Aditivos alimenticios
Los aditivos alimenticios son substancias las cuales se adicionan en cantidades traza a las dietas o a los ingredientes de las dietas a) para preservar sus características nutricionales antes de alimentar (i.e. antioxidantes e inhibidores del crecimiento de hongos), b) para facilitar la dispersión de los ingredientes, el peletizado o granulado de los alimentos (i.e. emulsificantes, estabilizadores y aglutinantes) c) para facilitar el crecimiento (i.e. promotores del crecimiento, los cuales incluyen antibióticos y hormonas) d) para facilitar la ingestión del alimento y la aceptación del producto por el consumidor (i.e. estimulantes de consumo y colorantes alimenticios), o e) para suplir los nutrientes esenciales en forma purificada (i.e. vitaminas, minerales, aminoácidos, colesterol y fosfolípidos). Nos referiremos en este trabajo solamente a los aditivos más importantes en el alimento; preservativos, aglutinantes, estimulantes alimenticios y colorantes para el alimento. Para mayor información sobre promotores de crecimiento los lectores deberán referirse a NCR (1983) y Matty y Lone (1985); mientras que con respecto a aminoácidos, vitaminas y minerales puede ser referido a Tacon (1987).
4.1 Conservadores
Uno de los mayores problemas con los que se encaran los compuestos alimenticios animales es la susceptibilidad de los ingredientes alimenticios individuales y alimentos formulados a daños oxidativos (rancidez oxidativa) y ataque microbiano durante el almacenaje. Por ejemplo, en la ausencia de protección de antioxidantes naturales (i.e. ausencia de vitamina E, selenium, lecitina de soya, Bcaroteno activo) componentes de raciones alimenticias ricos en ácidos grasos poliinsaturados (i.e. aceites de pescado, harinas de pescado, salvado de arroz y algunas pastas de oleaginosas) estos son altamente propensos a la descomposición oxidativa la cual puede causar una reducción en el valor nutritivo de los lípidos constituyentes, proteínas y vitaminas (Rumsey, 1980; NCR, 1983; Bell and Cowey, 1985). En forma similar tanto las materias primas, como las raciones poseen un elevado contenido de humedad (15%); eso las hace propensas al ataque microbiano y a la descomposición con la consecuente pérdida del valor nutricional para animales no rumiantes y la perjudicial producción de micotoxinas (Chow, 1980; NCR, 1983; Jones, 1987). La Tabla 31 resume los principales antioxidantes y preservativos químicos utilizados en la industria manufacturera de alimentos para combatir el desarrollo de rancidez oxidativa e infestaciones microbianas durante el almacenamiento de materias primas agrícolas y raciones.
4.2 Aglutinantes
Los aglutinantes son substancias que son empleadas en los alimentos utilizados en la acuacultura para incrementar la eficiencia en los procesos de manufactura, para reducir el desperdicio y para producir dietas estables en el agua. Por ejemplo, aglutinantes tales como las bentonitas, lignosulfonatos, hemicelulosas y carboximetilcelulosa son usados primariamente dentro de las raciones alimenticias para incrementar la eficiencia del proceso de manufactura (i.e. durante el peletizado al reducir las fuerzas de fricción de la mezcla de alimentos a través de los dados y por lo tanto incrementando la producción por caballos de fuerza (HP) en los molinos o peletizadoras) y por la producción de un peletizado durable (i.e. al incrementarse la dureza del peletizado) evitando así la pérdida de materiales en forma de “finos” durante los procesos de peletizado, manejo y transportación. Los niveles de inclusión dietárica de estos agentes aglutinantes generalmente varían entre el 1 y 2% de la dieta seca (Reinitz, 1983; NCR, 1983).
Por contraste, para aquellas especies utilizadas en la acuacultura que poseen hábitos lentos de consumo y que requieren de masticar los alimentos externamente antes de la ingestión (i.e. camarones de agua dulce y marinos), es esencial que estos aglutinantes específicos sean usados para retardar la desintegración física del pelet o masa alimenticia dentro del agua hasta que la digestión sea completa.
