ESTUDIO PRELIMINAR SOBRE LA UTILIZACION DE SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES COMO FUENTE DE PROTEINA PARA ALIMENTO BALANCEADO TILAPIA

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1 ESTUDIO PRELIMINAR SOBRE LA UTILIZACION DE SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES COMO FUENTE DE PROTEINA PARA ALIMENTO BALANCEADO TILAPIA Oreochromis niloticus. Hervey Rodríguez González Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Regional, Unidad Sinaloa Blvd. Juan de Dios Batiz P. No. 250, tel. (687) , fax (687) , Palabras clave: alimento balanceado, proteína y subproductos. RESUMEN Después del arroz, los productos forestales, la leche y el trigo, los peces son el quinto producto más importante y el de mayor recurso de proteína animal que consumen mas de mil millones de personas en todo el mundo, además proveen el 25% de la proteína animal en países desarrollados y más del 75% en los países en vía de desarrollo. Por lo tanto, es urgente una reducción de los costos de producción, siendo una opción el uso de dietas de bajo costo, ya que más del 40 % de los costos de operación corresponde a la alimentación de los animales y, de esta dieta, la proteína es el ingrediente más caro. Por lo tanto, la sustitución de la harina de pescado (como principal fuente de proteína), por ingredientes de menor precio es uno de los principales retos en la acuacultura. En México se producen alrededor de 70,000 toneladas al año de camarón, de cuyo total cerca del 30% se convierte en desperdicio compuesto por cabezas y cáscaras. Como éste no se aprovecha, al eliminarse se convierten en un problema de contaminación. Este proyecto involucra la utilización de la subproductos, para dietas de juveniles de tilapia Oreochromis niloticus. Se evaluaron dos subproductos industriales: (a) afrecho de maíz obtenido de la planta productora de bioetanol y (b) extracto resultante del fermentado de la cabeza de camarón para la obtención de quitina y/o quitosano. El primer parámetro evaluado es la factibilidad de la obtener un producto seco y pulverizado. Posteriormente los subproductos, fueron evaluados para determinar su composición química (humedad, proteína, extracto etéreo, fibra y ceniza; 1). Además, se le determinó el contenido de energía bruta. La información generada permitirá optimizar el nivel de proteína en la dieta, reducir el uso de harina de pescado como ingrediente y el costo de elaboración de ésta, limitar el impacto en el ambiente, maximizar la capacidad de carga del sistema de cultivo y mejorar la tasa de crecimiento de la especie. INTRODUCCIÓN Existe una necesidad importante de proteína en los alimentos acuícolas (de 25 a 35% en alimento para camarón y tilapia). Del total de proteína en alimentos para camarón, 2/3 partes de esta se busca, sean cubiertas por fuentes vegetales (pasta de soya y granos como el trigo). En dietas para tilapia hasta el 50% del alimento es pasta de soya (el 25% de proteína cruda). Los concentrados proteicos son productos regularmente obtenidos por hidrólisis limitada de proteínas, ya sea por proteinazas endógenas o intencionalmente adicionadas. En peces ha sido probada con éxito la sustitución parcial de harina de pescado por extractos proteicos en alimento artificial para larvas de peces (Cahu, et al., 1999). Las larvas de la lobina (Dicentrarchus labrax) exhiben una alta actividad de peptidasas (Cahu y Zambonino-Infante, 1997) y se asume que los extractos proteicos pueden ser usados de manera eficiente en la nutrición de las larvas (Cahu et al., 1999). El efecto benéfico de estos concentrados también ha sido reportado para carpa dorada (Szlaminska et al., 1991) y la carpa común (Carvalho et al, 1998). Un mejoramiento de la sobreviviencia fue observado cuando se agregó un hidrolizado proveniente de la caseína (Cahu y Zambonino-Infante, 1995).

