Utilización de FOS en el crecimiento del Camarón Gigante de Agua Dulce

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Efectos de la suplementación de prebióticos fructooligosacáridos en el crecimiento, la histología del hepatopáncreas y los ácidos grasos de cadena corta intestinales en los camarones gigantes de agua dulce

La acuicultura es uno de los sectores de producción de alimentos de más rápido crecimiento en el mundo. Un objetivo de persistencia en varios tipos de acuicultura es maximizar la eficiencia de la producción para optimizar la rentabilidad. El camarón gigante de agua dulce, Macrobrachium rosenbergii es una especie acuícola valiosa en muchos países debido a su valor comercial y su producción acuícola ha aumentado moderadamente de 196,848 a 213,958 toneladas entre 2004 y 2015 (FAO, 2017).

Algunas de las limitaciones en la expansión de este organismo cultivado incluyen altos costos de alimentos, tasas de crecimiento lentas, mala calidad de las semillas y enfermedades. La producción agrícola sostenible de M. rosenbergii podría lograrse cuando una mejor calidad de las semillas, mejores cepas de reproductores y un alimento formulado optimizado estén disponibles para los criaderos locales de esta especie.

Por lo tanto, hay pocas áreas importantes que requieren más investigación. Además del desarrollo del sistema acuícola, la mejora genética y de cepas, de la salud y el manejo ambiental, la evaluación de la suplementación alimenticia es necesaria para el cultivo sostenible de camarones. Además, el aumento en los precios de los ingredientes de piensos también tiene un impacto en el costo de producción acuícola. Es posible reducir el costo de producción si las dietas preparadas no solo proporcionan nutrientes esenciales, sino que también aumentan el crecimiento y el desarrollo de la salud de los animales acuáticos en la acuicultura comercial. Estos problemas pueden ser potencialmente mitigados por los prebióticos dietéticos.

Los suplementos dietéticos de aditivos alimentarios sostenibles como los prebióticos pueden impartir efectos beneficiosos sobre el crecimiento de peces o crustáceos y que se convierten directamente en beneficios financieros al disminuir el costo de los alimentos por unidad de crecimiento de los animales acuáticos. El uso de prebióticos parece más práctico para estimular condiciones favorables para bacterias beneficiosas en el tracto gastrointestinal (GI) de animales acuáticos.

Además, si se incrementa la supervivencia, el rendimiento del crecimiento y la eficiencia de la alimentación de los animales acuáticos, es probable que el costo de producción se reduzca. Entonces, los aditivos para piensos tienen un gran potencial para aumentar la sostenibilidad de la producción acuícola. Una buena suplementación con alimentos formulados podría producir plántulas sanas y de mejor crecimiento, lo que da como resultado camarones de buena calidad.

Prebióticos

Los prebióticos a menudo se confunden con los probióticos. Los prebióticos son ingredientes alimentarios indigeribles que pueden mejorar el crecimiento y la salud del huésped al promover el crecimiento de bacterias beneficiosas en el tracto gastrointestinal (Ringo et al., 2010). Al mejorar la simbiosis entre el huésped y la microbiota beneficiosa, esto puede mejorar indirectamente la utilización de nutrientes, el metabolismo, la resistencia a enfermedades, la inmunidad y la capacidad de supervivencia del huésped (Gatlin III y Peredo, 2012). Los prebióticos pueden representar aditivos ecológicos, ya que son ingredientes naturales que incluyen alginato, inulina y diversos oligosacáridos. Aunque los prebióticos son carbohidratos, no todos los carbohidratos indigeribles son prebióticos (para una revisión, ver Ringø et al., 2010).

