En los últimos años se le ha prestado mucha atención al uso de las algas marinas (SW) como posible ingrediente para los alimentos acuícolas. Las algas marinas rojas, verdes y marrones se salen de su hábitat natural y son llevadas a la costa a través de la acción de los vientos y las mareas; de lo contrario, la biomasa se ??obtendría a partir del tratamiento terciario de los efluentes. El tratamiento de aguas residuales que utiliza organismos fotosintéticos es una alternativa interesante para reducir el impacto ecológico de los efluentes domésticos, industriales o de acuicultura. Generalmente la biomasa de algas de alta calidad se produce a partir de cultivo de algas, lo cual representa una excelente fuente de hidrocoloides, carotenoides, y sustancias bioactivas que dan lugar a diferentes aplicaciones industriales. Además, actualmente existe un creciente interés por el potencial de las algas en la nutrición humana y animal.
Las algas como ingrediente de los alimentos acuícolas
Aunque las propiedades nutricionales de las algas no son tan conocidas como los de ingredientes vegetales, su composición química se caracteriza por un bajo contenido de lípidos, es moderada en proteínas, pero rica en polisacáridos no almidonados, minerales y vitaminas. El contenido de lípidos oscila entre 0,3 a 7,2 por ciento, aunque los lípidos de algas son ricos en PUFA como el C20: 5N3 (ácido eicosapentaenoico, EPA) y C22: 6N3 (ácido docosahexaenoico, DHA). La contribución proteína oscila entre 10 a 30 g/100 g de peso seco, la cual puede variar en gran medida entre las especies de algas, las condiciones ambientales (especialmente bajo condiciones de nitrógeno enriquecido) y las temporadas.
El alto valor biológico de las proteínas de algas convierte a las algas en un ingrediente idóneo para su inclusión tanto en la alimentación animal (especies marinas) y en las dietas para humanos. El alto contenido de carbohidratos (30 a 60%) es una característica muy marcada en la mayoría de las algas, que comprende principalmente carbohidratos solubles como los azúcares, pectinas, ácido algínico, agar y carragenina. Además de su potencial valor nutricional, desde el punto de vista tecnológico, también se pueden utilizar como aditivos en la industria de los alimentos balanceados como aglutinantes para piensos (mejora la textura y la estabilidad de los pellets en el agua), o como atrayentes (incrementando la ingesta de alimento).
Efecto de las algas en los peces
Varios estudios demostraron que la adición de pequeñas cantidades de algas marinas en los alimentos acuícolas dio como resultado un efecto positivo considerable en el crecimiento, la eficiencia en la utilización del alimento, la calidad de la carcasa, la actividad fisiológica, la microbiota intestinal, la resistencia a enfermedades y la respuesta al estrés (Valente et al., 2006). No obstante, también se pudo observar en otras publicaciones que la alta inclusión de SW reduce el crecimiento de los peces y la eficacia del alimento. De la literatura disponible se puede deducir que la respuesta de los animales a las algas parece ser dependiente de la dosis y de especies específicas. Por otra parte, pueden estar presente en las algas algunas sustancias con actividad anti-nutritiva como las lectinas, taninos, ácido fítico, e inhibidores de proteasa y amilasa (Oliveira et al., 2009). Tales factores anti-nutricionales podrían interferir con la biodisponibilidad y / o la digestibilidad de los nutrientes.
Se debe prestar especial atención en los inhibidores de la proteasa. La unión de los inhibidores de proteasa a las enzimas proteolíticas provoca que el páncreas secrete grandes cantidades de enzimas digestivas para superar los efectos negativos de los inhibidores de la digestión de las proteínas de la dieta. Este hecho puede conducir a una disminución de peso y a una hipertrofia del páncreas en algunas especies de peces; por esta razón los estudios encaminados a incluir algas marinas en los alimentos acuícolas también deben incluir los posibles efectos en la fisiología digestiva de los peces. Hasta la fecha, hay muy poca literatura que analice si la inclusión de las algas provoca consecuencias negativas sobre la fisiología digestiva de los peces.
