Localización

El estudio fue realizado en el laboratorio de Biotecnología de la Universidad del Cauca (Popayán), localizado a 2°45'08.91" y 3°50'70.45" LN, con altura de 1,733 m s. n. m., temperatura media de 19°C, precipitación de 1,800 mm anuales.

Material biológico

Se utilizaron 120 juveniles híbridos de cachama blanca con un peso promedio de 145 ± 3,0 g; los cuales fueron obtenidos de una piscifactoría local comercial. También se utilizaron vísceras blancas de aves de engorde (Gallus domesticus L) y de trucha (Oncorhynchus mykiss), las cuales fueron obtenidas de plantas de sacrificio locales, con el objetivo de garantizar el estado sanitario e inocuidad necesaria para la preparación del hidrolizado.

Esta investigación fue avalada por el Comité de Ética en Investigación Científica de la Universidad del Cauca, considerando que cumple con los estándares para este tipo de investigación (acta 6.1-1.25/009 del 18 mayo de 2018).

Preparación del hidrolizado

Para la preparación de los hidrolizados, se utilizó la siguiente matriz: hidrolizado de vísceras (HV) (80% de vísceras blancas de aves de engorde enteras + 20% de vísceras de trucha enteras). Las vísceras de trucha se adicionaron para aprovechar la capacidad enzimática que presentan y para facilitar el proceso de hidrólisis. A la matriz se le adicionaron 2,5% de ácido fórmico al 85% m/v, 0,25% benzoato de sodio como antifúngico y 0,1% butilhidroxitolueno (BHT) como antioxidante. Posteriormente, la matriz se homogenizó para iniciar el proceso de hidrólisis y se almacenaron en recipientes plásticos cerrados en proporciones de 40 kg con un espacio de cabeza del 30% durante 12 días a temperatura ambiente, tiempo en el cual finaliza la hidrólisis y se obtiene un producto estable química y nutricionalmente con un pH de 3,66, sin recuento de microorganismos, entre otras características (^{Perea et al. 2017}).

Obtención de concentrado proteico hidrolizado

Una vez elaborado el hidrolizado de vísceras (HV), se procedió a obtener el concentrado proteico hidrolizado de residuos animales (CPHRA). Para ello, el hidrolizado entero se sometió a secado en horno Binder a 60°C, durante 6 horas, para retirar el 50% de la humedad. Luego, se centrifugó a 4500 rpm durante 10 minutos con el fin de retirar la grasa sobrenadante, este procedimiento se realiza 2 veces. Una vez que se separó la grasa, se retiró de la parte proteica y se terminó de retirar la humedad mediante secado en horno a 60°C, durante 6 horas, lo que generó un producto con proteína cruda mayor al 50% y con grasa menor al 12%.

Caracterización nutricional

Se realizó el análisis proximal del CPHRA, HV y la matriz de vísceras de aves de engorde y trucha (VAT). Para el hidrolizado, la muestra fue tomada una vez terminada la hidrólisis y secado el producto. Se determinó el análisis proximal por los métodos ^{AOAC 1990} humedad, cenizas, extracto etéreo por gravimetría (934,01, 942,04 y 920,39), proteína cruda por el método ^{Kjeldahl (Kjeldahl 1883}).

Obtención de las dietas extruidas para la evaluación de la digestibilidad

Para la evaluación de la digestibilidad aparente de la inclusión de concentrado proteico hidrolizado de residuos animales en cachama blanca, se prepararon 4 dietas con el mismo contenido de proteína y energía digestible. Se utilizaron 4 dietas con los siguientes niveles de inclusión de CPHRA: 0% (control), 10%, 20% y 30%, como se presenta en la tabla 1.

Todas las materias primas (harina de pescado, torta de soya, harina de maíz amarillo, mogolla de trigo, harina de yuca, harina de trigo, aceite vegetal, entre otras) fueron pasadas por un tamiz de 425 μm, marcadas con Cr₂O₃ a razón del 1% del total formulado y homogenizadas en una batidora Simag SM-401 durante 40 minutos. Posteriormente, se realizó su extrusión a 123°C en un extrusor doble tornillo marca Hake Polylab. Los pellets obtenidos se secaron en horno Binder a 50°C, durante 2 horas, para disminuir la humedad hasta el nivel adecuado. Finalmente, el concentrado fue almacenado a temperatura ambiente en bolsas de polietileno para su posterior uso (^{Perea et al. 2017}).

