INTRODUCCIÓN
La producción pesquera mundial en 2016 alcanzó aproximadamente 171 millones de ton, de los cuales la acuicultura representó un 47% del total y la pesca 53%, sin incluir lo destinado a la producción de harina y aceite de pescado (FAO, 2018). Del procesamiento industrial del pescado derivan más de 60% de residuos constituidos por aletas, escamas, cabezas, vísceras, esqueleto, piel, huevas y restos de carne (Ghosh et al., 2016; Renuka et al., 2016). Esos desechos en muchas partes del mundo son descartados, lo cual causa una gran pérdida de nutrientes como proteínas, lípidos y minerales, además de contaminar el ambiente (Olsen y Toppe, 2017). Con los desechos de pescado se pueden producir fertilizantes, concentrados e hidrolizados de proteína, así como harina y aceite de pescado (Renuka et al., 2016; Ozyurt et al., 2017). También se han desarrollado biotécnicas para la conversión de los desechos de pescado en productos de alto valor como ácidos grasos poliinsaturados, péptidos fisiológicamente importantes, carbohidratos y otros compuestos bioactivos (Ghaly et al., 2013; Smichi et al., 2016). Sin embargo, la mayoría de esas tecnologías no son económicamente atractivas debido a que requieren alta inversión (Ozyurt et al., 2017). El insumo de mayor importancia en producción animal es la harina de pescado por su alto contenido proteico, pero debido a su alto costo en el mercado se demandan fuentes alternas de proteína (Castillo et al., 2019). El ensilado de pescado es un producto resultante de la preservación de pescado completo o partes por la adición de ácidos orgánicos o inorgánicos (ensilado químico) o por fermentación bacteriana (ensilado biológico) (Ghaly et al., 2013; Olsen y Toppe, 2017). El ensilado de pescado producido por el método biológico es una alternativa tecnológica viable desde el punto de vista económico y ambiental, el cual consiste en mezclar el desecho de pescado molido con melaza u otra fuente de carbohidratos y un cultivo iniciador de bacterias ácido lácticas (BAL) (Ramírez-Ramírez et al., 2018; Castillo et al., 2019). Durante la fermentación las BAL incrementan la producción de ácidos, principalmente láctico, por lo que el pH disminuye y se frena el deterioro microbiano; además las proteasas del pescado se activan, aceleran la proteólisis y por consecuencia la digestibilidad del producto aumenta (Ghaly et al., 2013). Así mismo, las BAL generan compuestos tales como bacteriocinas y peróxido de hidrógeno que ayudan a la conservación y diacetilo, sustancia potenciadora de aroma y sabor (Jini et al., 2011). En ese sentido, para lograr el control de la fermentación es importante la selección de cepas de BAL. Según diversos estudios, el ensilado de pescado es una fuente excelente de proteínas, lípidos y minerales con grandes propiedades biológicas para alimentación animal (Geron et al., 2007; Ghaly et al., 2013; Ramírez-Ramírez et al., 2016; Land et al., 2017), además el ensilado biológico de pescado presenta beneficios antibacterianos, antioxidantes y es una fuente posible de probióticos (Jini et al., 2011; Ozyurt et al., 2017). Por otra parte, la piña (Annanas comosus Merr.) ocupa el tercer lugar como la fruta más popular y de mayor importancia económica en el mundo, con una producción de 24’785,762 ton (FAOSTAT, 2018). De la industrialización de la piña se obtiene aproximadamente un 75% del peso del fruto como desechos, los cuales son una fuente valiosa de fibra, azúcares solubles, proteína, ácido ascórbico, vitaminas, minerales, agua y de compuestos bioactivos como la bromelina de múltiples aplicaciones (Damasceno et al., 2016; Ketnawa et al., 2012). Los desechos de piña pueden utilizarse como sustrato de buena calidad para los microorganismos en procesos fermentativos; sin embargo, muchas veces son tirados causando serios problemas de contaminación (Ketnawa et al., 2012). Por todo lo anterior, el aprovechamiento de los desechos de pescado y piña podría ser una alternativa viable y relevante desde el punto de vista económico y ambiental. Hasta donde llega nuestro conocimiento no hay reportes sobre el uso de desechos de pescado y cáscara de piña juntos. Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación fue evaluar el aprovechamiento de esos desechos industriales en la producción de ensilados por fermentación láctica.
