13.2 Desarrollo Sostenible de la Nutrición Pescada
El desarrollo sostenible de la nutrición de los peces en la acuicultura tendrá que corresponder a los desafíos que la acuapónica plantea con respecto a la creciente necesidad de producir alimentos de alta calidad. La manipulación del nitrógeno, el fósforo y el contenido mineral de las dietas de peces utilizadas en la acuapónica es una forma de influir en las tasas de acumulación de nutrientes, reduciendo así la necesidad de suplementación artificial y externa de nutrientes. Según Rakocy et al. (2004), los residuos de pescado y piensos proporcionan la mayor parte de los nutrientes que necesitan las plantas si se mantiene la relación óptima entre la entrada diaria de alimento para peces y las zonas de cultivo de plantas. Los residuos sólidos de peces llamados «lodos» en sistemas acuapónicos resultan en la pérdida de aproximadamente la mitad de los nutrientes de entrada disponibles, especialmente fósforo, que teóricamente podrían utilizarse para la producción de biomasa vegetal, pero la información sigue siendo limitada (Delaide et al. 2017; Goddek et al. 2018). Si bien el objetivo de la sostenibilidad de la nutrición de los peces en la acuicultura se alcanzará en el futuro mediante el uso de dietas personalizadas, los piensos para peces en acuapónica deben satisfacer las necesidades nutricionales tanto para peces como para plantas. Los aumentos de la sostenibilidad se derivarán en parte de una menor dependencia de la harina de pescado (FM) y el aceite de pescado (FO) y de ingredientes naturales nuevos, de alta energía y baja huella de carbono. Para salvaguardar la biodiversidad y el uso sostenible de los recursos naturales, el uso de FM y FO basados en la pesca silvestre debe limitarse en los acuafeeds (Tacon y Metian 2015). Sin embargo, el rendimiento de los peces, la salud y la calidad del producto final pueden verse alterados al sustituir la FM dietética por ingredientes alternativos. Por lo tanto, la investigación sobre nutrición de peces se centra en el uso eficiente y la transformación de los componentes dietéticos para proporcionar los nutrientes esenciales necesarios que maximicen el rendimiento del crecimiento y logren una acuicultura sostenible y resiliente. Sustituir a la FM, que es una fuente de proteína excelente pero costosa en las dietas de pescado, no es sencillo debido a su perfil único de aminoácidos, alta digestibilidad de nutrientes, alta palatabilidad, cantidades adecuadas de micronutrientes, además de tener una falta general de factores anti-nutricionales (Gatlin et al. 2007).
Muchos estudios han demostrado que la FM puede ser reemplazada con éxito por harina de soja en aquafeeds, pero la harina de soja tiene factores anti-nutricionales tales como inhibidores de tripsina, aglutinina de soja y saponina, que limitan su uso y altos porcentajes de reemplazo en el cultivo de peces carnívoros. La sustitución elevada de FM por comidas vegetales en dietas de peces también puede reducir la biodisponibilidad de nutrientes en peces, lo que da lugar a alteraciones nutritivas en la calidad final del producto (Gatlin et al. 2007). También puede causar alteraciones indeseables en el medio acuático (Hardy 2010) y reducir el crecimiento de los peces debido a la reducción de los niveles de aminoácidos esenciales (especialmente metionina y lisina), y la reducción de la palatabilidad (Krogdahl et al. 2010). Gerile y Pirhonen (2017) señalaron que un reemplazo 100% de FM con harina de gluten de maíz redujo significativamente la tasa de crecimiento de la trucha arco iris, pero el reemplazo de FM no afectó el consumo de oxígeno ni la capacidad de natación.
Los altos niveles de material vegetal también pueden afectar la calidad física de los pellets y complicar el proceso de fabricación durante la extrusión. La mayoría de las fuentes alternativas de nutrientes derivados de plantas para alimentos para peces contienen una amplia variedad de factores antinutricionales que interfieren con el metabolismo de las proteínas de los peces al afectar la digestión y la utilización, lo que conduce a una mayor liberación de N en el medio ambiente, lo que puede afectar la salud y el bienestar de los peces. Además, las dietas que incluyen altos niveles de ácido fítico alteraron el fósforo y la digestión de proteínas que conducen a una alta liberación de N y P en el entorno circundante. La ingesta y la palatabilidad de los piensos, la digestibilidad y la retención de nutrientes pueden variar según la tolerancia y los niveles de las especies de peces y pueden cambiar la cantidad y composición de los residuos de pescado. Teniendo en cuenta estos resultados, las formulaciones de dieta de peces en acuapónica deben investigar los niveles dietéticos de «tolerancia» de factores antinutricionales (es decir, fitato) para diferentes ingredientes alimentarios y para cada especie de pez utilizada en acuapónica, así como los efectos de la adición de minerales como Zn y fosfato en las dietas. También hay que señalar que incluso si el material vegetal es considerado como una opción ecológicamente racional para reemplazar la FM en los acuafeeds, las plantas necesitan riego y, por lo tanto, pueden inducir impactos ecológicos en forma de huella hídrica y ecológica (Pahlow et al. 2015) a partir de la escorrentía de nutrientes de los campos.
