La Biotecnología en la Acuicultura

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Desarrollo de la biotecnología para hacer frente a los mayores desafíos de la acuicultura 

La acuicultura es la fuente de proteína animal más eficiente y de más rápido crecimiento para los seres humanos, pero su sostenibilidad es de gran preocupación. La continua dependencia de la harina de pescado para apoyar el crecimiento de la acuicultura ya no es una opción, ya que muchas de las pesquerías del mundo son explotadas al máximo. Se han desarrollado fuentes alternativas de proteínas para sustituir la harina de pescado y las opciones actuales incluyen principalmente las derivadas de las plantas y vegetales.

El uso de estas proteínas vegetales ha reducido la cantidad de harina de pescado requerida para las mezclas de los piensos acuícolas. Por ejemplo, las relaciones fish-in: fish-out para el salmón se han reducido de ~ 3,5-4: 1 a una corriente ~ 1: 1. La soja es la proteína vegetal terrestre más común en los alimentos acuáticos, pero los compuestos anti-nutricionales y la palatabilidad de los peces no la convierten en un reemplazo total ideal. Además, pueden ocurrir  enfermedades cuando se usan proteínas alternativas (por ejemplo, gastroenteritis en el salmón) como resultado directo de regímenes de alimentación subóptimos. Estas dificultades añaden tensiones y costos adicionales a la cadena de suministro de alimentos.

KnipBio está promoviendo una tecnología de Proteína de Célula Única (SCP) con el objetivo de desarrollar soluciones sostenibles para la nutrición animal. Este SCP no sólo proporciona un alto contenido de proteínas, sino que también es una fuente de aminoácidos esenciales y biomoléculas de alto valor como los carotenoides. En la naturaleza, el microbio de KnipBio es un simbionte de hoja que tiene la  capacidad de crear proteína de una sola célula y otras biomoléculas de interés, utilizando materiales de alimentación no alimentarios comercialmente disponibles.

Con la disponibilidad de herramientas genéticas, la biotecnología ofrece de manera única un poderoso medio para avanzar rápidamente hacia características deseables específicas, con el fin de  apoyar el potencial de crecimiento de la acuicultura. Recientemente, KnipBio se convirtió en una predicción bio-informática, debido a la producción de un nivel significativo de taurina en tan sólo unos meses. Las aplicaciones personalizadas, con una rápida interación, demuestran cómo las tecnologías pueden conducir a la siguiente línea de productos acuícolas, evitando simultáneamente alternativas sintetizadas químicamente.

Una fuente alternativa de proteína que se ha desarrollado previamente con cierto éxito es la SCP, o la biomasa rica en proteínas, obtenida  de los procesos microbianos. Hoy día, es muy común mezclar las células de levadura de las fermentaciones de etanol de maíz con los granos de destilación desecados y los solubles (DDGS) utilizados como alimento para animales. Las algas, que también son SCP, se cultivan comercialmente en estanques o biorreactores y se usan a menudo en la fabricación de ingredientes alimenticios y cosméticos, aceites y suplementos nutricionales.

La proteína algácea es comparable a la proteína vegetal convencional de muchas maneras, incluyendo el contenido de nitrógeno y otros factores nutricionales. Hasta la fecha, su uso a gran escala ha sido limitado por mayores costos de producción y desafíos técnicos. Otros enfoques para la producción de SCP incluyen la cosecha de los residuos de los estanques de clarificación de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales o procesos de fabricación dedicados. La última estrategia tiene el mayor potencial para las “proteínas inteligentes”, o biotecnologías avanzadas específicamente personalizables para resolver problemas nutricionales específicos.