MATERIAL Y MÉTODOS
Preparación de la materia prima
Desechos de pescado y cáscara de piña
Se obtuvieron desechos de pescado de especies marinas comerciales tales como Bagre panamensis, Peprilus snyderi, Sphyraena ensis, Trachynotus ovatus, Argyrosomus regius, Diplodus vulgaris y Bagre panamensis (pescado estuarino) del puerto de San Blas, Nayarit, México. Los desechos fueron procesados en un molino para carne (Marca Torrey, modelo 32-3, México) usando el cedazo de 0.5 cm de diámetro y se almacenaron a -20°C hasta su uso. La cáscara de piña (Annanas comosus Merr.) variedad Cayena lisa se obtuvo manualmente con cuchillo y se molió homogéneamente en un procesador de alimentos. En la tabla siguiente se presenta la composición química de dichos ingredientes.
Componente | Derechos de pescado | Cáscara de piña |
---|---|---|
Materia seca | 29.72 ± 0.4 | 23.22 ± 0.37 |
Cenizas | 18.94 ± 0.52 | 4.11 ± 0.12 |
Proteína cruda (Nt x 6.25) | 52.43 ± 0.92 | 4.31 ± 0.13 |
Extracto etéreo | 24.50 ± 0.67 | 3.38 ± 0.46 |
Fibra cruda | --- | 13.95 ± 0.55 |
Fibra neutro detergente | --- | 41.60 ± 1.10 |
Fibra ácido detergente | --- | 22.71 ± 0.73 |
ELN | 4.13 | 74.25 |
Media ± desviación estándar, n = 3. ELN = 100 - % de cenizas -% de proteína cruda -% de lípidos -% de fibra cruda.
Melaza de caña y rastrojo de maíz
Se utilizó melaza de caña de un contenido de humedad de 25.15%, 10.37% de cenizas y 55.73% de carbohidratos solubles totales. Para mejorar la consistencia de los ensilados se adicionó rastrojo de maíz procesado en un molino de cuchillas usando la criba de 2 mm (Willey, model 4, Philadelphia, USA).
Inóculos
Fueron evaluadas las cepas de Lactobacillus B2 y Lactobacillus sp., siendo esta última aislada de desechos de mango en nuestro laboratorio. Los iniciadores se cultivaron en caldo MRS (de Man Rogosa and Sharpe, MRS, Merck Darmstadt) a 30 °C por 24 h hasta registrar una concentración final de 1 X 109 ufc/mL.
Producción de los ensilados
Se prepararon seis tratamientos con diferentes cantidades en proporción porcentual de desechos de pescado, CP (15, 30 y 45%, p/p), rastrojo de maíz, melaza de caña (9%, p/p). Como inóculo (I) se utilizó Lactobacillus sp. o Lactobacillus B2 al 4% (v/p) (Tabla 2). Las mezclas obtenidas se utilizaron para elaborar mini silos de 100 g en bolsas de plástico color negro. Cada tratamiento se preparó por triplicado y los silos se sellaron a vacío e incubaron a 30 °C durante 14 días.
Ingredientes | Porcentage | |||||
Desechos de pescado | 57 | 47 | 37 | 57 | 47 | 37 |
Cáscara de piña | 15 | 30 | 45 | 15 | 30 | 45 |
Melaza | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
Rastrojo de maíz | 15 | 10 | 5 | 15 | 10 | 5 |
Inóculo | 4A | 4A | 4A | 4B | 4B | 4B |
A= Lactobacillus sp aislado de desechos de mango. B= Lactobacillus B2.
Análisis químico
Los ensilados se analizaron cada 0, 2, 4, 7 y 14 días (T) para determinar el pH con un potenciómetro modelo UB10 Ultra Basic (Denver Instrument, USA) y el contenido de ácido láctico por titulación. Los ensilados obtenidos al tiempo final de la fermentación se analizaron para determinar su composición química proximal (AOAC, 2005) y los contenidos de fibra neutro detergente (FND) y fibra ácido detergente (FAD) por el método de Van Soest et al. (1991).
Digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS)
La DIVMS se determinó siguiendo la técnica de dos pasos de Tilley y Terry (1963). Las muestras de ensilado se secaron a 70 ºC por 24 h en un horno de aire forzado y se procesaron en un molino Wiley a un tamaño de partícula de 1 mm. Para colectar el líquido ruminal se usaron dos borregos Blackbelly sin castrar de 35 Kg de peso corporal y equipados con cánula en el rumen. Los ovinos se alimentaron con una dieta a base de 25% de ensilado de maíz, 25% de alfalfa y 50% de concentrado. En el segundo paso de la técnica de DIVMS se utilizó pepsina (Sigma P-7012, Sigma).
Análisis estadístico
Los datos de los parámetros fermentativos fueron tratados por análisis de varianza (ANDEVA) para un diseño factorial 3 x 2 x 5 (nivel de cáscara de piña x inóculo x tiempo de fermentación). Los datos obtenidos de la composición química y DIVMS se analizaron por ANDEVA para un diseño factorial 3 x 2 (nivel de cáscara de piña x inóculo). Al encontrarse diferencia significativa, las medias de los tratamientos fueron comparadas con la prueba de Tukey (p<0.05). El análisis se hizo con el programa Statistica 7. (Statistica, versión 7.1).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Parámetros fermentativos
El contenido de ácido láctico de los ensilados presentó diferencias significativas entre tratamientos debido a los factores inóculo (I) y tiempo de fermentación (T) (Tabla 3). Las mezclas sin fermentar presentaron el contenido más bajo de ácido láctico (promedio 0.55 ± 0.15%) sin existir diferencia entre esos tratamientos (p>0.05). Sin embargo, entre los días 2 y 7 del proceso, la mayoría de los tratamientos con Lactobacillus B2 presentaron la concentración máxima de ácido láctico (promedio 3.42 ± 0.17%). El alto poder acidificante de Lactobacillus B2 se ha reportado anteriormente (Ramírez-Ramírez et al., 2008; 2018) y en este trabajo se reafirma. Los resultados obtenidos concuerdan con valores de 2.96 a 4.42% de ácido láctico reportados recientemente para ensilado biológico adicionado con mezclas de desechos de pescado y mango (Ramírez-Ramírez et al., 2018), así como con los valores de 2.96 y 3.08% de ácido láctico para ensilados fermentados de cabeza de langostino y residuos de pescado; respectivamente (Castillo et al., 2019).
Nivel de cáscara de piña (CP) (%) | Inóculo (I) | Tiempo de fermentación (T) (días) | Ácido láctico (%) | pH |
15 | A | 0 | 0.49 ± 0.08c | 6.09 ± 0.05a |
15 | B | 0 | 0.43 ± 0.01c | 6.05 ± 0.14a |
30 | A | 0 | 0.55 ± 0.02c | 5.83 ± 0.01b |
30 | B | 0 | 0.73 ± 0.03c | 5.60 ± 0.10c |
45 | A | 0 | 0.37 ± 0.14c | 5.44 ± 0.25c |
45 | B | 0 | 0.72 ± 0.07c | 5.32 ± 0.28c |
15 | A | 2 | 2.97 ± 0.45b | 4.62 ± 0.03e |
15 | B | 2 | 3.37 ± 0.05a | 4.65 ± 0.07e |
30 | A | 2 | 2.71 ± 0.25b | 4.64 ± 0.05e |
30 | B | 2 | 3.32 ± 0.21a | 4.52 ± 0.05e |
45 | A | 2 | 2.98 ± 0.41b | 4.36 ± 0.09e |
45 | B | 2 | 3.14 ± 0.15ab | 4.51 ± 0.05e |
15 | A | 4 | 3.09 ± 0.61ab | 4.69 ± 0.15de |
15 | B | 4 | 3.57 ± 0.06a | 4.63 ± 0.04e |
30 | A | 4 | 2.78 ± 0.14b | 4.65 ± 0.03e |
30 | B | 4 | 3.79 ± 0.34a | 4.49 ± 0.01e |
45 | A | 4 | 2.98 ± 0.41b | 4.44 ± 0.05e |
45 | B | 4 | 3.49 ± 0.25a | 4.56 ± 0.04e |