2 Se requieren de coeficientes de proteína y energía digerible precisos para formular alimentos balanceados que cubran los requerimientos nutricionales, así como para permitir la sustitución efectiva de ingredientes con base en su costo y para reducir la producción de desperdicios. En la actualidad, los alimentos balanceados comerciales están formulados con base en datos derivados de estudios en laboratorios o estanques en los cuales se miden parámetros de producción sin conocimiento de la disponibilidad de los nutrientes. Ya que estas formulaciones toman en cuenta la composición dietética bruta que produjo un crecimiento óptimo, pueden ser formuladas bajo el concepto de menor costo únicamente mediante el ajuste de fuente de proteína, en tanto que se deben mantener fijos los requerimientos dietéticos brutos. Las formulaciones que se basan exclusivamente en la composición dietética bruta, y no en la composición digerible, pueden producir alimentos sobre-formulados, incrementando su costo y los niveles de contaminantes, ya que la proteína es el ingrediente mas costoso en alimentos balanceados y puede ocasionar la acumulación de nitrógeno orgánico en el agua de cultivo. Lo anterior es sorprendente pues el alimento constituye una gran parte de los costos de producción (Akiyama et al., Sarac et al., 1993) y pueden obtenerse ahorros adicionales a través de la optimización de sus formulaciones. Como antes se mencionó uno de los valores que inicialmente se debe evaluar es la digestibilidad de la fuente proteica, con el fin de conocer los valores nutricionales digestibles por la especie en estudio (Akiyama et al, 1989). Los métodos más utilizados para determinar digestibilidad son el método directo, que consiste en la colecta total de heces, y los métodos indirectos que utilizan algún tipo de marcador no diferible. Se conocen dos tipos de marcadores: los que se añaden a la dieta o marcadores externos, como óxido de cromo (Akiyama et al., 1989) y los que se encuentran en ella como componentes naturales, o marcadores internos, tales como la fibra cruda y la ceniza ácido-resistente (De Silva y Perera, 1983). El óxido crómico ha presentado los mejores resultados en crustáceos (Akiyama et al., 1989). Una ventaja de este marcador, es que su inclusión en la dieta se da en proporciones relativamente bajas, por lo que la composición general de la dieta no se ve afectada, así como tampoco la palatabilidad de la misma. En general, no hay diferencias en digestibilidad cuando la inclusión de Cr2O3 es de -0.5%, ni se genera un paso diferencial en el tracto digestivo. El cultivo de tilapia es una actividad capaz de proporcionar además de alimentos, recursos económicos y empleo. En el Estado de Sinaloa la tilapia es la especie más producida en las piscigranjas (>70%), pero su alto costo de producción disminuye su crecimiento. La necesidad de ofertar alimentos de menor costo es una de las alternativas para el desarrollo productivo acuícola en el Estado de Sinaloa.A pesar que la harina de pescado es la mejor fuente proteica para ser usada en acuacultura, la demanda por parte de otras especies animales y la tendencia mundial de reducción en su producción ha incrementado su valor, limitando su disponibilidad y posibilidad de uso, principalmente por parte de países en desarrollo, que actualmente proveen más del 80% de la producción acuícola mundial. Estas perspectivas, han encaminado la labor de nutricionistas en la búsqueda de materias primas que permitan reemplazar a la harina de pescado, tengan bajo costo, sean altamente disponibles y mantengan una composición nutricional estable (El-Sayed, 1999). La tendencia mundial sobre los estudios sobre cultivo de especies acuícolas es hacia la producción más eficiente en sistemas que apliquen buenas prácticas de manejo para lograr una operación sustentable, de bajo impacto ambiental. Tres ejes controlan el proceso: calidad de agua, bioseguridad y alimentación. Las innovaciones propuestas en este documento inciden en la reducción del costo de elaboración de alimento balanceado, limitar el impacto en el ambiente, maximizar la capacidad de carga del sistema y mejorar las tasas de crecimiento de la especie.

3 La información generada permitirá optimizar el nivel de proteína en la dieta, reducir el uso de harina de pescado como ingrediente y el costo de elaboración de ésta, limitar el impacto en el ambiente, maximizar la capacidad de carga del sistema de cultivo y mejorar las tasas de crecimiento de la especie. MATERIALES Y MÈTODOS Se evaluó el extracto resultante del fermentado de la cabeza de camarón para la obtención de quitina y/o quitosano, junto que esta evaluación se realizó la evaluación del afrecho de maíz. El primer parámetro evaluado es la factibilidad de la obtener un producto seco y pulverizado. Figura 1. Procesos de obtención del subproducto industrial (fermentado de Cabeza de Camarón). Posteriormente se realizó el análisis químicos por triplicado, de acuerdo a los siguientes métodos: Análisis proximal: humedad, proteína, extracto etéreo, fibra y ceniza (AOAC, 1995). Lípidos totales: Bligh y Dyer (1959). Proteína: Bradford (1976). Quitina: Calvo- Carrillo et al., (1995). Óxido crómico: Olvera-Novoa (1994). Energía bruta: con calorímetro adiabático, marca PARR. Además se determinó el contenido de aminoácidos, utilizando la metodología MPT-LAN y MPT-LAN 06/01-03, para la determinación y cuantificación de aminoácidos en proteínas.