Evaluación de los efectos de las algas marinas en las proteasas digestivas
En un estudio reciente evaluamos el efecto de la inclusión de dos algas marinas como ingredientes de dieta en la actividad proteolítica intestinal de las doradas juveniles. La Gracilaria cornea (GR) y la Ulva rigida (UL) fueron elegidas en el presente estudio debido a su rápido crecimiento, su bajo costo de producción y su exitoso cultivo integrado en los efluentes de las granjas acuícolas. La biomasa se ??obtuvo del Centro de Biotecnología Marina (ULPGC, España). Las algas marinas se cultivaron en tanques de fibra de vidrio de 750 L semicirculares llenos de agua de mar, además de los efluentes de un estanque perteneciente a un sistema de acuícola piloto (de 11 m3 con una densidad óptima para el Sparus aurata de 20 kg m-3, y una tasa de renovación de agua de 6-8 días-1 vol). Las algas marinas rojas y verdes se lavaron con agua de mar, se secaron al sol durante 48 horas, se molieron y tamizaron a través con un tamiz de 0,1 mm antes de ser utilizadas como ingredientes de la dieta.
La biomasa de alga seca se incorporó en seis dietas experimentales (40% de proteína cruda y 12% de lípidos crudos) a niveles crecientes (5, 15 y 25%). Se sirvió un alimento sin SW como dieta de control. Los alimentos se confeccionaron en las instalaciones de la Universidad de Almería-ceiA3 (Servicio de Dietas experimentales; http://www.ual.es/stecnicos_spe). Cada alimento experimental se asignó al azar por triplicado al grupo de quince doradas juveniles (15,4 g de peso inicial). Los peces se alimentaron a mano dos veces por día (9:00am y 17:00pm) a una tasa del 3% de su peso durante 70 días. Al final del ensayo se sacrificaron los peces de acuerdo con los a la Directiva 2010/63/UE, se extrajo el tracto digestivo y luego se procesó para obtener los extractos enzimáticos. Las proteasas intestinales se analizaron mediante dos enfoques diferentes: a) cuantificar el nivel de actividad proteolítica intestinal y b) la visualización del perfil de las proteasas intestinales a través de zimogramas (Alarcón et al, 1998). Además, se comprobó la presencia de inhibidores de proteasa en las SW de acuerdo con Alarcón et al. (1999).
Comprobación de la presencia de inhibidores de proteasa en las algas marinas (SW)
Los resultados revelaron la presencia de inhibidores de proteasa en las SW. Las curvas dosis-respuesta mostraron que las sustancias que contienen el alimento UL son capaces de reducir la actividad proteolítica digestiva en la dorada (hasta 77%), mientras que por otro lado se encontró una inhibición insignificante del alimento GR (4%). Obviamente se encontraron diferencias en la actividad cinética de inhibición de la proteasa para UL. La ecuación que define esta curva puede ser utilizada para predecir el porcentaje esperado de reducción de la actividad de la proteasa, una vez que se conoce la actividad de proteasa en el tracto digestivo y la cantidad de alimento ingerido. Por ejemplo, en el caso de una dorada de 40 g, la actividad total de proteasa liberada después de una comida es de alrededor de 1.300 unidades. Los peces que consumieron 0,5 g de un alimento que contenía 15 por ciento de UL, mostraron una proporción de UL mg por unidad de actividad de 50, lo cual determina una reducción de casi un 40 por ciento en la actividad de proteasas digestivas.
Afortunadamente los peces tienen mecanismos para compensar el efecto los anti-nutrientes de contenidos en la dieta. Los zimogramas obtenidos después de la separación electroforética de las proteínas son herramientas útiles para conocer en detalle el tipo de inhibición causada por los inhibidores de proteasa. A partir de los zimogramas pudimos definir que las Ulva producen una inhibición generalizada en las proteasas alcalinas de la dorada; por otro lado la Gracilaria no afectó a ninguno de los grupos activos.
