La industria acuícola, reconocida como el sector de producción de alimentos de más rápido crecimiento a nivel mundial, se enfrenta al desafío de encontrar soluciones nutricionales innovadoras y sostenibles. En este contexto, las levaduras han emergido como un recurso valioso, tanto en su forma integral como en suplementos para la alimentación animal, prometiendo mejorar la salud, el crecimiento y la eficiencia productiva de diversas especies acuáticas.
Alternativas Sostenibles a la Harina de Pescado
La búsqueda de alternativas a la harina de pescado en la alimentación de peces es una prioridad para la industria acuícola. La Universidad de Ciencias Agrícolas (SLU) en Suecia ha liderado experimentos con el uso de levadura en la alimentación de la trucha arco iris. Los resultados iniciales han sido prometedores, abriendo la puerta a su utilización en porcentajes controlados, ya que se ha observado que la superación de ciertos límites puede afectar negativamente los resultados. Factores como la temperatura del agua y el tipo específico de levadura también influyen en su efectividad.
Los salmónidos y otros peces carnívoros, como la trucha arco iris, requieren altos niveles de proteínas en su dieta para un crecimiento adecuado. Tradicionalmente, se han empleado harinas de soja y de pescado como fuentes proteicas principales. Sin embargo, investigadores de SLU están evaluando fuentes de proteínas más sostenibles, siendo la levadura cultivada en residuos de alimentos una opción prometedora. Esta levadura es rica en proteínas y, al no ser apta para el consumo humano directo, se convierte en un subproducto valioso para la acuicultura.
El investigador David Huyben del SLU ha estudiado el impacto de esta fuente de proteína en el crecimiento de la trucha arco iris. Sus estudios indicaron que no se observaron efectos negativos en los peces cuando hasta el 40% de la harina de pescado se reemplazó por levadura, manteniendo una absorción de proteínas similar. No obstante, al reemplazar el 60% de la harina de pescado, se detectaron signos de anemia en los peces, posiblemente debido al alto contenido de ADN y ARN en las células de levadura.
Huyben también investigó los efectos de alimentar a los peces con levaduras vivas o inactivadas, tanto en el crecimiento como en la flora intestinal. A una temperatura de agua de 11 °C, no hubo diferencias significativas entre los tipos de alimento. Sin embargo, el riesgo de efectos adversos parece aumentar con levaduras vivas en aguas más cálidas. Por ello, se recomienda el uso de levadura inactivada a temperaturas más altas. Adicionalmente, se constató que la especie de levadura utilizada también es un factor relevante, siendo Saccharomyces cerevisiae la más empleada en los experimentos.
Levaduras Probióticas y su Rol en la Salud Intestinal
La microbiota del tracto digestivo juega un papel crucial en la salud de los peces. Investigadores del Laboratorio de Microbiología y Probióticos del INTA, junto con colegas de la Universidad Autónoma de Chile y la Universidad Andrés Bello, llevaron a cabo un estudio científico publicado en Frontiers in Microbiology sobre levaduras probióticas en larvas de pez cebra (Danio rerio).
El objetivo principal del estudio fue determinar si las levaduras aisladas del tracto digestivo de peces de interés comercial poseían propiedades probióticas beneficiosas, como la estimulación de la maduración intestinal y la protección contra patógenos. En una primera etapa, se identificaron levaduras en 103 muestras de peces (salmónidos, corvinas y palometas) de diversas localidades de Chile. Se detectaron levaduras en el 85,4% de las muestras, identificándose 43 especies, de las cuales diez eran nuevas descripciones en el tracto digestivo de peces. Una alta proporción de estas levaduras producía enzimas hidrolíticas, que podrían ayudar en la digestión de dietas carnívoras.
En la segunda etapa, se evaluó el potencial probiótico de algunas de estas levaduras. Se determinó que las levaduras eran inocuas y capaces de colonizar el tracto digestivo de larvas de pez cebra, aunque la permanencia era específica para cada levadura. Utilizando el pez cebra como modelo de infección con Vibrio anguillarum (Va), se observó una alta mortalidad (más del 50%) a los 5 días post-desafío. Un 87% de las levaduras analizadas protegieron a los peces de la infección por V. anguillarum, aumentando su tasa de supervivencia hasta en un 40%.