4 Se formularon dos dietas experimentales (28% Proteína y 10% Lípidos) y una control con la ayuda del paquete Mixit-Win (Agricultural Software Consultants Inc., San Diego, CA, USA). Los ingredientes incluidos en las dietas fueron: harina de pescado (sardina), pasta de soya, salvado de trigo, aceite de pescado, lecitina de soya, premezcla de minerales y vitaminas y ligante. Posteriormente, se determinó si el ingrediente afecto al proceso de extrusión, mediante la evaluación de la inclusión de 15% de los ingredientes en un extrusor para determinar la temperatura óptima, la fuerza aplicada en el torque y la velocidad del tornillo (figura 2). Figura 2. Extrusor de alimento marca Brabender, del laboratorio de la Facultad de Química, de Universidad Autónoma de Sinaloa RESULTADOS El extracto que se obtiene del fermentado de la cabeza de camarón, presentando variaciones en el contenido proximal y el porcentaje de humedad de 70.26%. Se recomienda que debido a las características del producto el secado sea por aspersión. El porcentaje de proteína del subproducto, permite considerar como fuente alternativa de proteína para alimento de tilapia, ya que su requerimiento en etapa de juvenil es de 25-30% para juveniles (3, 4, 6). Se presenta el bromatológico de los ingredientes en la tabla 1 y la composición de aminoácidos en la tabla 2. Tabla 1. Composición proximal del subproducto utilizado Extracto Cabeza de Camarón Proteínas 38.61±0.31 Lípidos 0.03±0.01 Fibra Cruda ND Cenizas 8.15±0.24 Energía ND El contenido de aminoácidos requerido por las tilapias es descrito por Furuya et al 2001, en el que destaca el contenido de metionia y cisteína basadas en proteína ideal. De los dos ingredientes evaluados el extracto de cabeza de camarón presenta los niveles adecuados de estos dos aminoácidos. De manera general el extracto de cabeza de camarón nutricionalmente presenta mejor contenido químico para la elaboración de alimento balanceado para tilapia.

5 Las condiciones utilizadas para extruir las formulaciones elaboradas (Tabla 3) variaron en la fuerza aplicada al torque dependiendo de los ingredientes a utilizar, para los otros valores no se presentó diferencia. Los valores registrados son las siguientes: temperatura C durante el proceso, fuerza aplicada por torque para dieta control 5 Nm, dieta con afrecho de 2 Nm y dieta con extracto de cabeza de camarón de 0-1 Nm. La velocidad de martillo de 50 rpm. Tabla 2. Composición de aminoácidos de los subproductos utilizados (mg AA/g muestra). Aminoácido Leucina Isoleucina Metionina Triptofano Fenilalanina Treonina Lisina Arginina Alanina Prolina Glicina Serina Histidina Cisteína Asparagina Glutamina Tirosina Extracto Cabeza de Camarón Tabla 3. Fórmulas de las dietas experimentales para la evaluación de dos subproductos industriales como alimento balanceado para tilapias Oreochromis niloticus. Ingredientes Control Afrecho de Maíz Extracto Cabeza de Camarón Afrecho de Maíz Cabeza de Camarón Harina de Pescado Pasta de Soya Salvado de Trigo Aceite de Pescado Lecitina de Soya Pre-mezcla de 1 1 1

6 Vitaminas Pre-mezcla de Minerales Óxido de cromo Ligante IMPACTO El estudio preliminar nos permite considerar a este subproducto como posible candidatos a ser fuentes de proteína. La utilización del subproducto reduce el impacto negativo en el ambiente. Así mismo, la utilización de subproductos de la industrialización incrementará la rentabilidad de este, y la sustitución de harina de pescado (ingrediente mas costosos en la formulacion de alimentos balanceados para tilapia) disminuirá los costos de producción de tilapia para la industria acuícola del Estado. Debido a lo anterior la Tasa Interna de Retorno (TIR) que actualmente para acuacultura es de 21%, disminuirían un 4%, ya que el costo de una tonelada de pescado es de 1000 dólares, mientras que la del subproducto podría estar alrededor de los 50 dólares la tonelada.