Se observaron los mismos resultados después de la incubación de las proteasas digestivas con extractos de las dietas experimentales. El rango de inhibición media fue de 11 al 48 por ciento. En general los alimentos suplementados con UL mostraron valores de inhibición superiores a los alimentos suplementados con GR, los cuales no excedieron el 16 por ciento. En las dietas que contenían UL se pudo apreciar que el porcentaje de inhibición se correlacionó positivamente con el nivel de inclusión de algas marinas, el cual coincide con la curva dosis-respuesta anteriormente mencionada. La inhibición producida por las GR no se puede asociar con el uso de las alagas marinas (SW).
Efectos de las algas marinas en las proteasas digestivas de la dorada
Las enzimas digestivas se vieron afectadas por las dietas, debido a que los peces tenían diferentes niveles de actividad enzimática de las proteasas alcalinas después de 70 días de suministro de dietas experimentales. En general se pudo evidenciar una disminución en la actividad de la proteasa alcalina cuando los alimentos poseen UL o GR. En particular, las actividades proteolíticas de los peces alimentados con suplementos de Ulva fueron significativamente inferiores a los de los peces alimentados con la dieta control. La presencia de inhibidores de proteasa en las SW puede ser la razón de la disminución progresiva de la actividad proteolítica en los peces alimentados con dietas que posean niveles crecientes de harina de Ulva. Para apoyar esta hipótesis, se confirmó que los extractos acuosos de harina de Ulva inhiben las proteasas alcalinas de S. aurata. Además, la caída del nivel de la actividad de proteasa alcalina no fue acompañado por una disminución del crecimiento de los peces y la utilización del alimento ya que todos los peces crecieron igual (datos no publicados). Santigosa et al. (2008) informó de un hallazgo similar cuando se alimentaron truchas con dietas a base de proteínas vegetales.
Por otra parte, el análisis de zimogramas reveló que el patrón de las proteasas intestinales no fue modificado por la inclusión de SW. Todas las doradas mostraron el mismo número y distribución de las fracciones activas, como en el grupo de control (después de la separación electroforético, el patrón de las proteasas intestinales en esta especie se caracteriza por cinco grupos de bandas activas).
Estos resultados confirmaron que el tipo de proteasas alcalinas secretadas en el lumen intestinal no fue modificada por ninguna de las dietas experimentales. La existencia de un mecanismo de compensación contra los inhibidores de la proteasa en la dieta de las doradas juveniles fue confirmado por Santigosa et al. (2010), quien obtuvo resultados similares cuando los peces se alimentaron con dietas que contenían inhibidores de tripsina de soja.
Según los resultados, es evidente que la cantidad de proteasas pancreáticas secretadas en el lumen intestinal de las S. aurata juveniles se ven afectadas por el uso de las SW, en particular Ulva. Sin embargo, también es evidente que estos ingredientes no provocan cambios cualitativos en la composición de las proteasas alcalinas, dado que todos los peces mostraron el mismo patrón de enzimas proteolíticas en sus intestino, por lo que el crecimiento de los peces no se vio afectado, como se deduce de la en ensayos de alimentación in vivo.
Conclusiones
Los ensayos de inhibición in vitro de la proteasa son una herramienta muy útil para evaluar la presencia de los anti-nutrientes en las SW y su uso potencial en los alimentos acuícolas. Basándose en los resultados de este estudio, las algas marinas, especialmente la Ulva rigida, posee factores anti-nutricionales capaces de inhibir las proteasas digestivas de la S. aurata. La alimentación de juveniles de S. aurata con dietas a base de algas marinas, disminuyó la cantidad de actividad proteolítica secretada en el intestino. Sin embargo, la inclusión de SW no altera el patrón de enzimas proteolíticas en la dorada, lo cual revela un mecanismo de compensación en esta especie. Actualmente se lleva a cabo una investigación para evaluar el efecto de las SW en otras enzimas digestivas, en la microbiota intestinal, los metabolitos sanguíneos, el tejido, el intestino y la histología del hígado después de 70 días de suministro de dietas a base de algas marinas. Se necesitan muchas otras investigaciones con el fin de conocer el impacto de las algas marinas (SW) en ensayos de alimentación a largo plazo.
Autores: María Isabel Sáez, Tomás Martínez y Javier Alarcón, Universidad de Almería-CEIA3, España.
Fuente: International Aquafeed
