Introducción
El costo de las fuentes de proteína para la nutrición animal como la pasta de soya y pasta de canola, han incrementado de manera constante en los últimos 15 años, y la tendencia mundial es que su costo continúe aumentando (CONAFAB 2020); ante esta situación es necesario buscar fuentes alternas de proteína de menor costo para la alimentación animal. La industria pesquera genera desechos de mariscos que son fuente de contaminación ambiental, entre ellos los de camarón, que se compone por exoesqueleto, cabeza y cola, representa entre 48 y 60% del peso total (Pattanaik et al. 2020). En México la producción de camarón fue de 227 000 toneladas en 2017 y la producción de desechos se estima en más de 100 000 toneladas (FAO 2018). Los desechos de camarón tienen entre 35 a 50% de proteína, 15 a 20% de quitina, 10 a 15% de minerales, 2 a 7% de lípidos y 1 a 5% de carotenoides como la axantina (Hamed et al. 2016), la proteína contiene aminoácidos esenciales entre ellos valina, isoleucina, treonina, serina, triptófano, histidina (Mao et al. 2017).
Una forma de aprovechamiento sostenible de este residuo, es utilizarlo como ingrediente para la alimentación de rumiantes (Ferraz de Arruda et al. 2007), además del aporte de proteína, la quitina al desacetilarse produce quitosano, que es un polímero de carbohidrato con mayor potencial de degradación y propiedades antimicrobianas contra bacterias, mohos y levaduras (Cobos et al. 2007, Belanche et al. 2015). La desacetilación del quitosano aumenta su solubilidad (Rhoades y Roller 2000), se ha reportado que el quitosano insoluble (2 g L-1) no tuvo efecto sobre la fermentación ruminal y la producción de gases in vitro; mientras que, el quitosano soluble cambió la fermentación hacia una mayor producción de propionato y menor producción de gas metano (Belanche et al. 2015), indicando mayor degradación ruminal, con la posibilidad de utilizarse como fuente de energía por los rumiantes, por la capacidad de adaptación metabólica de diversas especies microbianas del rumen para la degradación de compuestos estructurales (Castillo et al. 2019), y el aporte de proteína (Pattanaik et al. 2020). El objetivo de este estudio fue evaluar diferentes niveles de harina de caparazón de camarón en la dieta de borregos Katahdin, sobre el crecimiento de las bacterias ruminales, la digestibilidad aparente de la materia seca y la respuesta productiva.
Materiales y métodos
Ubicación
El experimento se realizó de noviembre de 2021 a marzo de 2022 en la Unidad Metabólica y Laboratorio de Sanidad Agropecuaria del Centro Universitario de Transferencia de Tecnología (CUTT) “San Ramón” de la Facultad de Ciencias Agronómicas; Campus V de la Universidad Autónoma de Chiapas, en Villaflores, Chiapas ubicada entre las coordenadas 16°27´59” LN y 93°28´43” LO. El clima que predomina es cálido subhúmedo (AW1) (W)(i´) g, con una precipitación pluvial media anual de 1 200 mm que se distribuyen de los meses de junio hasta noviembre, con temperatura promedio de 22 °C y altitud de 591 m (CONAGUA 2021).
Animales y tratamientos
Cuatro borregos Katahdin machos enteros de 22 ± 2.5 kg de peso corporal (PC) fueron alojados en jaulas metabólicas elevadas acondicionadas con comederos y bebederos automáticos, previo al inicio de las pruebas los animales fueron desparasitados externamente con Fipronil 2% (1 mg kg-1 PV percutáneo) y albendazol oral (5 mg kg-1 PC). Los animales se asignaron de forma aleatoria a los siguientes tratamientos: control (sin HCC) HCC-0, HCC-5, HCC-10 y HCC-20 que equivalen a 50, 100 y 200 g kg-1 de HCC, respectivamente (Tabla 1). Las dietas evaluadas se formularon con base en los requerimientos nutricionales para ovinos del NRC (2007), para ganancias superiores a 150 g animal-1 día-1. Para ajustar las diferentes dietas al mismo nivel de proteína y energía, al incluir mayor cantidad de HCC, se disminuyó la harina de palmiste, aumentó la grasa de sobrepaso y rastrojo de maíz. Previo a la obtención de muestras y evaluación, los animales recibieron un periodo de adaptación de ocho días al cambio de dieta (tratamientos) correspondiente. El alimento se ofreció a libre acceso a las 07:00 y 16:00 h. La composición química de las dietas se determinó con los métodos de AOAC (2012) y la determinación de las fracciones de fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA) de acuerdo con la técnica descrita por Van Soest et al. (1991).
