimientos nutricionales: Energía Energía Bruta (100%) Productos de Excreción Fecas (25%) Energía Digestible (75%) Energía Metabolizable Excreción branquial y orina Pérdida de Calor Incremento de Calor (8%) Energía Neta (65%) Crecimiento Actividad (10%) Metabolismo Basal (8%)

15 Helland S Nutritional requirements of fish with emphasis on Atlantic Salmon and Rainbow trout: Literature study by NOFIMA and NIFES

16 Balance óptimo de macro nutrientes Para salmones en agua dulce(fw) y agua de mar (SW) los valores varían dentro de estos rangos: FW SW Proteína: 55-45% 45-35% Lípidos: 18-25% 25-40% Carbohidratos: 5%-15% 10-20% Hay requerimientos altos de proteínas durante primera alimentación y primera etapa de agua dulce. Requerimientos de proteína son mayores en peces con altas tasas de crecimiento vs peces de crecimiento lento.

17 Requerimientos nutricionales: Proteínas y Aminoácidos Proteínas son el componente principal de dietas para peces como fuente de aminoácidos. Los aminoácidos son requeridos para crecimiento proteico, como precursores de moléculas bioactivas como las hormonas y como neurotransmisores o para reemplazar estos componentes en el organismo. (D Mello, 2003) DP/DE óptimo disminuye con aumento de tamaño del pez hasta que comienza la madurez sexual. (Einen & Roem, 1997) Aunque no estén en exceso la proteína es utilizada como fuente energética, liberando amonio el cual es excretado. Comúnmente el primer aminoácido limitante en fuentes proteicas utilizadas en dietas para peces es la lisina, debido a esto es el Aa más estudiado. Salmónidos aparentemente tienen una capacidad limitada de convertir prolina en hydroxiprolina y de sintetizar taurina desde metionina y cisteina. (Asksnes et al., 2008)

18

19 g/16 g N Amino ácidos limitantes para salmón atlántico en fuentes de proteína de origen vegetal Required: Arginine Lysine Methionine Fish meal Soybean meal Corngluten Sweet lupin Arginine Lysine Methionine Sources: Rollin et. al. 1994, Aquaculture 124, 61; Berge et. al. 1997; Comp. Biochem. Physiol. 117A, 501; Berge et. al. 1998; Comp. Biochem. Physiol. 120A, 477.

20 Requerimientos de Aa pueden ser expresados en: % de la dieta g/mj DE (gramos por energía digestible de la dieta) g/16gn (porción del contenido proteico de la dieta)

21 Berge G.E., Sveier H., E. Lied., Nutrition of Atlantic salmon (Salmo salar); the requierment and metabolic effect of lysine. Comp Bioch and Pysiology Part A 120 (1998) Estudio dirigido a determinar el requerimiento de lisina en salmón atlántico alimentados con dietas de alta energía y ver si niveles altos de lisina tienen un efecto sobre el metabolismo de arginina.

22

23 Diet Lysine level Initial weigth (g) Weight (g) week 11 Final weight (g) ΔW (g) FCR PER SGR Mortality % 1 period Mortality % 2 period A (5.9) 385±45 420±45 455±55 35±11 3,0±0,7 1,16±0,4 0,22±0,07 31,2 0 B (7.0) 371±46 418±48 463±67 46±10 2,1±0,4 1,01±0,2 0,28±0,03 33,5 2 C (14.0) 384±47 428±57 511±77 83±5 1,1±0,1 1,82±0,1 0,49±0,02 22,9 0 D (18.0) 379±49 435±45 539±58 105±4 0,9±0,1 2,35±0,1 0,6±0,02 10,5 0 E (21.0) 363±47 427±57 522±79 95±0 1,0±0 2,12±0 0,56±0 12,5 0 F control (26.4) 375±44 470±49 603±76 133±6 0,9±0,1 2,48±0,1 0,69±0,01 2,1 0

24

25 Conclusiones El requerimiento de Lisina en salmón atlántico de 300 gramos basado en crecimiento y PER (protein efficiency ratio (g aumento de peso vivo/consumo de proteína) indica un requerimiento de g/kg peso seco o 0,79-0,89 g/ MJ DE. Se confirmo el requerimiento de lisina por un aumento significativo de lisina libre en el musculo a peces alimentados con dosis mayores al requerimiento.