El fructooligosacárido (FOS) y el fructooligosacárido de cadena corta (ScFOS) son un grupo de oligosacáridos que consisten en unidades de fructosa ligadas a beta que terminan en glucosa y son prebióticos comúnmente establecidos en las dietas de los animales terrestres, incluidos los humanos (Sabater-Molina et al., 2009) . En acuicultura, tanto FOS dietéticos como ScFOS han ganado mucho interés debido a sus factores promotores del crecimiento en varias especies acuáticas, incluyendo el camarón blanco Litopenaeus vannamei (Zhou et al., 2007), el cangrejo de garra estrecha Astacus leptodactylus (Safari et al., 2014) y Lubina asiática Lates calcarifer (Ali et al., 2016), etc. Además, la estimulación antioxidante de los prebióticos está bien documentada, y puede incluir una mejora de la enzima antioxidante superóxido dismutasa (SOD), como se muestra en la tortuga de caparazón blando (Ji et al., 2004), la dorada Megalobrama terminalis (Zhang et al., 2013) y el cangrejo chino mitre Eriocheir sinensis (Jia et al., 2017).

Uno de los beneficios potenciales de la fermentación bacteriana de los prebióticos es la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCS) que incluyen acetato, butirato y propionato en peces y langostinos (Geraylou et al., 2013) arabinoxilano oligosacáridos (AXOS; González-Peña et al). En un estudio, el 2% de suplementos prebióticos de oligosacáridos de arabinoxilano aumentó la concentración total de AGCC en el esturión de Siberia Acipenser baerii y la composición microbiana alterada que condujo a un crecimiento ligeramente mayor en comparación con aquellos alimentados con una dieta no tratada (Geraylou et al., 2013) oligosacáridos arabinoxilanos (AXOS)

Estudio de investigación

Las post-larvas utilizadas para este estudio de investigación se obtuvieron del criadero de langostino local. Después de una semana de aclimatación, las post-larvas (PL-12) se pesaron y se asignaron aleatoriamente en cinco tratamientos con cuatro réplicas en acuarios de vidrio de 150 L (n = 80 por acuario con un peso inicial promedio de 0,030 ± 0,002 g).

Un total de cinco dietas isonitrogenadas experimentales con 35 por ciento de proteína con diferentes niveles de FOS (Sigma F8052) a 0% (control), 0.1 por ciento, 0.4 por ciento, 1 y 2 % fueron formuladas y extruidas a través de un extrusor de un solo tornillo (Brabender KE19 Brabender GmbH, Alemania). Los camarones  fueron alimentados con sus respectivas dietas experimentales dos veces al día hasta saciedad aparente durante ocho semanas.

Los resultados mostraron que FOS mejoró el rendimiento de crecimiento del camarón en todos los niveles de inclusión de FOS en la dieta, con el mejor crecimiento en el tratamiento con 0.4% de FOS (Tabla 1). Se encontró que la adición de 0,4 por ciento de FOS era la concentración óptima para potenciar el crecimiento en el  M. rosenbergii PL, donde uno y dos por ciento de FOS disminuía su crecimiento. Es importante determinar los niveles óptimos de inclusión prebiótica en todas las especies acuáticas para maximizar la eficacia del prebiótico en el huésped.

Por ejemplo, se demostró que las inclusiones dietéticas de scFOS hasta 0.8 por ciento no tuvieron ningún efecto en el crecimiento de L. vannamei PL del camarón blanco (Li et al., 2007), pero con la misma especie, Zhou et al. (2007) encontraron que el FOS dietético de 0.4 por ciento mejoró el crecimiento y la eficiencia de alimentación del camarón juvenil. Tomados en conjunto, tal contradicción parece mostrar que el éxito de los prebióticos en la dieta se basa en gran medida en la combinación correcta de prebióticos en diferentes etapas de la vida de los organismos acuático

Aunque no se investigó la microbiota del tracto gastrointestinal del M. rosenbergii, parece probable que el 0,4 por ciento de FOS promoviera bacterias beneficiosas ya que esto condujo a las mayores cantidades de ácido acético y ácido propiónico, que son subproductos de la fermentación bacteriana de ciertos carbohidratos. incluidos los prebióticos (Lauzon et al., 2014).

La producción de estos AGCC puede haber contribuido al crecimiento significativamente mejorado de los camarones ya que los AGCS pueden actuar como un antimicrobiano frente a patógenos bacterianos o mejorar la disponibilidad de nutrientes, además de proporcionar energía al huésped (Fernández et al., 2016). Curiosamente, cuando el FOS dietético se incrementó a uno y dos por ciento, lo que supuestamente aumentaría los sustratos disponibles para la fermentación bacteriana, esto no se correspondía con una mayor producción de AGCC y realmente redujo significativamente el ácido propiónico en comparación con los camarones alimentados con 0,4 por ciento de FOS.