Bajo estas circunstancias se requieren agentes aglutinantes dietáricos adicionales, así productos de plantas almidonosas (i.e. almidón de palma sagú, almidón de papa, harina de trigo o pan, arroz y maíz; el efecto de aglutinado se alcanza con el tratamiento de calor y la consecuente gelatinización del almidón), alginatos (i.e. sales del ácido algínico extraído de algas marinas), carrageninas, gomas de plantas (i.e. goma gua, goma de algarrobo, goma arábiga), agar, harina de trigo con alto contenido de gluten, quitosan, propilenglicol, alginato y gelatina (Foster, 1972; Heinen, 1981; Balazs, 1973; Meyers, Butler and Hastings, 1972; Pascual y Sumalangcay, 1981; Pascual, Bandonil y Destajo, 1978; Murai, Sumalangkay and Pascual, 1981; Viola, Gur y Zohar, 1986). Alternativamente, agentes aglutinantes tales como polimetilcarbamida (i.e. Basfin) y mezclas de urea-formaldehído/sulfato de calcio (i.e. Maxi-Bond) con propiedades de aglutinación dobles pueden ser usadas junto con peletizado a vapor (i.e. estos aglutinantes son activados por la inyección de vapor durante el peletizado; la reacción de condensación puede ser controlada durante el peletizado para dar la durabilidad requerida y la estabilidad en el agua). El nivel de inclusión dietárica de estos dos agentes aglutinantes es generalmente menor a 0.5 % de la dieta seca. Para el uso de dietas húmedas o semihúmedas el uso de alginatos o sal deberá ser mencionado. Los alginatos son agentes aglutinantes importantes, por su habilidad de producir dietas estables en el agua. Por otra parte estos materiales pueden ser utilizados en la fabricación de comprimidos húmedos o secos, utilizando la función de formar geles o soluciones altamente viscosas en la reacción con metales polivalentes tales como el calcio.
¹ Antioxidantes in vitro más importantes usados en alimentos completos para Acuacultura; el máximo nivel permitido por la U.S. Food and Drug Administration para BHA y BHT es 0.02 % del contenido de grasa y para etoxiquin 150 mg/Kg de alimento (NCR, 1983).
² Agentes antimoho más importantes usados en alimentos completos para Acuacultura c. 0.2-1.0 % dieta.
Consecuentemente en dietas que contienen ingredientes, como harina de pescado y proteína de pescado hidrolizada los cuales tienen un alto contenido de calcio soluble, el gelatinizado ocurre rápidamente durante la mezcla (desperdicio de pescado/ensilado de pescado en la preparación de dietas; Storebakken, 1985; Storebakken y Austreng, 1987). Sin embargo, para preparaciones de dietas secas el gelatinizado prematuro de la mezcla alimenticia antes de peletizar tiene que ser controlado por el uso de agentes secuestradores como polifosfatos de sodio.
El nivel dietárico de alginatos usados en las raciones alimenticias varía generalmente entre 0.5 y 5%, con el nivel de agentes secuestradores (normalmente el hexametafosfato de sodio) variando de 0.5 a 1.5 % dependiendo de la composición de la dieta. Para aquellas dietas que tienen un bajo contenido de calcio soluble para una formación adecuada de gelatinización por alginatos, se requerirá la adición de sales solubles de calcio como el sulfato de calcio, carbonato de calcio o fosfato de calcio (Heinen, 1981; Storebakken and Austreng, 1987; Meyers, Butler and Hastings, 1972). Alternativamente, las sales se pueden usar como un agente aglutinante de bajo costo por las combinaciones de basura de pescado cruda/humedad (1% de inclusión en la dieta).
La efectividad de los agentes aglutinantes individuales dependerá de una variedad de factores, incluyendo:​
Tabla 31. Antioxidantes usados comúnmente en alimentos y preservadores antimicrobianos
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Tamaño de partícula del alimento - la eficiencia del aglutinante y la durabilidad del pellet decrecen con el incremento del tamaño de partícula (Hastings, 1971; Viola, Gur and Zohar, 1986).
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Procesos de manufactura - La capacidad de aglutinar del almidón basado en los ingredientes alimenticios se incrementa con el tratamiento de calor y la gelatinización del almidón (Hilton, Cho and Slinger, 1981; Murai, Sumalangkay y Pascual, 1981; Hastings, 1971; Viola, Gur y Zohar, 1986).
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Diámetro del pellet y grosor del dado - La deficiencia de aglutinado se incrementa con la reducción del tamaño del pellet y se incrementa con el grosor del dado (Viola, Gur and Zohar, 1986).