15 | A | 7 | 2.77 ± 0.28b | 4.77 ± 0.04d |
15 | B | 7 | 3.32 ± 0.47a | 4.68 ± 0.16e |
30 | A | 7 | 2.49 ± 0.14b | 4.82 ± 0.03d |
30 | B | 7 | 3.31 ± 0.33a | 4.50 ± 0.11e |
45 | A | 7 | 3.44 ± 0.12a | 4.43 ± 0.01e |
45 | B | 7 | 3.47 ± 0.13a | 4.50 ± 0.15e |
15 | A | 14 | 2.34 ± 0.74b | 4.89 ± 0.06d |
15 | B | 14 | 2.76 ± 0.04b | 4.68 ± 0.21e |
30 | A | 14 | 2.61 ± 0.26b | 4.77 ± 0.06d |
30 | B | 14 | 2.83 ± 0.55b | 4.83 ± 0.03d |
45 | A | 1 | 2.82 ± 0.31b | 4.82 ± 0.06d |
45 | B | 14 | 2.93 ± 0.44b | 4.77 ± 0.05d |
Efecto | Valor de p | |||
CP | 0.24 | < 0.01 | ||
I | < 0.01 | < 0.01 | ||
T | < 0.01 | < 0.01 | ||
CP x I | 0.12 | < 0.01 | ||
CP x T | 0.17 | < 0.01 | ||
I x T | 0.15 | 0.24 | ||
CP x I x T | 0.57 | 0.09 |
A= Lactobacillus sp, aislado de desechos de mango.
B= Lactobacillus B2.
a,b,c,d,e: Medias en la misma columna con diferente superíndice presentan diferencia significativa (p<0.05).
El pH fue afectado significativamente por los factores principales, nivel de cáscara de piña (CP), inóculo (I) y tiempo de fermentación (T); confirmándose las interacciones CP x I y CP x T (Tabla 3). Las mezclas sin fermentar presentaron los valores más altos de pH y al aumentar el nivel de CP hubo un descenso de dicho parámetro (p<0.05). En los ensilados se observó que al aumentar la producción de ácido láctico el pH disminuyó significativamente, obteniéndose los mejores valores de pH entre los días 2 y 7 de fermentación (Tabla 3), lo cual se debe a que las BAL alcanzan la cima de la curva de crecimiento. Sin embargo, la interacción CP x I mostró que a los 7 días del proceso el pH de los tratamientos con 15 y 30% de CP e inoculados con Lactobacillus B2 fue mejor que con Lactobacillus sp, lo cual también se observó de forma similar a los 14 días en los ensilados con 15% de CP. El pH de los ensilados fue afectado por la interacción CP x T durante los 0, 7 y 15 días del proceso (p<0.05). Sin embargo, entre 2 y 4 días de fermentación los valores de pH de los ensilados no presentaron diferencias significativas, independientemente del nivel de CP y del tipo de inóculo (p<0.05). Los tratamientos con 30 y 45% de CP a los 14 días de fermentación mostraron un pequeño aumento en el pH, lo cual estuvo relacionado con un descenso de 0.72 unidades porcentuales en la producción de ácido láctico. El incremento del pH se debió al efecto amortiguador de las proteínas del pescado y péptidos derivados de su hidrólisis (Ramírez-Ramírez et al., 2008; Ghaly et al., 2013), así como también a la alta cantidad de cenizas que aportan los huesos de los desechos de pescado (Tablas 2 y 4), puesto que las sales de calcio actúan como neutralizantes del ácido láctico de los ensilados durante su almacenamiento (Land et al., 2017) .
Sin embargo, los ensilados obtenidos en este estudio presentaron características sensoriales aceptables y sin mostrar signos de descomposición. Los valores de pH de los ensilados de este estudio concuerdan con el de otros reportes (Castillo et al., 2019; Ramírez-Ramírez et al., 2018), aunque resultaron superiores al de 4.2 obtenido para ensilado biológico de residuos del fileteado de tilapia (Gerón et al., 2007) .
