Encapsulación de probióticos

Alternativa tecnológica para mejorar el cultivo de tilapia

Marcelo Fernando Valle Vargas, María Ximena Quintanilla Carvajal, Luisa Marcela Villamil Díaz, Ruth Yolanda Ruiz Pardo

• Editorial: Universidad de La Sabana
• Año: 2022
• ISBN del libro electrónico: 9789581206070
• Categoría: Negocios y empresa
• Categoría: Industria farmacéutica, biotecnológica y sanitaria

Con el propósito de incrementar la viabilidad de los probióticos durante su almacenamiento, inclusión en el alimento de los peces y extrusión, así como en el paso por el tracto gastrointestinal, se hace necesario el uso de técnicas para la protección de los probióticos en estos ambientes. Dentro de estas técnicas se encuentra la encapsulación. Varios estudios se han enfocado en la utilización de probióticos en la alimentación de tilapia, siendo las más comunes las especies de los géneros Bacillus y Lactobacillus. No obstante, los reportes de encapsulación de probióticos para tilapia son escasos. A partir de lo anterior, se espera que este libro contribuya en el ámbito académico, científico, industrial, económico, social y ambiental. En lo académico y científico, ya que con la información presentada se pueden generar ideas que conduzcan a la estructuración de proyectos de investigación que den como resultado la generación de nuevo conocimiento, junto con su apropiación y circulación. De este modo, podrá ser utilizado tanto en la acuicultura, especialmente en el cultivo de tilapia y peces continentales, como también en el desarrollo de futuras investigaciones con peces marinos, todo con el objetivo de mejorar la productividad, lo que podría generar mayores ingresos a los empresarios, oportunidades de empleo y bienestar social. Adicionalmente, al ser consecuentes con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, gracias a la reducción en el uso de antibióticos, se tendrá menor impacto ambiental.

1. Cultivo de tilapia en Colombia

Resumen

La tilapia es una especie originaria de los ríos africanos, introducida en Colombia con fines de repoblamiento y diversificación de especies ícticas cultivables a finales de los años ochenta. La tilapia y sus híbridos son peces con ventajas productivas, como alta resistencia a condiciones de cultivo adversas y reproducción y mantenimiento relativamente fácil. No obstante, se han reportado mortalidades y pérdidas económicas en el país y el mundo causadas por enfermedades de origen bacteriano, viral y parasitario. Con el objetivo de incrementar la productividad y sostenibilidad del sector piscícola, es necesario generar alternativas biotecnológicas como nuevos productos prebióticos, probióticos, inmunoestimulantes, vacunas, etc., que eviten el uso indiscriminado de antibióticos y sus potenciales efectos adversos en los peces, el ambiente y los consumidores.

Palabras clave: Antibióticos, enfermedades, Oreochromis niloticus, Oreochromis spp., tilapia.

Antecedentes de la llegada de la tilapia a Colombia

La acuicultura en Colombia se inició hacia 1938 con la introducción de la trucha arcoíris (O. mykiss), una especie exótica, con el fin de repoblar lagunas de aguas frías de la Región Andina. A finales de 1970, en búsqueda de diversificar las fuentes de ingreso de los pequeños productores campesinos, se introdujo una nueva especie exótica: la tilapia roja (Oreochromis spp.) y a principios de 1980 se iniciaron trabajos con algunas especies nativas, principalmente con la cachama blanca (Piaractus brachypomus) y la negra (Colossoma macropomum) (Meriño et al., 2013; Sanabria, 2012). Posteriormente, con el éxito de la producción acuícola nacional, que se consolidó principalmente en los años noventa, con el cultivo de tilapia roja o mojarra roja y la exportación de filete fresco, principalmente a Estados Unidos. La Autoridad Nacional de Acuicultura y Pesca (AUNAP) declaró especies domesticadas la tilapia nilótica o plateada (Oreochromis niloticus), la tilapia roja (Oreochromis spp.) y la trucha arcoíris (O. mykiss) para el desarrollo de la acuicultura, mediante la Resolución 2287 del 29 de diciembre del 2015. El cultivo de tilapia desde entonces ha mostrado índices de crecimiento favorables, que la señalan como una de las actividades pecuarias más promisorias de la economía nacional, en especial con los resultados de incremento productivo, que sumó 11.595 toneladas exportadas, lo cual generó ventas por el orden de los US$60 millones de dólares durante 2020, con un aumento de 65% respecto al año anterior, lo cual es destacable, dada la crisis económica y de salud desatada en el mundo por la pandemia de COVID-19 (Agronegocios, 2021).