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Composición de la dieta - “Los alimentos bajos en fibras presentan poco campo de extrusión en un dado de pellets. Ingredientes con alto contenido de grasas y lubricantes grasosos añadidos al alimento durante la extrusión, limitan el trabajo de compresión en el dado para formar un pelet sólido. Los pelets que están formados con poca compresión se rompen fácilmente con el manejo y cuando se humedecen. Las grasas que se añaden también cubren la superficie de las partículas de carbohidratos en el alimento, previniendo la gelatinización propia de los almidones durante los procesos de acondicionamiento con vapor y extrusión. Los ingredientes que repelen el agua o que contienen poco material gelatinizable (cascarilla de arroz y avena, alfalfa, huesos y subproductos de animales) debilitan un pelet. Ellos también a menudo son esponjosos o elásticos y después de ser forzados a pasar a través de los hoyos de los dados, tienden a expandirse en un alimento suave y laxo. Algunos ingredientes contienen grandes componentes los cuales son duros y son difíciles de moler y proporcionan poco o ningún poder aglutinante. Las cascarillas de arroz y avena, huesos de los subproductos animales, el ectodermo de los dientes del maíz, dentro del pelet y sus apariciones a través de la pared del pelet, hacen de este último blanco para la entrada de humedad y ruptura durante el manejo. Ingredientes higroscópicos como sal, azúcar, melazas y urea, permiten también la entrada del agua en el pellet. Estos materiales elevan el contenido de humedad de los pelets almacenados a un nivel que los suavizan antes de ser usados en el agua” (Hastings, 1971).
4.3 Alimentos estimulantes
El máximo beneficio de los alimentos solamente puede ser alcanzado si el alimento proporcionado es ingerido. Un entendimiento en el comportamiento de la alimentación de los peces o camarones es, por lo tanto, esencial. La dieta presentada debe tener la correcta apariencia (i.e. tamaño, forma y color), textura (i.e. duro, suave, húmedo, seco, rugoso o liso) densidad (flotabilidad) y atracción (i.e. olor o sabor) para despertar una respuesta alimenticia óptima (Mackie y Michel, 1985; Meyers, 1987a; Heinen, 1980). Sin embargo, la importancia relativa de estos factores individuales dependerá de si las especies de peces o camarones en cuestión son principalmente organismos que se alimentan por medio de la visión o por medio de quimiorreceptores. Por ejemplo, aunque los peces marinos mantenidos en cautividad generalmente se atienen a la visión para localizar su alimento también confían en los quimiorreceptores localizados en la boca o en apéndices externos como los labios, barbelas y aletas; de esta manera, los alimentos son cuidadosamente seleccionados antes de la ingestión. Una situación similar también existe con camarones marinos y langostinos de agua dulce. Por lo tanto, el uso de estimulantes en las dietas de las especies cultivadas es esencial para causar una aceptable y rápida respuesta de alimentación. La importancia práctica de los atrayentes alimenticios y la palatabilidad en las dietas es particularmente crítica durante el cambio de alimento de las larvas de peces marinos de una dieta viva a un alimento inerte. De la misma manera, se han hecho intentos para reemplazar la harina de pescado de dietas prácticas para peces por recursos proteínicos no convencionales de una naturaleza ajena, en donde el problema por la textura y la palatabilidad de las dietas viene a ser aún más grande. Además, debido al uso de estimulantes y con el fin de aumentar la palatabilidad de los alimentos, el período de tiempo en el cual los alimentos pueden permanecer en el agua puede ser reducido, minimizando por este hecho el lavado de nutrientes.
Se pueden considerar dos tipos de estimulantes alimenticios para uso en la acuacultura; ingredientes que provienen de recursos naturales los cuales exhiben atrayentes o propiedades estimulantes alimenticias, o el uso de derivados químicos o sintéticos los cuales son responsables de las propiedades atrayentes de los ingredientes naturales. Por ejemplo, los ingredientes naturales que se han encontrado que imparten propiedades atrayentes específicas para camarones y peces marinos, incluyen a la harina de calamar, carne de mejillón, harina y desechos de camarón, carne de almejas, lombrices marinas poliquetas, gusanos de sangre, ciertas lombrices oligoquetas terrestres, aceite de peces marinos, harina de pescado, solubles de pescado, hidrolizados de proteína de pescado, hidrolizados de proteína de soya (Meyers, 1987a; Heinen, 1980; Apelbaum, 1980; Staford, 1984; Tacón, 1983; Harada y Matsuda, 1984; Fuke, Konosu e Ina, 1981; Cadena Roa et al., 1982; Harada, 1985; Mackie y Mitchell, 1985; y Shewbart, Mier y Ludwig, 1973). Las substancias purificadas o sintéticas que se han encontrado que actúan como estimulantes alimenticios incluyen mezclas de L-aminoácidos (particularmente mezclas de aminoácidos que contienen glicina, alanina, prolina e histidina: Salmónidos - Adron y Mackie, 1978; Mearns, 1986; Anguilas - Takeda, Takii y Matsui, 1984; Takii et al., 1986; Lobina marina europea -Mackie y Mitchell, 1985; Cola amarilla - Harada y Matsuda, 1984; Camarones marinos - Deshimaru y Yone, 1978 y posiblemente el langostino de agua dulce - Farmanfarmaian et al., 1979); mezclas de L aminoácidos y la amina cuaternaria glicina betaína (camarones marinos - Meyers, 1987a; Car, 1978; lenguado europeo - Mackie y Mitchell, 1985; Cadena Roa et al., 1982; Metalier, Cadena - Roa y Person - Le Ruyet, 1983; Aleta amarilla - Harada y Matsuda, 1984), los nucleósidos inosina e inosina – 5 monofosfato (Turbot - Mackie y Mitchell, 1985; Person - Le Ruyet et al., 1983; Aleta amarilla - Mackie y Mitchell, 1985), el nucleótido uridina -5 monofosfato (Anquila-Takeda, Takki y Matsui, 1984) y el hidrocloruro de trimetil amonio (Langostino de agua dulce - Costa Pierce y Laws, 1985). Recursos adecuados de betaína y bases de nucleótidos solubles incluyen mejillones, poliquetas, calamar, desperdicio de camarón y agua del lavado del camarón, los productos de peces, poliquetos, respectivamente (Meyers, 1987a; Heinen, 1980). La figura 4 muestra los efectos de varios estimulantes alimenticios potenciales en la toma de alimento de trucha alimentados en dieta alimenticia blanda a base de soya.