Como la harina de pescado se elimina o reduce sistemáticamente en las dietas, los nutrientes claves  adicionales más allá de la proteína también se puede diluir en consecuencia. Casi todas las proteínas alternativas a la harina de pescado tienen algunas limitaciones nutricionales inherentes, pero éstas pueden ser superadas mediante la adición de ingredientes de manera exógena. La taurina (ácido 2-aminoetanosulfónico) es un aminoácido que se encuentra en una amplia gama de organismos, desde  aves, mamíferos, peces, plantas, hongos, hasta las bacterias. La taurina es fundamental en muchos procesos celulares básicos, incluyendo la osmorregulación, la estabilización de la membrana y la antioxidación.

Además, la taurina participa en una variedad de funciones fisiológicas más complejas, como la conjugación de bilis, el plegamiento de proteínas y la señalización de calcio. La taurina puede ser detectada en niveles altos en una variedad de especies de peces y se ha sugerido que es condicionalmente esencial para muchas especies de peces carnívoros. Desde la trucha hasta la cabeza de serpiente, se ha demostrado que su suplementación aumenta la tasa de crecimiento. Además, parece que su inclusión puede complementar la reducción adicional de harina de pescado en la materia prima, un objetivo crítico para lograr una forma de acuicultura más sostenible.

La perspectiva de un ingrediente combinado (proteína + taurina) demuestra el poderoso potencial para maximizar las soluciones nutricionales y la versatilidad de este enfoque. La aplicación de esta tecnología puede ser especialmente útil durante las etapas larvarias de los peces, o en dietas de crustáceos, que pueden permanecer en el agua más tiempo que otros piensos, lo que lleva a pérdidas debido a la disipación. La taurina sintetizada químicamente es altamente cristalina, particularmente susceptible a la lixiviación y puede estar  menos disponible biológicamente. Enriquecer a los rotíferos con taurina es una solución eficaz, pero no económica, ya que los alimentos vivos tienden a ser más costosos.

Una estrategia alternativa es encapsular la taurina en micropartículas, tales como cápsulas de paredes lipídicas. Los sistemas de producción a base de plantas podrían lograr este objetivo empleando la membrana celular como una cápsula lipídica natural, pero este enfoque es imperfecto ya que la alimentación directa con células vegetales sufre de los factores anti-nutricionales de los alimentos vegetales mencionados anteriormente. Por lo tanto, existe la necesidad de una alimentación acuícola que proteja a la taurina de disolverse en el agua, evitando al mismo tiempo soluciones que incluyan biosíntesis a base de plantas o alimentos vivos.

Los beneficios adicionales de este bioproceso incluyen la modularidad del  KnipBio en la “cervecería” , la cual  emplea equipos de fermentación fácilmente disponibles. La productividad de una planta de fabricación microbiana avanzada tiene el potencial de producir más de 100 veces proteína por acre, en comparación con la soja, sin la estacionalidad u otras influencias indebidas del cambio climático (por ejemplo sequías, inundaciones).

Estas plantas pueden ser construidas de manera modular y ubicadas en casi cualquier lugar del mundo para estar más cerca de los mercados en los que operan. La obtención de proteínas de fuentes no alimentarias, además de las ganancias de conservación termodinámicas ya que son más bajas en la cadena alimenticia, representa una eficiencia de recursos significativa. Los insumos de un proceso de fermentación son cuidadosamente monitoreados conduciendo a una fuente consistente y limpia de proteína en una era donde los contaminantes ambientales y la trazabilidad son una preocupación.

En última instancia, para satisfacer la proyectada duplicación de la industria acuícola para el 2030, la cual  crecerá en sintonía  con la población humana, se necesitan nuevas e innovadoras fuentes de proteínas. Aquellos que pueden incorporar biotecnologías avanzadas como la descrita aquí tendrán ventajas únicas tanto en términos de desempeño como de limitaciones de recursos. Las tecnologías SCP tienen el potencial de hacer contribuciones significativas como fuente de proteínas de alta calidad, estabilizar el aumento de los costos de los insumos y abordar las excesivas pesquerías pelágicas hacia la reducción de la harina de pescado.

Autor: Larry Feinberg, PhD, CEO &Co-Fundador de KnipBio, USA

Fuente: International Aquafeed

 

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