Generalidades de la tilapia

Originaria de África y Medio Oriente, la tilapia es un pez teleósteo, del orden Perciforme perteneciente a la familia Cichlidae. Es un pez resistente a medios adversos, como bajas concentraciones de oxígeno disuelto, cambios de temperatura y salinidad y altas densidades de siembra. Naturalmente, se alimentan principalmente de fitoplancton y en estado juvenil también consumen larvas de insectos y aceptan perfectamente alimentos concentrados (MADR e INCODER, 2006). En Colombia las especies más cultivadas comercialmente son la tilapia roja (Oreochromis spp.) y la tilapia nilótica (O. niloticus) (Meriño et al., 2013). Uno de los grandes inconvenientes que presenta la tilapia en su cultivo es el temprano desarrollo de su sistema reproductor (a partir de los 2-3 meses de cultivo), lo cual causa una elevada producción de peces en los estanques, afecta negativamente el crecimiento y la conversión alimentaria y da como resultado una disminución en la productividad y rentabilidad de los cultivos. Por lo tanto, se recomiendan los cultivos monosexo (solo machos), ya que estos exhiben un mayor crecimiento que las hembras (MADR e INCODER, 2006). Estos cultivos monosexo se logran principalmente por procesos de reversión sexual mediante el uso de hormonas; no obstante, el uso de hormonas ha suscitado recientemente preocupaciones, ante efectos genotóxicos, desregulación de sistema inmune del pez, afectación del medio ambiente y ecosistemas acuáticos (Abo-Al-Ela, 2018; Sayed y Moneeb, 2015), además de posibles efectos adversos en la salud humana (Megbowon y Mojekwu, 2014; Mlalila et al., 2015). Existen alternativas al uso de hormonas para la reversión sexual en la producción de cultivos monosexo, tales como el sexado manual, la hibridación interespecífica, la producción de poblaciones YY, el tratamiento térmico y el uso de campos de pulso eléctrico; sin embargo, poco se ha estudiado cómo mejorar este método hormonal de reversión o la búsqueda de alternativas (Abo-Al-Ela, 2018).

La tilapia nilótica, también conocida como tilapia plateada, mojarra lora o mojarra plateada, es una especie filtradora de fitoplancton, cuyo comportamiento en cultivo es omnívoro, con fácil adaptabilidad a aguas salobres y alta resistencia a enfermedades, características que la convierten en una excelente especie para programas de fomento y extensión rural. Tiene buen crecimiento, superando los 800 gramos/año, con producciones superiores a 40 toneladas/hectárea/año en estanques; variedades mejoradas presentan cifras superiores, hecho que la hacen atractiva, especialmente para la producción de filetes destinados al mercado nacional o de exportación (MADR e INCODER, 2006).

La tilapia roja, también conocida como mojarra roja, mojarra cardenal o pargo rojo de agua dulce, es un pez resultante del cruce de varias especies del género Oreochromis provenientes de África e Israel. Esta especie tiene características particulares que la hacen muy atractiva para su producción, tales como ganancia de peso de 600 gramos/año, rendimientos de producción mayores a 600 toneladas/hectárea/año –cuando se utilizan sistemas de cultivo intensivos en jaula o jaulones–, tolerancia a amplios rangos de salinidad y facilidad para la obtención de filetes (MADR y DANE, 2014; MADR e INCODER, 2006).

Proceso productivo de la tilapia

En general, el proceso productivo de tilapia consta de tres etapas: prelevante o alevinaje, levante o preengorde y engorde; sin embargo, algunos piscicultores lo hacen en solo dos, uniendo el alevinaje con el preengorde. En la etapa de alevinaje, se siembran peces con pesos de 1-3 gramos y densidades de siembra de 30-50 peces/m², hasta alcanzar un peso final de 15-20 gramos durante 90 días. En este tiempo, se les suministra alimento del 45-40% de proteína en cantidades equivalentes al 8% de la biomasa (peso de los peces) y 4% al final, distribuido en seis o cuatro raciones diarias. En la segunda etapa, los alevinos con peso promedio de 20 gramos son distribuidos en los estaques en una cantidad de 12 peces/m², en donde permanecerán aproximadamente 2-3 meses, hasta alcanzar un peso promedio de 150 gramos. Por último, en el engorde, los peces de 150 gramos son distribuidos en los estaques de engorde con una densidad de 2-5 peces/m², en donde permanecerán aproximadamente 3-4 meses hasta obtener un peso final entre 420 y 460 gramos (MADR y DANE, 2014; MADR e INCODER, 2006). En la Tabla 1 se indican las características de las etapas del proceso productivo de la tilapia.

TABLA 1. ETAPAS PRODUCTIVAS DEL CULTIVO DE TILAPIA

* Basado en el peso de los peces a alimentar (biomasa).

Fuente: Adaptado de MADR e INCODER (2006).