Composición química
En la Tabla 4 se muestran los resultados de la composición química y DIVMS de los ensilados obtenidos a los 14 días de fermentación. El contenido de materia seca (MS) disminuyó significativamente al aumentar el nivel de CP, por lo cual los ensilados con 45% de CP presentaron el contenido más bajo de MS, independientemente de la cepa inoculante (p<0.05). Los ensilados con 15% de CP presentaron los valores más altos de MS (39.3%), a pesar de tener en su formulación un alto contenido de desechos de pescado (57%), cuyo porcentaje de humedad es alto (Tablas 1, 2 y 4). Lo anterior seguramente se debió por la adición de 15% de rastrojo de maíz, lo que también mejoró la consistencia de los ensilados. Los resultados de MS obtenidos concuerdan con los de otros reportes (Geron et al., 2007; Castillo et al., 2019; Ramírez-Ramírez et al., 2018). El nivel de CP y la interacción CP x I fueron significativos en el contenido de cenizas. Los ensilados con 15% de CP e inoculados con Lactobacillus sp. presentaron el contenido más alto (14.5%) de cenizas (p<0.05), sin embargo, los demás tratamientos presentaron una buena concentración de minerales, debido a que los desechos de pescado son una fuente importante de esos nutrientes Tablas (1 y 4). El contenido de cenizas obtenido es similar a los resultados de otras investigaciones (Castillo et al., 2019; Ramírez-Ramírez et al., 2018), aunque fueron inferiores a 18.7% reportado por Geron et al. (2007).
Cáscara de piña (CP) | Inóculo (I) | Materia seca (%) | Cenizas (%) | Proteína cruda (%) | Extracto etéreo (%) | FND (%) | FAD (%) | DIVMS (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
15 | A | 39.6±0.7a | 14.5±0.6a | 27.5±1.5ab | 6.0±0.7c | 39.7±3.3a | 22.1±0.9a | 76.8±1.7b |
30 | A | 35.1±0.5b | 11.7± 0.3b | 26.5±1.9b | 5.2±0.6c | 41.9±2.4a | 22.7±1.7a | 76.2 ±1.1b |
45 | A | 28.5±1.3c | 12.5± 0.5b | 26.7±0.9b | 5.7±0.5c | 32.1±0.7b | 17.9±1.6b | 82.6±0.5a |
15 | B | 39.0±1.4a | 12.8±0.2b | 29.7±0.8ab | 8.0±1.0b | 37.5±2.4a | 21.6±2.0a | 80.6±0.3a |
30 | B | 33.5±0.5b | 12.3± 1.4b | 27.8±3.0ab | 9.7±0.8a | 35.7±1.6b | 24.6±1.5a | 84.4±3a |
45 | B | 28.9±1.5c | 12.9±0.7b | 31.0±3.6a | 10.0±0.8a | 28.0±0.9c | 18.4±0.8b | 83.8±2.1a |
Efecto valor de p | ||||||||
CP | <0.01 | 0.01 | 0.369 | 0.021 | <0.01 | <0.01 | 0.03 | |
Inóculo | 0.26 | 0.51 | .028 | <0.01 | <0.01 | 0.39 | <0.01 | |
CP x Inóculo | 0.33 | 0.04 | 0.52 | 0.30 | 0.97 | 0.42 | 0.08 |
A= Lactobacillus sp., aislado de desechos de mango.
B= Lactobacillus B2.
a,b,c: Valores con letra distinta en cada columna difieren estadísticamente (p<0.05).