Se requieren más estudios para determinar si estos niveles de FOS dietéticos redujeron la composición de las bacterias beneficiosas intestinales o llevaron a una acumulación excesiva dentro del intestino que redujo la fermentación prebiótica. Anteriormente, Olsen et al. (2001) demostraron que una alta ingesta de inulina en la dieta del 15 % de la trucha alpina condujo a una acumulación excesiva de inulina dentro del intestino que posteriormente perjudicó la función celular. Es importante tener en cuenta que los prebióticos generalmente no se complementan a un nivel tan alto.

Además, los niveles de FOS en la dieta de uno y dos por ciento disminuyeron la actividad de la superóxido dismutasa (Figura 1) y el aumento de la peroxidación lipídica (Figura 2) en los camarones, indicando que los niveles de inclusión de FOS eran excesivos ya que esto conducía al estrés oxidativo. Cuando la producción de especies de oxígeno reactivas excede su eliminación por SOD, el aumento de la peroxidación de lípidos y la disminución de la acidez de la SOD es una consecuencia que probablemente explique el patrón en el estudio actual. Es necesario realizar más investigaciones para explicar la causa del estrés oxidativo en camarones alimentados con uno o dos por ciento de FOS dietéticos en el estudio actual, aunque esto parece estar respaldado en cierta medida por cambios adversos en el hepatopáncreas de los camarones

En los crustáceos, el análisis histológico del hepatopáncreas puede proporcionar información sobre el metabolismo, el estado nutricional y el estado de salud de los crustáceos (Fernández-Gimenez et al., 2004). Al final del experimento de alimentación se observaron alteraciones significativas en la prevalencia de las células epiteliales y la estructura del túbulo (Figura 3). El hepatopáncreas de los camarones de control exhibió una estructura tubular normal con luz clara, células B, células R, células E y células F (Figura 3A). Los túbulos hepatopancreáticos de los camarones alimentados con 0,4 por ciento de FOS se desarrollaron mejor con paquetes densamente agrupados que permitirían sitios más grandes para el almacenamiento de nutrientes, la digestión y el procesamiento (Figura 3B).

El número de células R fue abundante en los hepatopáncreas tubulares de los camarones alimentados con 0,4 por ciento de FOS al final del experimento. El aumento de las células R mejoró la salud nutricional de los camarones, como lo demuestra la tasa de crecimiento específica significativamente más alta en camarones alimentados con 0,6% de FOS, ya que las células R son el principal sitio para la reserva de nutrientes y responsables del metabolismo de las lipoproteínas (Genc et al., 2007).

Conclusión

Con base en los hallazgos de este estudio, la suplementación dietética de FOS prebiótico al 0.4 por ciento mejoró significativamente el rendimiento del crecimiento, la producción de AGCC y la condición hepatopancreática de los camarones. Por lo tanto, se puede recomendar como un suplemento dietético en esta industria acuícola de camarón. Los niveles más altos de inclusión de uno o dos por ciento de FOS en la dieta parecen ser excesivos, ya que conducen al estrés oxidativo y la estructura anormal del hepatopáncreas. Se necesitan más estudios para comprender completamente los mecanismos subyacentes para este hallazgo en los  M. rosenbergii alimentados con FOS dietéticos para incluir cambios potenciales a la composición / cantidad bacteriana, actividad enzimática digestiva y respuesta inmunológica.

 Nota del autor:

Me gustaría agradecer especialmente a mi supervisora, la Dra. Natrah Fatin Mohd Ikhsan, y al co-supervisor, el Dr. Nicholas Romano, por su invaluable supervisión y orientación en mi estudio de investigación en la Universiti Putra Malaysia.

AutorWee Wen Chen, Master en ciencias (Acuicultura y Biotecnología Marina) y Stéphanie Fontagné-Dicharry3

Fuente: International Aquafeed

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