Los subproductos de animales terrestres como las proteínas animales transformadas no rumiantes (PAP) derivadas de animales monogástricos de granja (por ejemplo, aves de corral, cerdo) aptos para el consumo humano en el punto de sacrificio (materiales de la categoría 3, Reglamento CE 142/2011; Reglamento 56/2013 de la UE) también podrían sustituir a la FM y apoyar la economía circular. Tienen un mayor contenido proteico, perfiles de aminoácidos más favorables y menos carbohidratos en comparación con los ingredientes de los piensos vegetales, pero también carecen de factores antinutricionales (Hertrampf y Piedad-Pascual 2000). Se ha demostrado que las harinas de carne y hueso pueden servir como una buena fuente de fósforo cuando se incluyen en la dieta de Nilo Tilapia (Ashraf et al. 2013), aunque ha sido estrictamente prohibida en la alimentación de animales rumiantes debido al peligro de iniciar encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas). Ciertas especies de insectos, como la mosca de los soldados negros (Hermetia illucens), podrían utilizarse como fuente de proteínas alternativa para dietas sostenibles de alimentación para peces. Las principales ventajas ambientales del cultivo de insectos son que (a) se requieren menos tierra y agua, (b) las emisiones de gases de efecto invernadero son menores y (c) los insectos tienen una alta eficiencia de conversión de piensos (Henry et al. 2015). Sin embargo, sigue siendo necesario realizar nuevas investigaciones para proporcionar pruebas sobre cuestiones de calidad y seguridad y detección de riesgos para los peces, las plantas, las personas y el medio ambiente.
Es importante señalar que los peces no pueden sintetizar varios nutrientes esenciales necesarios para su metabolismo y crecimiento y dependen de los piensos para este suministro. Sin embargo, hay ciertos grupos de animales que pueden utilizar dietas deficientes en nutrientes, ya que portan microorganismos simbióticos que pueden proporcionar estos compuestos (Douglas 2010), y por lo tanto, los peces pueden obtener el máximo beneficio cuando el suministro microbiano de sus nutrientes esenciales se escala a la demanda. La falta de oferta limita el crecimiento de los peces, mientras que el exceso de oferta puede ser perjudicial debido a la necesidad de neutralizar la toxicidad causada por compuestos no esenciales. Se desconoce en gran medida la medida en que la función microbiana varía con las demandas de las diferentes especies de peces y cuáles son los mecanismos subyacentes. Es importante destacar que la microbiota intestinal de un animal acuático puede, en teoría, desempeñar un papel crítico en la provisión de los nutrientes necesarios y en la obtención de sostenibilidad en la piscicultura (Kormas et al. 2014; Mente et al. 2016). Otras investigaciones en este campo ayudarán a facilitar la selección de ingredientes que se utilizarán en piensos para peces que promuevan la diversidad de la microbiota intestinal para mejorar el crecimiento y la salud de los peces.
Se está investigando la utilización de fuentes alternativas de proteínas vegetales y animales y de ingredientes de piensos para peces de baja trófica. La sustitución de materias primas de origen marino en los piensos para peces, que podrían utilizarse directamente con fines alimentarios humanos, debería disminuir la presión pesquera y contribuir a preservar la biodiversidad. Los organismos de bajo nivel trófico, como la mosca de los soldados negros, que pueden servir como ingredientes acuafiados, pueden cultivarse en subproductos y desperdicios de otras prácticas agrícolas industriales, teniendo en cuenta diferentes comidas de calidad nutricional, con lo que se agregan beneficios ambientales adicionales. Sin embargo, los esfuerzos para tener éxito con la economía circular y el reciclaje de nutrientes orgánicos e inorgánicos deben manejarse con cuidado, ya que los compuestos indeseables en materias primas y productos del mar podrían aumentar el riesgo para la salud animal, el bienestar, el rendimiento de crecimiento y la seguridad del producto final para consumidores. La investigación y el seguimiento continuo y la presentación de informes sobre los contaminantes de los animales acuáticos de piscifactoría en relación con los límites máximos de los ingredientes y dietas para piensos son esenciales para fundamentar las revisiones y la introducción de nuevas reglamentaciones.