Tabla 1 Ingredientes y composición química de las dietas con harina de caparazón de camarón para la engorda de borregos.
HCC0 | HCC5 | HCC10 | HCC20 | |
---|---|---|---|---|
Ingredientes | g por cada 100 g | |||
Maíz quebrado | 46 | 46 | 46 | 45 |
Harina de palmiste | 8 | 8 | 2 | 2 |
Pasta de soya | 13 | 8 | 4 | 0 |
GSP1 | 3 | 3 | 4 | 4 |
Melaza | 3 | 3 | 2 | 2 |
HCC2 | 0 | 5 | 10 | 20 |
Rastrojo de maíz | 25 | 25 | 30 | 25 |
Mezcla mineral3 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Total | 100 | 100 | 100 | 100 |
Composición química | g por cada 100 g | |||
Proteína cruda (N x 6.25) | 14.31 | 14.36 | 14.98 | 15.59 |
Fibra detergente ácido | 29.10 | 31.62 | 30.13 | 29.14 |
Fibra detergente neutro | 18.65 | 21.64 | 27.73 | 30.72 |
1GSP: grasa de sobre paso; 2HCC: harina de caparazón de camarón; HCC0: dieta control (sin HCC); HCC5: dieta con 5% de HCC; HCC10: dieta con 10% de HCC y HCC20: dieta con 20% de HCC; 3Se, 300 ppm; Zn, 2 000 ppm; I, 20 ppm; Co, 20 ppm; Cr, 300 ppm; Cu, 100 ppm; Mn, 1 500 ppm; y Fe, 1 000 ppm.
Consumo y digestibilidad aparente de la materia seca (DaMS)
El consumo (CMS, kg día-1) se midió de forma individual durante periodos de 16 días, ocho días para adaptar a los animales a la dieta y ocho para tomar muestras, para ello se calculó por diferencia entre el alimento ofrecido y rechazado cada día. La conversión alimenticia (CA) se calculó dividiendo el CMS entre la GDP. La DaMS se realizó con base a la técnica de cenizas insolubles en ácido clorhídrico diluido (CIA) propuesta por Van-Keulen y Young (1977) y Curzaynz-Leyva et al. (2019). Para las pruebas se colecto a los seis, siete y ocho días del periodo experimental una muestra de 100 g de haces directamente del recto de los borregos, y 50 g de la dieta (tratamiento) ofrecida a cada animal. Las muestras de heces y de alimento fueron mezcladas y deshidratadas a 60 °C en una estufa de aire forzado, posteriormente fueron molidas en un molino Willey con criba de 1 mm y se almacenaron en recipientes de vidrio color ámbar para determinar, por triplicado el contenido de CIA, la DaMS de cada dieta experimental se estimó usando la fórmula: DaMS = 100 - (100 x [% CIA en el alimento/ % de CIA en heces]).
Ganancia diaria de peso (GDP)
Se determinó mediante el pesaje de los borregos prepandial a las 07:00 horas durante los ocho días de muestreo, por diferencia de peso de dos pesadas entre los días de evaluación, previo al cambio del periodo y dieta que recibieron los animales.
Variables microbiológicas
A todos los animales, dos horas después de la alimentación se les extrajo 50 mL líquido ruminal fresco (LRF) con una sonda vía esofágica a las 24, 48 y 72 h del periodo experimental, posteriormente se almacenó a 4 °C hasta su procesamiento en el Laboratorio de Sanidad Agropecuaria. Para las concentraciones de bacterias ruminales totales (BRT) y de bacterias celulolíticas (BC), por triplicado, 0.5 mL de LRF se inoculó en medio de cultivo anaerobio mediante la técnica descrita por Ley-de Coss et al. (2018) Los medios de cultivo anaerobio utilizados para BRT contenía: 0.06 g de D-(+)-glucosa + 0.06 g D-celobiosa + 0.06 g de almidón, 30 mL de líquido ruminal clarificado, 5.0 mL de solución mineral I [6 g K2HPO4 en 1 000 mL de H2O], 5.0 mL de solución mineral II [6 g KH2PO4 + 6 g (NH4)2SO4 + 12 g NaCl + 2.45 g MgSO4 + 1.6 g CaCl2·H2O en 1 000 mL de H2O], 2.0 mL de solución al 8 % de Na2CO3, 2,0 mL de solución sulfido-cisteína [2.5 g L-cisteína en 15 mL de 2N NaOH + 2.5 g Na2S-9H2O aforado en 100 mL de H2O], 0.2 g de tripticasa peptona y 0.1 mL de solución al 0.1 % de resazurina, para el CBC se sustituyó la D-(+)-glucosa, D-celobiosa y el almidón por 0.2 g de celulosa cristalina como única fuente de energía (Ley-de Coss et al. 2023). El conteo de bacterias degradadoras de quitina (BDQ) se realizó en medio de cultivo anaerobio usando como única fuente de energía 30 mg de quitina hidratada (Cobos et al. 2007) mediante las técnicas de número más probable (NMP).