El cultivo de tilapia en Colombia se da en estanques de tierra de manera semiintesiva, mientras que en los sistemas intensivos y superintensivos se utilizan jaulas y jaulones en cuerpos de agua artificiales, como embalses. En el cultivo en jaulas flotantes se usan cuerpos de agua poco profundos y con pocos recambios de agua, como es el caso de la represa de La Salvajina (cuenca del río Cauca) en Cauca, el embalse del Prado (cuenca del Magdalena) en Tolima y la represa del Guájaro (cuenca del río Magdalena) en Atlántico. El cultivo en jaulones flotantes está concentrado en el embalse de Betania en el Huila (cuenca del río Magdalena), debido a sus características particulares, como son el gran recambio de agua, pues por allí pasa la totalidad del río con profundidades mayores a 20 metros (Meriño et al., 2013). En el país, siete departamentos concentran el 74% de la producción piscícola nacional. En primer lugar, está Huila con el 37%, seguido de Meta (11%), Tolima (10%), Cundinamarca y Boyacá (6%), Antioquia (4%), Córdoba (3%) y Valle del Cauca (3%) (MADR, 2020).

Dado que este texto está enfocado en la encapsulación de probióticos para alimentación de tilapia, el proceso productivo y los sistemas de cultivo de tilapia son descritos de manera superficial, por lo que se recomienda revisar la literatura especializada (Meriño et al., 2013; Hortúa et al., 2013; MADR e INCODER, 2006; MADR y DANE, 2014; Gómez, 2014; FAO, 1993).

Enfermedades en el cultivo de tilapia

La tilapia se ha considerado como uno de los peces cultivados con mayor resistencia a las enfermedades. Sin embargo, las infecciones de origen bacteriano han causado mortalidades en condiciones de cultivo inadecuadas, como altas densidades de siembra, bajas temperaturas y baja calidad del agua, por exceso de desechos nitrogenados, escasa concentración de oxígeno disuelto, presencia de agentes tóxicos, a lo que se suma una inadecuada manipulación, malas condiciones de almacenamiento, el tipo y calidad del alimento. Todo esto puede perturbar el crecimiento y el sistema inmune de los peces, que a su vez se ve afectado por su pérdida del apetito, lo cual facilita la acción de bacterias oportunistas que causan enfermedades y generan finalmente la muerte (Huicab y Landeros, 2016).

En Colombia, el control sanitario de los cultivos acuícolas está a cargo del Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), que cuenta con el Programa de Protección Sanitario de las Especies Acuícolas, orientado a la implementación de las medidas sanitarias de prevención y control, para mejorar la producción y contribuir a la seguridad alimentaria con altos estándares de calidad e inocuidad. A nivel mundial, en la lista de enfermedades de declaración obligatoria emitida por la Organización Mundial para la Sanidad Animal (OIE), no se encuentran establecidas enfermedades para la tilapia (OIE, 2019), lo cual da facilidad para el sector productivo, en cuanto a las posibilidades de exportación sin medidas restrictivas por aspectos zoosanitarios; sin embargo, han sido reportadas a nivel mundial varias enfermedades producidas por bacterias, parásitos y virus (Dong et al., 2015; Chitmanat et al., 2016).

En el caso del cultivo de tilapia, los patógenos más reportados a nivel mundial son bacterias: Streptococcus agalactiae, Streptococcus iniae, Flavobacterium columnare, Aeromonas hydrophila, Francisella noatunensis y Edwardsiella tarda (Plumb y Hanson, 2011; Huicab y Landeros, 2016), parásitos: Trichodina spp., Ichthyophthirius sp., Piscinoodinium sp. y Eimeria sp. (Chitmanat et al., 2016; Pantoja et al., 2012) y los virus de tilapia del lago o lacustre, de la necrosis pancreática infecciosa, de la necrosis nerviosa, de la encefalitis de larvas de tilapia, de la necrosis infecciosa de bazo y riñón, y linfocistivirus (Machimbirike et al., 2019). Las principales enfermedades encontradas en los cultivos de tilapia son:

ESTREPTOCOCCOSIS. Considerada una enfermedad septicémica, con una tasa de mortalidad significativa, es causada principalmente por las bacterias S. agalactiae y S. iniae. Los peces infectados con estas bacterias exhiben síntomas clínicos similares, incluyendo letargo, nado errático, postura del cuerpo en forma de C, exoftalmia unilateral o bilateral y falta de apetito (Aquaculture Global Aliance, 2009). Se sabe que el tracto gastrointestinal es la principal vía de entrada de S. agalactiae en la tilapia (Iregui et al., 2016). En Colombia se reportó estreptococcosis por primera vez en 1999 en tilapia roja cultivada en jaulas y a partir de este momento continuaron los reportes en distintos sitios del país relacionados con pérdidas económicas (Pulido et al....