26 Requerimientos nutricionales: Lípidos y Ácidos grasos Peces requieren de lípidos para suplir su demanda de ácidos grasos esenciales. Lípidos cumplen cuatro funciones principales Energía (la fuente más importante de energía en peces carnívoros) Ácidos grasos esenciales (n-3, n-6 PUFA) Servir de componentes estructurales Servir en funciones de regulación Generalmente un rango entre 10-20% de lípidos en la dieta es suficiente para permitir un uso eficiente de las proteínas hacia crecimiento y evitando el deposito excesivo de lípidos en los tejidos (Cowey & Sargent, 1979) El requerimiento especifico depende del nivel de proteína en la dieta y en algunos casos de peces herbívoros de el nivel de carbohidratos. (Sargent et al., 1989)

27 Requerimiento de ácidos grasos Herbivorous Agua Dulce Carnivorous Marino 18:2n-6 n-3? 18:2n-6 18:3n-3 n-6? 18:3n-3 20:5n-3 22:6n-3 n-6? 20:5n-3 22:6n-3 20:4n-6 Tilapia 20:4n-6 20:5n-3 22:6n-3 Carp Eel 20:4n-6 20:5n-6 22:6n-3 Rainbow trout Atlantic salmon Sea bass Turbut Sea bream

28 Metabolismo de ácidos grasos en peces de agua dulce (Henderson 1996)

29 Modificado de Pan et al., 1994

30 Ruyter B., Rosjo C., Einen O., & M.S Thomassen Essential fatty acids in Atlantic salmon: effects of increasing dietary dose of n-6 and n-3 fatty acids on growth, survival and fatty acid composition of liver, blood and carcass. Aquaculture Nutrition. 6; Estudio dirigido a identificar los requerimientos de PUFA en salmón atlántico y el efecto de alimentar con dietas conteniendo concentraciones diferentes de 18:2 n-6 (Acido Linoleico), 18:3 n-3 (Acido Linolenico) o una combinación de 20:5n-3 (EPA) y 22:6 n-3 (DHA).

31 Dieta Control (Sin n-3, n-6 PUFA) Dieta Control + 0,1 % 18:2 n-6 18:3n-3 20:50n-3+22:6n-3 Dieta Control + 0,2 % 18:2 n-6, 18:3n-3, 20:50n-3+22:6n-3 Dieta Control + 0,5% 18:2 n-6, 18:3n-3, 20:50n-3+22:6n-3 Dieta Control + 1,0% 18:2 n-6, 18:3n-3, 20:50n-3+22:6n-3 Dieta Control + 2% 18:2 n-6, 18:3n-3, 20:50n-3+22:6n-3 Diet

32 Resultados

33 Conclusiones Juveniles de salmón atlántico presentan requerimientos similares a otros salmónidos entre 0,5 y 1% de n-3 PUFA en el alimento para obtener crecimiento optimo. A diferencia de otros salmónidos la inclusión de 18:2 n-6 no tiene efecto positivo sobre el crecimiento de salmón atlántico. Mejor crecimiento y menor mortalidad observada con dosis menores de 20:5 n-3 y 22:6n-3 que de 18:3 n-3 apoyan la teoría de que estos son los ácidos grasos realmente esenciales. Ha sido demostrado que salmón atlántico tiene la capacidad de transformar 18:3 n-3 a 20:5 n-3 y 22:6 n-3 pero el crecimiento reducido de los peces alimentados exclusivamente con 18:3 n-3 no fue suficiente para llegar a los requerimientos de PUFA de cadena larga en peces de este tamaño.

34 Requerimientos nutricionales: Vitaminas Gran parte de las vitaminas definidas en literatura son demostradas como esenciales para peces. Los cambios en genéticas, estrategias de cultivo, rutinas de manejo, composición de las dietas, uso de nuevas dietas e ingredientes crea la necesidad de revisar las recomendaciones sobre inclusión de vitaminas. Vitaminas se dividen en Liposolubles: (A,D,E y K) Hidrosolubles (complejo B y C); inositol y colina

35 Vitaminas Vitaminas hidrosolubles No son almacenadas y deben ser suministradas constantemente El exceso es excretado por la orina Baja Toxicidad Coenzimas Vitaminas Liposolubles Son absorbidas junto con lípidos en el intestino Acumuladas en el organismo Exceso Toxico Almacenadas en el hígado

36 Estabilidad de procesamiento y almacenamiento Aditivos juntos con vitaminas Derivados de las vitaminas Destrucción por temperatura alta Oxidación Formas vitamínicas inherentes químicamente Bio-disponibilidad Aditivos juntos con vitaminas Derivados de las vitaminas Formas vitamínicas inherentes químicamente Materias primas alternativas Formas vitamínicas inherentes químicamente Anti nutrientes Anti metabolitos Thiaminasa Interacción de Nutrientes Contenido energetico Contenido de macronutrientes Oxidación de lipidos Minerales Antioxidantes Interacciones con el ambiente Temperatura del agua Oxigeno Salinidad Sobre requerimiento durante algunos periodos del ciclo productivo Estados de salud Smoltificación Reproducción Nutrición Larval