Diseño experimental y análisis estadístico
La prueba se realizó bajo un diseño cuadrado latino con repetición en el tiempo. Se utilizó un modelo Cuadro Latino 4 x 4, con 4 tratamientos (dosis de HCC), 4 periodos y 4 animales. Las variables de GDP, DaMS, CMS se analizaron usando PROC GLM (SAS 2011). El modelo estadístico incluyo el efecto del periodo, del animal y del tratamiento. Para las variables microbiológicas de BRT, BC y BDQ se usó el mismo modelo (PROC GLM) mediante la prueba de Kruskal-Wallis, con datos de rangos independientes (Wilcoxon), todas las medias se compararon con la prueba de Tukey (p ≤ 0.05).
Resultados
Ganancia diaria de peso, consumo de materia seca y digestibilidad aparente de la MS
El contenido de proteína en las dietas con 10 y 20% de HCC fue superior que la dieta control (Tabla 1), sin afectar las variables productivas, el CMS y la digestibilidad aparente. La mayor GDP (P ≤ 0.05) se observó en los animales que consumieron las dietas HCC0 y HCC5 (Tabla 2); y entre los animales que consumieron las dietas HCC10 y HCC20, no hubo diferencia (P > 0.05). Se observó que la dieta con 20% de HCC no afectó el CMS en los animales, esto indica que las características organolépticas de la dieta por la presencia de HCC, no afectaron el consumo. En la DaMS no hubo diferencia (P > 0.05) entre los tratamientos evaluados (Tabla 3), ni en el pH ruminal (P > 0.05).
Tabla 2 Ganancia diaria de peso y consumo de materia seca de borregos alimentados con diferente nivel de harina de caparazón de camarón.
Tratamiento | Ganancia diaria de peso (g) | Consumo de materia seca (g) |
---|---|---|
HCC0 | 140a | 770ab |
HCC5 | 144a | 750b |
HCC10 | 108b | 752b |
HCC20 | 104b | 793a |
EEM | 6.71 | 4.47 |
Pr > F | 0.006 | 0.0013 |
a, b: Medias con diferente literal en la misma columna son diferentes estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05). EEM: error estándar de la media. HCC0: dieta control (sin HCC); HCC5: dieta con 5% de HCC; HCC10: dieta con 10% de HCC y HCC20: dieta con 20% de HCC.
Tabla 3 Digestibilidad aparente de la materia seca y pH del rumen en ovinos alimentados con dietas integrales con inclusión de harina de cáscara de camarón.
Tiempo de incubación (h) | |||
---|---|---|---|
24 | 48 | 72 | |
Tratamiento | Digestibilidad aparente de la materia seca (%) | ||
HCC0 | 52.6 | 57.2 | 75.6 |
HCC5 | 54.8 | 60.0 | 76.0 |
HCC10 | 53.8 | 58.1 | 74.2 |
HCC20 | 53.0 | 61.9 | 76.3 |
EEM | 1.25 | 1.45 | 0.97 |
Pr > F | 0.61 | 0.14 | 0.06 |
pH del rumen | |||
HCC0 | 6.25 | 6.23 | 6.20 |
HCC5 | 6.17 | 6.33 | 6.22 |
HCC10 | 6.22 | 6.27 | 6.28 |
HCC20 | 6.23 | 6.30 | 6.35 |
EEM | 0.17 | 0.19 | 0.24 |
Pr > F | 0.58 | 0.65 | 0.72 |
No hubo diferencia estadística entre tratamientos (Tukey, P > 0.05); EEM: error estándar de la media.