Evaluación de la digestibilidad aparente de energía y nutrientes

Se determinó el coeficiente de digestibilidad aparente (CDA) de la materia seca, la proteína cruda, el extracto etéreo, la energía bruta y la absorción aparente de cenizas, calcio y fósforo. La cuantificación del óxido crómico de las heces y dietas experimentales se realizó por espectrofotometría de absorción atómica (^{Williams et al. 1962}). La digestibilidad de nutrientes se determinó a través de la ecuación 1, como lo plantea ^{Austreng (1978)}.

Los peces fueron distribuidos en tanques cilindro-cónicos con capacidad de 250 l de agua de volumen útil, provistos de termostatos para mantener la temperatura en 26°C, simulando la temperatura del agua de la piscifactoría donde se obtuvieron los peces. Se adicionaron 10 organismos en cada uno. Las heces fueron recolectadas una vez al día (7.00 h) por sedimentación durante 20 días. Las heces húmedas recolectadas se centrifugaron a 5000 rpm, durante 15 minutos. Posteriormente, se empacaron en bolsas de polietileno con cierre hermético y se almacenaron en un congelador a -18°C para su posterior análisis (^{Perea et al. 2011}).

Diseño experimental y análisis estadístico

Para la evaluación de la digestibilidad aparente, se utilizó un diseño completamente al azar, evaluando 4 tratamientos: 3 niveles de inclusión de CPHRA y la dieta control (sin inclusión de CPHRA). Cada tratamiento contó con 3 réplicas y cada réplica se tomó como 1 unidad experimental. Cada una de las variables determinadas fue analizada mediante la aplicación de un análisis de varianza (p < 0,05). Se utilizó el test de ^{Duncan (Duncan 1955)} para la comparación de la media, un valor de a < 0,05 se tomó como diferencia significativa para destacar las diferencias entre los tratamientos. Para ello, se empleó el programa SAS (Statiscal Analysis Sistem) versión 9,4.

Características físicas de los extruidos obtenidos

El alimento obtenido en el proceso de extrusión presentó 5 mm de longitud y 4,5 mm de diámetro. Asimismo, las dietas , T1 y T2 presentaron un peso promedio de 0,09 ± 0,02 g y humedad de 8,0 ± 0,10%, mientras que la dieta T3 presentó un peso promedio de 0,08 ± 0,02 g y humedad de 8,0 ± 0,12 % y 8%. Las dietas mostraron un comportamiento similar en el proceso de extrusión, la expansión fue la misma debido a que los pellets presentaron el mismo peso y flotabilidad mínima de 20 minutos.

La palatabilidad de las dietas no fue afectada por la inclusión del CPHRA, debido a que los peces consumían vorazmente las dietas; lo anterior, producto de la cantidad de aminoácidos libres y péptidos de bajo peso molecular presentes, los cuales tiene un efecto atractivo para los peces cuando este es incluido en el punto óptimo y en proporciones adecuadas. Algunos aminoácidos considerados con efecto estimulante son la cisteína, ácido glutámico, serina, glicina, alanina, prolina, metionina, arginina, valina y leucina, aminoácidos que han sido reportados como atrayentes, lo que explica su efecto estimulante en el consumo de alimento (^{Perea et al. 2018}; Ribeiro et al. 2017; ^{Sanches et al. 2019}; ^{Siikavuopio et al. 2017}).

Características nutricionales

El análisis proximal de la matriz VAT, HV y del CPHRA se presenta en la tabla 2, en la que se muestra que el contenido de los distintos nutrientes es de alto potencial nutricional para ser incluido en alimento concentrado para la cachama blanca, debido a la presencia de contenidos apreciables de proteína y lípidos de alta calidad. Cabe destacar que el HV presenta características nutricionales similares en comparación con la matriz VAT; es decir, alto contenido de lípidos y proteína. Al respecto, ^{Bringas-Alvarado et al. (2018)} y Carvalho et al. (2017) reportan un comportamiento similar para ensilado de tilapia (Oreochromis spp.) y proteína hidrolizada de pescado. Sin embargo, el contenido de extracto etéreo es alto, por lo que se convierte en una limitante para ser incluido en altos porcentajes en la dieta, esto hace necesario extraer una considerable cantidad de lípidos para, así, aumentar los niveles de inclusión de la materia prima o, en su defecto, disminuir la incidencia de efectos extracalórico generado por las grasas.