37 Requerimientos de Vitaminas en Salmónidos Water soluble vitamins Min. requirement (mg/kg DM) Stability 1 (%) B-vitamins Thiamine (Thiamin-HCl) Riboflavine Pyridoxine (Pyridoxine-HCL) Biotine (d-biotine) 0, Vit. B 12 (Vit.B 12 -prep) 0,02-0, Folic acid Niacine (niacine amid) Pantotenic acid (Ca-Pantotenate) Vitamin C (Asc-2-PP) Efecto de grandes dosis? Fat soluble vitamins Vitamin A 2500 IU Niveles toxicos? Vitamin D 2000 IU Vitamin E Efecto anto oxidante Vitamin K 2, ) Stability (% of added vitamin) after extrusion and 3 months storage (Hoffman la Roche, 1999) Minimum requirements are based on NRC 1993 and newer literature.

38 Minerales Macro elementos: Ca, Mg, Na, K, Cl Elementos traza Fe, Cu, Zn, F, I, Se, M, Co, Cr, etc. Bio disponiblilidad de estos elementos varía con el nivel en la dieta, su forma química, la digestibilidad de la dieta, otros nutrientes en la dieta, procesamiento de la dieta, especie, etc. Algunos minerales son absorbidos directamente desde el agua

39 Requerimiento de minerales en salmones Mineral Min. req. P Ca Mg Zn 0,3-2,4 g 0,3-1,4 g mg 7-11 g Fe mg Mn Cu Se I 3 mg 0,15-0,38 mg 1,1 mg Requerimiento de minerales en salmones es altamente variable debido a: 1. Salmonidos pueden absorber minerales desde el agua 2. La bio disponibilidad de los minerales (digestibilidad) es altamente variable debido al consumo de alimento y a los ingredientes utilizados.

40 Coeficientes de digestibilidad de dietas comerciales (1998). Nótese ingredientes principales harina y aceite de pescado. % A B C D Protein Fat Phoshporus Zink Manganese Rydland, 1998

41 Phosphorus requirement (g P/kg feed) Requerimiento de P estimado basado en nivel corporal de P (4000 ppm) con distintos FCR y digestibilidades de P FCR (kg feed/kg fish) Digestibility of phosporus (%) 0,7 0,8 0,9 1 1,1

42 Stress por cultivo Dietas nobalanceadas Infecciones Reducción de ingesta de alimento Parásitos, lesiones físicas, toxinas, Reducción de estado nutricional Reducción Salud de Peces Cambios en requerimientos nutricionales Reducción de absorción de nutrientes Waagbø 2001.

43 Nutrición y Salud de Peces Componentes de la dieta no deseados Anti-nutrientes: Compuestos bio-activos que directamente o a través de productos metabólicos interfieren con la utilización de nutrientes y afectan la salud y producción animal. Factores que afectan la utilización y digestión de proteínas (Inhibidores de proteasas, Taninos, Lectinas) Factores que afectan la utilización de minerales (Acido Fítico, oxalatos, glucosilatos) Anti-vitaminas Micotoxinas, saponinas, estrógenos, etc.

44 Deficiencias: Ejemplo de impacto de deficiencia de minerales en producción de Salmon Atlántico.

45 Resumen Conclusiones El margen de error en aporte de fosforo en la dieta es estrecho. La restrición de zinc podria agravar el efecto de restrición de fosforo. Hasta una deficiencia moderada pueden tener efectos de largo alcance. Peridos de balance negativo de P pueden inducir cambios estructurales en huesos, incluso al volver a un suministro normal. Las primeras etapas son las más vulnerables. Es necesario poner atención a la suplementación de minerales, especialmente en etapas de rapido creciemiento.

46 Conclusiones Nutrición y bienestar de peces Es importante conocer los requerimientos nutricionales de peces en el momento de elegir dieta y materias primas incluidas en ellas. Requerimientos de la dieta deberían estar basados en nutrientes disponibles. Hay que considerar factores como especie, etapa de crecimiento, SGR, FCR, ingredientes, etc. Debido a costo de alimento en producción de peces, es importante optimizar dietas con ingredientes costo efectivos y evitar niveles sobre estimados para obtener crecimiento optimo. La utilización optima de las dietas en algunas etapas de crecimiento puede crear desafíos para la cubrir los requerimientos de ciertos amino ácidos, minerales y vitaminas.