Variables microbiológicas
La concentración ruminal de BRT (Tabla 4) fue similar entre los tratamientos evaluados (P > 0.05), no se observó un efecto negativo sobre las BRT, debido a que el quitosano presenta actividad antibacteriana cuando el pH ruminal está por debajo de su pKa (6.3 a 6.5). Se observó que la población de BRT no fue alterada por la presencia de quitina en las dietas con HCC. Por otra parte, las BC tuvieron incremento significativo (P ≤ 0.05) en los animales que recibieron la dieta con el 20% de HCC, en contraste el grupo de BDQ incrementó en los borregos alimentados con las dietas con 10 y 20% de HCC. El crecimiento de las BDQ aumentó a mayor HCC incluido en las dietas, lo anterior indica que el microbioma se adapta al tipo de substrato disponible.
Tabla 4 Efecto de la harina de caparazón de camarón sobre la concentración de bacterias presentes en rumen (por mL de líquido ruminal fresco).
Tiempo (h) | ||||
---|---|---|---|---|
HCC en la dieta (%) | 24 | 48 | 72 | 96 |
Bacterias ruminales totales (10 9 células por mL) | ||||
0 | 400 | 470 | 430 | 390 |
5 | 460 | 470 | 470 | 450 |
10 | 450 | 460 | 460 | 440 |
20 | 450 | 470 | 421 | 450 |
EEM | 2.5 | 2.2 | 2.3 | 2.1 |
Pr > F | 0.37 | 0.87 | 0.51 | 0.21 |
Bacterias celulolíticas (10 5 células por mL) | ||||
0 | 8.30 | 31.9b | 55.5b | 47.2b |
5 | 7.70 | 31.9b | 56.1b | 48.4b |
10 | 1.19 | 40.7b | 99.5b | 57.6b |
20 | 9.00 | 325a | 641a | 632a |
EEM | 0.19 | 0.41 | 0.63 | 0.44 |
Pr > F | 0.45 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
Bacterias degradadoras de quitina (10 8 células por mL) | ||||
0 | 34c | 35c | 35c | 1.8c |
5 | 382b | 450b | 617b | 335b |
10 | 3460a | 5040a | 6610a | 3150a |
20 | 4290a | 5240a | 7060a | 3630a |
EEM | 1.45 | 2.66 | 2.87 | 2.42 |
Pr > F | 0.0001 | 0.00015 | 0.0002 | 0.0001 |
a, b, c: Medias con diferente literal en una columna son diferentes estadísticamente (Tukey, P ≤ 0.05). 0, sin HCC; 5, con 5% de HCC; 10, con 10% de HCC y 20, con 20% de HCC. EEM: error estándar de la media.
Discusión
Ganancias de peso, consumo de materia seca y digestibilidad aparente de la MS.
Al incluir 10 y 20% de HCC en las dietas, aumenta el contenido de proteína y disminuye la inclusión de pasta de soya; en el tratamiento HCC5, se disminuyó la inclusión de pasta de soya en 5% o 50 kg por tonelada al incluir 5% de HCC sin afectar la GDP, CMS (Tabla 2), la DaMS (Tabla 3) y el crecimiento de bacterias totales (Tabla 4); en el tratamiento HCC10, la inclusión de pasta de soya disminuyó de 13% en la dieta testigo a 4%, es decir 9%; mientras que en el tratamiento HCC20, se sustituyó el total de pasta de soya de la dieta (13%) por HCC, sin afectar el CMS, la DaMS y el crecimiento de bacterias totales, pero la GDP fue menor. Estos resultados indican que la HCC puede utilizarse en dietas para ovinos en engorda hasta en 5% sin afectar la GDP, de esta manera se recicla un subproducto como fuente de nutrientes para la alimentación de ovinos. En borregos alimentados con 20% de HCC en la dieta, la GDP observada en este estudio fue de 104 g animal-1 dia-1, inferior a la reportada por Cobos et al. (2007), donde la GDP fue de 181 g animal-1 dia-1 en borregos alimentados con 25% de HCC; las características organolépticas de la dieta al incluir 20% de HCC no afectaron el consumo de MS, pero la GDP de los animales fue menor. El CMS observado en los cuatro tratamientos fue menor a la reportada en estudios previos; en dietas integrales para ovinos en engorda con diferente nivel de inclusión de harina de alfalfa (HA), el CMS fue de 1 200 g por borrego día-1 en la dieta sin HA y de 1 390 g por borrego día-1 en la dieta con 40% de HA, indicando que el mayor consumo pudiera ser por el menor contenido de energía en la dieta (Resendiz et al. 2013); en otro estudio, al incluir ensilado de pulpa de naranja (EPN) en dietas para ovinos en engorda, el CMS fue de 1 225 g por borrego día-1 con la dieta sin EPN y de 902 por borrego día-1 cuando se