Notas:
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Composición de la dieta basada en soya: Harina de soya (extraída por hexano) 35 %, harina de pescado blanca (Islandesa) 27%, soya: aceite de pescado (1:1) 7%, harina de carne 4%, harina de carne y hueso (10%), levadura de cerveza 5%, maíz (expandido) 5%, *middlings* 5%, premezcla de vitaminas y minerales 2% (dieta contenido 45% de proteína, 10.5% de lípidos).
Extracto de camarón en spray - 100 gramos de camarón seco llevados a 350 ml de agua, remojado por una noche, 150 ml del supernadante decantado y 100 ml esparcidos sobre 2.5 kilogramos de la dieta seca con un aspersor de aire y los pellets fueron secados hasta una humedad del 10%.
Aromatizante de carne - H y R Nr 94830 Haarmann y Reimer, GmbH; aroma seco natural Aroma de carne asada. Aroma de p “Maggi” - proteínas vegetales hidrolizadas Nestlé, más sabores e hierbas. Aroma de pescado - pescado seco - de, Saborizantes alimenticios Incorp.
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​Vinasa. Producto concentrado que se obtiene después de la fermentación y destilación de las melazas de remolacha, Zuid Nederlandse Spiritus Fabrick (recurso rico en betaína).
Toma de alimento a saciedad comparada con una dieta control de soya (o)
Figura 4. Efecto de diferentes suplementos dietáricos sobre la ingestión de alimento a saciedad de la trucha arco iris alimentadas con raciones a base de harina de soya (Tacón, 1983)
4.4 Colorantes alimenticios
Los colorantes alimenticios son substancias que son adicionadas en cantidades traza a una dieta o mezcla alimenticia para facilitar su ingestión (a través del incremento de la visibilidad de las partículas alimenticias) o para impartir una coloración deseada en la carne de los peces o camarones cultivados por ejemplo, Dendrinos, Dewan y Thorpe (1984) fueron capaces de incrementar la eficiencia de alimentación de larvas y postlarvas de la platija (Solea solea) al teñir nauplios de Artemia salina con diferentes colorantes alimenticios (la tinción fue alcanzada al mantener los nauplios en una solución de .5% (v/v) del alimento y la tina por un período de 48 horas) de esta manera se incrementa el contraste de percepción del alimento en relación a la iluminación del fondo (vea la Figura 5). En la Tabla 32 se enlistan los colorantes alimenticios dietáricos permitidos en el Reino Unido (MAFF, 1973).
Figura 5. Efectos de la tinción de nauplios de artemia salina con diferentes colorantes alimenticios sobre la eficiencia alimenticia de larvas de platija en tanques de vidrio (Dendrinus et al., 1984)
Tabla 32. MAFF (1973) Colorantes Alimenticios Permitidos¹
¹ Colorante significa cualquier sustancia, otra diferente a un ingrediente básico alimenticio, la cual es adicionada a la mezcla del alimento, con el único propósito de impartir color al alimento o al producto animal, pero no incluye substancias las que se adicionan al alimento con el propósito de declarificarlo para llenar los requisitos de alimentación animal (MAFF, 1973).