Los ensilados mostraron diferencia significativa en el contenido de proteína cruda debido al tipo de inóculo utilizado. Los ensilados con 45% de CP e inoculados con Lactobacillus B2 presentaron numéricamente el contenido de proteína cruda más alto (31%), pero estadísticamente el nivel de CP y el inóculo no produjeron cambios relevantes en la proteína cruda de los ensilados (Tabla 4). El contenido de proteína cruda de los ensilados obtenidos con 45% de CP y Lactobacillus B2 coincide con un 31.6% de ensilado biológico de desechos de tilapia (Geron et al., 2007), aunque fue superior a 28.08% de proteína cruda de ensilado biológico de desechos de pescado y mango (Ramírez-Ramírez et al., 2018); sin embargo, fue inferior a 35.42% reportado por Castillo et al. (2019) para ensilado biológico de residuos de pescado, melaza y yogurt. El extracto etéreo de los ensilados presentó diferencia significativa debido a los efectos principales. Al respecto, los tratamientos con 30 y 45% de CP e inoculados con Lactobacillus B2 mostraron el contenido más alto de lípidos (9.85%), lo cual es muy importante desde el punto de vista nutricional, ya que en ellos se encuentran ácidos grasos esenciales para la alimentación animal (Vidotti et al., 2011). Los resultados de extracto etéreo de este estudio son inferiores a los reportados por Geron et al. (2007) y Castillo et al. (2019); sin embargo, coinciden con los hallazgos de otro estudio (Ramírez-Ramírez et al., 2018). Los contenidos de FND y FAD disminuyeron al aumentar el nivel de CP. Aunque la CP es una buena fuente de fibra (Tabla 1), la tendencia en los resultados se debió a la adición de rastrojo de maíz en la fórmula, ya que los ensilados con mayor contenido de CP a la vez contenían menor cantidad de rastrojo de maíz y por tanto menos contenido de FND y FAD (Tablas 2 y 4). En ese sentido, los resultados son muy importantes, ya que los contenidos de FND y FAD en los forrajes están correlacionados negativamente con el consumo y la digestibilidad. Los porcentajes de FND y FAD obtenidos en los ensilados del presente estudio fueron superiores a los reportados por Ramírez-Ramírez et al. (2018).
Digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS)
Los valores de digestibilidad de componentes alimenticios son parámetros importantes para evaluar la formulación de las dietas y para determinar la utilización de un componente alimenticio (Ozyurt et al., 2017). Los valores de DIVMS de los ensilados presentaron un rango de 76.2 a 84.4% con diferencias significativas entre tratamientos debido a los efectos principales (p<0.05). Al aumentar el nivel de CP a 45% y con la adición de Lactobacillus sp., los ensilados presentaron un incrementó de 6.1 unidades porcentuales en la DIVMS para alcanzar 82.6% (p<0.05). Sin embargo, ese resultado fue estadísticamente igual al utilizar Lactobacillus B2, independientemente del nivel de CP (Tabla 4). En la producción de ensilado de pescado, las proteasas presentes en el medio ácido hidrolizan las proteínas en fragmentos más pequeñas, péptidos y aminoácidos, lo cual afecta a la digestibilidad total (Ghaly et al., 2013; Geron et al., 2007; Ramírez-Ramírez et al., 2016; Olsen y Toppe, 2017). El efecto del nivel de CP sobre el aumento en la DIVMS se debió probablemente a un aumento en la disponibilidad de nutrientes, lo cual estuvo relacionado con el descenso en las fracciones de fibra y por consecuencia incrementó la actividad microbiana ruminal. Así mismo, la adición de CP probablemente aumentó la actividad de la pepsina utilizada en el segundo paso de la prueba de digestibilidad, lo cual simula la digestión estomacal y por tanto la DIVMS de los ensilados aumentó. Las BAL son mejor conocidas como cultivos iniciadores debido a sus características metabólicas versátiles tales como actividad acidificante, actividad proteolítica y síntesis de bacteriocinas (Jini et al., 2011). En general, la DIVMS de los ensilados fue mayor con Lactobacillus B2 que con Lactobacillus sp., debido al mejor poder acidificante de Lactobacillus B2 y probablemente a una alta capacidad productora de enzimas digestivas. Los resultados de DIVMS obtenidos en este trabajo concuerdan con los de otros reportes (Ozyurt et al., 2017; Ramírez-Ramírez et al., 2018).
CONCLUSIONES
La inclusión de cáscara de piña en un 15 y 30% y Lactobacillus B2 causó la mejor acidificación de los ensilados a 7 días de fermentación. Sin embargo, a los 14 días todos los ensilados fueron estables y presentaron alto contenido de nutrientes. Además, el uso de Lactobacillus B2, independientemente del nivel de cáscara de piña produjo la más alta DIVMS de los ensilados. La producción de ensilados con desechos de pescado y cáscara de piña en combinación con melaza y rastrojo de maíz es una alternativa tecnológica sencilla, económica y amigable con el ambiente. Se recomienda realizar el escalamiento del proceso de producción y evaluar los ensilados en la alimentación de rumiantes.