Debido a la extracción de lípidos, el CPHRA muestra menor contenido de extracto etéreo y mayor porcentaje de proteína y cenizas, lo cual mejora su potencial nutritivo y posibilita su mayor inclusión en la dieta. Resultados similares fueron obtenidos por ^{Prihanto et al. (2019)}, utilizando proteína hidrolizada de cabezas de pez Loro (Chlorurus sordidus), aunque los resultados de proteína (20,37 ± 2,33 %), grasa (3,92 ± 0,38 %) y cenizas (4,19 ± 0,66%) son inferiores a los obtenidos en el presente estudio, debido a la naturaleza de los subproductos. Diversos estudios reportan valores superiores a los obtenidos en el presente estudio para proteína de ave hidrolizada (6,43% de humedad, 78,18% de proteína, 8,11% de grasa) (^{Dos Santos et al. 2021}), harina de subproductos de ave (60,52% de proteína, 23,38% de grasa, 4,11% de cenizas) (^{Hekmatpour et al. 2018}); harina de subproductos avícolas (91,56% de materia seca, 68,50% de proteína cruda, 14,49% de lípidos crudos) (^{Ye et al. 2019}); en harina de subproductos avícolas fermentados (65% de proteína, 8,1% de extracto etéreo, 4,6% de cenizas) (^{Dawood et al. 2020}). En relación con lo anterior, es importante resaltar que la composición nutricional de las materias primas de origen animal depende de la naturaleza de los subproductos, la técnica de procesamiento y el método de extracción de los lípidos.

CDA de dietas con inclusión de concentrado proteico hidrolizado de vísceras

Los CDA de la materia seca de dietas con inclusión de concentrado proteico hidro-lizado de residuos animales estuvieron por encima del 93,68% (tabla 3). Debido a que el CPHRA es un producto obtenido a partir de residuos de origen animal con una cantidad considerable de nutrientes que pueden ser potencialmente aprovechados por el animal. Aun dependiendo del nivel de inclusión de CPHRA en la dieta (10% y 20%), no se presentan diferencias significativas en comparación con la dieta testigo que contiene harina de pescado. Diversas investigaciones en peces -en las que se avalúa la digestibilidad, el crecimiento, el aprovechamiento nutritivo, la retención de nutrientes y la utilización del alimento, entre otras- han reportado que los subproductos avícolas pueden aportar beneficios a estos organismos, sin indicios de efectos negativos (^{Dawood et al. 2020}; ^{Fontinha et al. 2021}; ^{Hekmatpour et al. 2018}). Estos resultados fueron superiores a los citados por Fontinha et al. (2021) quienes evaluaron dietas con inclusión 0%, 7,5%, 15%, 22,5%, 30% y 37,5% de harina de subproductos avícolas en juveniles de Sparus aurata, obteniendo CDA para materia seca de 80,7%, 81,4%, 79,4%, 74,5%, 75,2% y 73,8%, respectivamente. También fueron superiores a los obtenidos por ^{Hekmatpour et al. (2018)} al evaluar dietas con inclusión entre 0% al 55% de harina de subproductos avícolas en Sparidentex hasta, quienes obtuvieron CDA de 75,84% y 81,51%. De igual manera, superaron a los reportados por ^{Dos Santos et al. (2021)}, los cuales al evaluar la proteína hidrolizada avícola en Oreochromis niloticus obtuvieron 91,29% CDA. Además, ^{Davies et al. (2020)} evaluaron ensilado de pescado químico y biológico, y reportan CDA de 32,4% y 58% en Dicentrachus labrax.^{Soares et al. (2020)} obtuvieron mejores CDA de materia seca con proteína hidrolizada de subproductos avícolas e hígado de cerdo que con proteína hidrolizada de subproductos avícolas. Estas diferencias podrían estar dadas por la naturaleza de los residuos, los métodos de procesamiento y el origen de los subproductos.