Figura 6. Estructura de algunos carotenoides importantes
Por ejemplo, en países escandinavos (i.e. Noruega), las harinas de desperdicio de camarón son comúnmente usadas como recursos naturales de carotenoides dentro de los alimentos comerciales para salmónidos (Hildingstam, 1966). En aquellos países en donde el material natural que contiene los carotenoides se encuentra limitado a una producción baja, los carotenoides producidos artificialmente deberán ser adicionados a las raciones: así la disponibilidad de cantaxantina viene a ser el recurso de pigmentación predominante para peces salmónidos en el Reino Unido. Si bien estos pigmentos microbianos industrialmente producidos son costosos, usualmente imparten la misma coloración visual que los recursos naturales de astaxantina y como son un polvo seco se puede incluir dentro de los alimentos en niveles controlables. Dentro del Reino Unido las cantaxantinas (en la forma carofila roja) son añadidas rutinariamente a los alimentos de salmónidos a un nivel dietárico de 50 a 100 mg de carotenoides por kilogramo durante un período de alimentación de dos a tres meses antes de la cosecha o de la resiembra. Sin embargo, el éxito de los programas de pigmentación dependerán de una variedad de factores, incluyendo: del recurso del pigmento y
Tabla 33. Contenido de Carotenoides de diferentes productos animales y plantas (todos los valores están expresados como mg carotenoides/kg de producto seco por peso)¹
¹ Datos obtenidos de NCR (1983), Simpson, Katayama y Chichester (1981); Choubert (1979); Choubert y Luquet (1983), Ibrahim, Shimizu y Kono (1984) y Foss et al., (1984).
por el naranja. La estructura química de algunos carotenoides importantes se muestra en la Figura 6. Por otro lado, animales entre los que se encuentran los peces y camarones se cree que son incapaces de sintetizar carotenos de novo, algunas especies utilizadas en acuicultura (i.e. crustáceos, peces omnívoros/herbívoros) son capaces de transformar los carotenoides ingeridos tales como B-caroteno y depositar los productos finales resultantes, usualmente astaxantina en sus tejidos (Simpson y Chichester, 1981; NCR, 1983). En contraste las especies carnívoras de peces tales como salmónidos y brema marina roja se cree que son incapaces de la transformación de carotenoides; el carotenoide
Un factor importante que gobierna la aceptación del consumidor y el valor del marcado de muchas especies de peces y camarones, es el color rosado o rojo de su carne o exoesqueleto después de haber sido hervidos. En el hábitat natural, esta coloración es derivada de la ingestión de pigmentos carotenoides que se encuentran en los invertebrados que sirven de alimento a estos organismos; la característica de la coloración rosada de los salmónidos y la roja de la brema marina, así como el color rojo del exoesqueleto hervido de los crustáceos es principalmente debido al pigmento carotenoide astaxantina (Johnson, Conklin y Lewis, 1977; Ibrahim, Shimizu y Kono, 1984). Los pigmentos carotenoides representan un amplio grupo de pigmentos polienicos, los cuales varían en coloraciones del amarillo al rojo pasando
ingerido es depositado en su estado inalterado dentro de los tejidos del cuerpo (Simpson, 1979; NCR, 1983; Ibrahim, Shimizu y Kono, 1984). Debido a que en las granjas intensivas de cultivo de peces y camarones no hay acceso al alimento vivo que contienen la pigmentación de carotenoides en forma natural, es necesario fortificar el alimento práctico con ingredientes ricos en carotenoides (i.e. subproductos de animales marinos como desperdicios de camarón, aceites de crustáceos y peces, levaduras y algas marinas (Tabla 33) o con preparaciones purificadas de carotenoides (i.e. polvos de cantaxantina) si el acuicultor tiene que alcanzar un producto a nivel de mercado con una pigmentación en el cuerpo de los peces determinada.
concentración, del tiempo de alimentación y continuidad de alimentación de la dieta pigmentada, tamaño de los peces o camarones, temperatura del agua, estado de desarrollo de los peces y camarones (i.e. madurez sexual), estado hormonal del animal, forma química de los carotenoides, régimen de fotoperiodo, lípidos dietáricos/concentración de emulsificantes, y la disponibilidad de alimento natural vivo (Johnson, Conklin y Lewis, 1977; Foss et al., 1984; Torrisen et al., 1981; Torrisen, 1985; Choubert, 1979, 1986; Choubert y Luquet, 1983). Además de la función de los carotenoides en la pigmentación del músculo y como recurso dietárico de provitamina A, estos compuestos pueden jugar otras funciones biológicas importantes dentro del cuerpo del animal (para revisión ver a Choubert, 1986; Herbert y Erdman, 1982; Peto et al., 1981 y Tacón, 1981).