incluyó 50% de EPN (Velásquez et al. 2012), en este caso mencionan que el menor CMS fue por el mayor contenido de FDN de la dieta; y Salinas et al. (2013), observaron que al incluir pulido de arroz (PA) en la dieta, el CMS aumentó de 981 g por borrego día-1 sin pulido de arroz, a 1 074 g por borrego día-1 al incluir 22% de PA por la mayor degradabilidad ruminal de la dieta. En novillas en desarrollo se observó que el consumo de materia seca y la ganancia diaria de peso disminuyeron cuando se les administro harina de cangrejo en la dieta (Vélez et al. 1991), esta reducción fue atribuida al rechazo por el sabor y olor que transfirió por la HC al alimento; sin embargo en vacas lactantes, la producción de leche aumentó (Zanferari et al. 2018); en novillos alimentados con quitosano se observó un aumento lineal en la digestibilidad de la MS, PC y FDN, sin afectar el CMS (Araujo et al. 2015). La digestibilidad aparente de la materia seca de las dietas fue similar; en estudios previos en ovejas, se observó que la digestibilidad de la materia seca y proteína cruda no se afectó al incluir diferentes niveles de harina de residuos de cangrejo (Nicholson et al. 1996).
Crecimiento de bacterias ruminales
Los rumiantes y el microbioma ruminal han mostrado capacidad para adaptarse al consumo de HCC; la degradación in vitro de la cáscara de camarón a 60 horas de incubación fue de 35.9% (Belanche et al. 2015, Vélez et al. 1991). Cuando se incluye HCC en la dieta de los rumiantes, la degradación de la quitina es un factor determinante para la disponibilidad de nutrientes en el tubo digestivo de los animales. Araujo et al. (2015) observaron un aumento lineal en la digestibilidad de la MS, la FDN y los niveles de ácido propiónico en rumen con la adición de quitosano, en dosis de 100 y 150 mg kg-1 de PV; también se ha observado que mejora el metabolismo ruminal (Belanche et al. 2015) y la eficiencia energética al reducir la desaparición del alimento, sin afectar la producción de ácidos grasos volátiles (Goiri et al. 2009a, Goiri et al. 2009b).
No se observó un efecto negativo sobre las BRT (Tabla 4), debido a que el quitosano presenta actividad antibacteriana cuando el pH ruminal está por debajo de su pKa (Araujo et al. 2015); debido a las interacciones entre el quitosano policatiónico y las cargas electronegativas en las superficies microbianas (Sudarshan et al. 1992). Por otra parte, la población de BC tuvieron incremento significativo (P ≤ 0.05) en los animales que recibieron la dieta con 20% de HCC; mientras que la población de BDQ incremento en los borregos alimentados con las dietas con 10 y 20% de HCC. Al respecto, Cobos et al. (2007) reportaron que la concentración de BDQ aumento cuando los animales consumieron la HCC después de 60 días de consumo, contrario a este estudio donde se observaron cambios en la población microbiana del rumen en periodos de 16 días de alimentación. El crecimiento de las BDQ estuvo determinado por el nivel de HCC en las dietas, a mayor porcentaje la concentración de BDQ aumentó; lo anterior indica una mayor tasa de degradación de quitina, y la habilidad del microbioma de adaptarse al tipo de substrato en la dieta (Cobos et al. 2007).
Conclusiones
El uso de harina de caparazón de camarón como ingrediente para dietas de borregos en niveles de 10 a 20% no alteran el CMS, ni la digestibilidad aparente de la MS, mientras que la GDP fue menor; sin embargo, al incluir 5% no se afectó la GDP. El aumento en la concentración de bacterias degradadora de celulosa y de quitina podrían indicar que es necesario mayores periodos de adaptación de los animales para obtener variables productivas más favorables. La harina de caparazón de camarón es un ingrediente alternativo para disminuir la inclusión de pasta de soya hasta en 5% sin afectar la productividad de ovinos en engorda. Es necesario hacer un estudio de productividad en ovinos en engorda para evaluar los diferentes niveles de inclusión de HCC