El CDA de proteína fue superior al 83,12% (tabla 3). Los resultados fueron significativamente mayores para T1, T2 y T3, comparados con . Esto puede deberse al proceso de hidrólisis enzimática en el CPHRA. La autólisis o hidrólisis enzimática genera una ruptura de las proteínas, proporcionando cadenas polipeptídicas de diferente longitud y aminoácidos libres, los cuales son fácilmente absorbidos por el tracto gastrointestinal de la cachama blanca. Además, la hidrólisis puede aumentar tanto la solubilidad de las proteínas entre 15 a 30% y triplicar la velocidad de absorción. Así, se generan péptidos de bajo peso molecular y aminoácidos libres, se eliminan fracciones insolubles y se puede permitir el rápido aprovechamiento por los peces, a diferencia de los subproductos animales no hidrolizados (^{Chalamaiah et al. 2010}; ^{López et al. 2015}; ^{Dos Santos et al. 2021}).

Los resultados obtenidos para el CDA de la proteína en el presente estudio son inferiores a los reportados por ^{Dos Santos et al. (2021)} al evaluar la proteína hidrolizada avícola en Oreochromis niloticus (90,84%) y a los obtenidos por ^{Fontinha et al. (2021)}, quienes en juveniles de Sparus aurata reportaron CDA entre 89,7 y 92,8%. ^{Hekmatpour et al. (2018)} reportaron valores de CDA para proteína de 84,76%, 87,08% y 86,01% al utilizar dietas con 0, 15 y 25% de harina de subproductos avícolas en Sparidentex hasta, respectivamente.

Los CDA de extracto etéreo y energía no se vieron afectados negativamente por el reemplazo de harina de pescado por CPHRA. En ambas variables, el CDA fue estadísticamente mayor que la dieta control (ver tabla 3). Teniendo en cuenta el perfil de ácidos grasos aportados por el CPHRA, es posible decir que estos cuentan con una cantidad apreciable de ácidos grasos poliinsaturados, los cuales tienen mejor absorción que los ácidos grasos saturados que presentan los aceites vegetales de la dieta control (^{Davies et al. 2020}; ^{Fontinha et al. 2021}; ^{Perea et al. 2017}). Además, al bajar el pH, los lípidos se pueden emulsionar, facilitando la acción de la enzima lipasa, mejorando así la digestión y absorción de las grasas (^{Javaherdoust et al. 2020}). Sin embargo, diversos estudios demuestran que factores como la especie utilizada, la calidad de la materia prima y el método de procesamiento hacen que se presente una gran variabilidad en los CDA de los nutrientes. En este trabajo, se observó que se mejora el CDA de energía y extracto etéreo con inclusión de hasta un 30% de CPHRA. Resultados similares en el CDA de energía fueron citados por ^{Dos Santos et al. (2021)} al evaluar la proteína hidrolizada avícola en Oreochromis niloticus (87,29%), ^{Fontinha et al. (2021)} en juveniles de Sparus aurata (87,4%) y Davies et al. (2020) en ensilado de pescado químico y biológico en Dicentrachus labrax (73,4% y 77,3%). Resultados similares en CDA de extracto etéreo fueron presentados por ^{Hekmatpour et al. (2018)} al evaluar dietas con inclusión (0% al 55%) de harina de subproductos avícolas en Sparidentex hasta (85,67% y 93,33%). Estos concluyen que la inclusión, hasta un 25%, no genera efectos negativos en los peces.

Los CDA de cenizas, calcio y fósforo presentaron diferencias significativas entre los tratamientos: la dieta T2 (20% de inclusión de CPHRA) presentó los valores más altos para los CDA de cenizas y calcio, y para el fósforo fue T3 (30% de inclusión de CPHRA). Lo anterior quizá se deba a la utilización de ácidos orgánicos en el proceso de hidrólisis. La acidez genera mayor solubilización de los nutrientes y se mejora la absorción de los minerales (Lim et al. 2015).

Los resultados del presente estudio son similares a los citados por ^{Fontinha et al. (2021)}, al obtener porcentajes más altos en la absorción de fósforo en tratamientos con inclusión de harina de subproductos avícolas, en comparación con el control. ^{Hekmatpour et al. (2018)} concluyen que la absorción de calcio y fósforo mejora con la inclusión de hasta un 25% de harina de subproductos avícolas.