La protección observada se asoció, en algunos casos, con una disminución de la concentración del patógeno y/o una reducción de la estimulación de moléculas inflamatorias. Es interesante destacar que, en peces sin microbiota (axénicos), donde la mortalidad por V. anguillarum fue mayor, las levaduras resultaron igualmente efectivas o incluso mejores para proteger y aumentar la supervivencia. Además, se identificaron levaduras capaces de estimular la maduración del tracto digestivo, evidenciado por el aumento en la actividad y expresión de la enzima fosfatasa alcalina y otros marcadores de maduración intestinal.
Estas levaduras, al provenir de los mismos peces, podrían adaptarse mejor a su hospedero y a las condiciones de cultivo en comparación con levaduras disponibles comercialmente. El estudio fue financiado por el proyecto Fondecyt N° 11110414.
Cómo gobiernan el cuerpo las bacterias: la microbiota
Propiedades y Mecanismos de Acción de las Levaduras Probióticas
La definición de probiótico, propuesta por la FAO y la OMS, se refiere a "microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio para la salud del huésped". Si bien las bacterias han sido las más estudiadas, en los últimos años se ha investigado el efecto beneficioso de ciertas cepas de levaduras.
Las levaduras forman parte de la microbiota intestinal de peces sanos. Estimulan el sistema inmune de los peces a través de compuestos presentes en su pared celular, como los β-glucanos y las manoproteínas, protegiéndolos de enfermedades infecciosas. Además, producen compuestos de alto valor biológico y nutricional, como proteínas, vitaminas, pigmentos, enzimas, ácidos nucleicos y poliaminas. La producción de poliaminas se ha asociado particularmente con la estimulación de la maduración del tracto digestivo de las larvas, lo que aumenta su tasa de supervivencia. Este efecto es vital, ya que la alta mortalidad larvaria puede ser un cuello de botella en la producción de juveniles, especialmente para nuevas especies acuícolas.
Investigaciones en el Laboratorio de Microbiología y Probióticos del INTA han identificado diversas especies de levaduras en peces marinos silvestres y de cultivo en Chile. La prevalencia de levaduras cultivables en el intestino de estos peces es alta (75% a 100%). Varios de estos aislamientos fueron caracterizados por su potencial probiótico, mostrando que la mayoría producían enzimas hidrolíticas (proteasas, glicosidasas, lipasas) que podrían contribuir a la digestión. Otras cepas demostraron capacidad para colonizar el tracto digestivo de larvas de pez cebra y protegerlas de la infección por Vibrio anguillarum.
En estudios recientes, se caracterizó la micobiota de la cobia (Rachycentron canadum), una especie con potencial acuícola, y se evaluó el potencial probiótico de levaduras aisladas de su mucosa intestinal. Se seleccionaron dos levaduras por su producción de enzimas hidrolíticas, poliaminas, capacidad de colonización, inocuidad y buena capacidad para formar biomasa. El efecto probiótico de estas cepas se confirmó en larvas de cobia alimentadas con alimento vivo enriquecido con estas levaduras, que presentaron mayor supervivencia en comparación con larvas no suplementadas o suplementadas con levadura de trucha arcoíris. Estos hallazgos subrayan el potencial de las levaduras como probióticos para mejorar la digestión y supervivencia de los peces en etapas tempranas de desarrollo, cuando su funcionalidad digestiva aún no está completamente desarrollada.
Aplicaciones Específicas de las Levaduras en Acuicultura
Saccharomyces cerevisiae en Acuicultura Simbiótica
El uso de levaduras en acuicultura simbiótica es relativamente reciente, centrándose mayormente en la alimentación de larvas y alevines. Sin embargo, su potencial está generando gran expectativa. Iniciativas como las de Bioaquafloc en Costa Rica (con camarones) y Ítaca Biofloc en México (con tilapia) han obtenido resultados extraordinarios al combinar cultivos de levaduras con fermentos de salvado de arroz y soya. Estos proyectos reportan tasas de crecimiento triplicadas, reducciones significativas en el factor de conversión alimenticia (FCA) en camarones, disminución de nitrógeno amoniacal total y efectos inmunoestimulantes.
Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), comúnmente utilizada en la producción de vino, cerveza y pan, está disponible comercialmente en formatos liofilizado o fresco. La levadura liofilizada, al ser deshidratada a baja temperatura, permanece viva pero inactiva, activándose al rehidratarse. Es rica en proteína altamente digestible y vitaminas del grupo B, lo que la hace ideal para estadios larvarios y de alevinaje. Además, ejerce efectos estimulantes sobre el sistema inmunológico de peces y crustáceos.
Estudios en salmones han demostrado que la inclusión de levaduras en la dieta mejora la supervivencia hasta en un 62%. En alevines de Orechromis niloticus, se ha observado una acción estimulante del sistema inmunológico. Experiencias con alevines de tilapia roja han indicado que la inclusión de un 2% de S. cerevisiae en la dieta genera mayores ganancias de peso, tasa de crecimiento y factor de condición.
Levaduras en la Alimentación de Camarones
Aunque su uso en camarones no está tan extendido como en peces, la acuicultura simbiótica ha impulsado la utilización de levaduras. Tradicionalmente, se conocía su efecto positivo en el crecimiento y la tasa de conversión alimenticia. Recientemente, la investigación se ha centrado en su acción inmunoestimulante. Dado que los camarones carecen de un sistema inmunológico específico y no pueden ser vacunados, la inmunoestimulación del sistema inmune no específico es crucial. Las sustancias estimulantes, como los β-glucanos presentes en la pared celular de las levaduras, juegan un papel importante. Estudios han demostrado una mayor resistencia de Penaeus monodon al virus de la mancha blanca (WSSV) y una mayor supervivencia de postlarvas de camarón alimentadas con β-glucano tras ser expuestas a este virus.
Manejo del Amonio y Promoción del Zooplancton
En sistemas de acuicultura simbiótica, donde el recambio de agua es mínimo, el control del amonio es fundamental. Las levaduras presentan una alta demanda de nitrógeno durante su proceso fermentativo, capturando amonio del agua. Este mecanismo ha sido descrito en el rumen de vacas alimentadas con S. cerevisiae y es aplicable en acuicultura.
Al añadir cultivos de levadura al agua, no solo se introduce la levadura, sino también el medio de cultivo, que suele ser un sustrato azucarado como la melaza. La melaza proporciona una fuente de carbono para bacterias heterótrofas y nitrificantes, permitiendo la asimilación del nitrógeno. La adición regular de cultivos de levadura ayuda a balancear la relación C:N en el agua y promueve la retirada de amonio por parte de otros microorganismos.
Otro beneficio de verter cultivos de levaduras es el aumento de la concentración de zooplancton. La levadura, como parte del plancton natural, sirve de alimento para rotíferos, copépodos y dafnias, ampliando la cadena trófica y proporcionando una fuente de alimento excepcional para camarones y peces. En acuicultura extensiva de camarón con tecnología simbiótica, se están obteniendo resultados espectaculares en este sentido.
Es importante destacar que el tipo y cantidad de levadura a aplicar dependen de factores como el TAN (nitrógeno amoniacal total) del agua, la aireación, la cantidad de fermentos de semolina de arroz y soya, y el tipo de acuicultura. Un especialista en acuicultura simbiótica debe evaluar estos factores. El uso de melaza en el cultivo de levaduras puede disminuir el oxígeno disuelto, por lo que es crucial la supervisión experta para evitar episodios de anoxia.
Levaduras como Prebióticos, Simbióticos y Postbióticos
Los prebióticos son componentes dietéticos no digeribles que promueven el crecimiento de bacterias beneficiosas en el tracto digestivo. Carbohidratos solubles como los fructooligosacáridos (FOS), galactooligosacáridos, inulina, mananooligosacáridos (MOS) y β-glucano actúan como prebióticos.
La pared celular de S. cerevisiae, compuesta principalmente por polisacáridos (β-glucano y MOS), es rica en estos compuestos. Los β-glucanos resisten la digestión y actúan interactuando con receptores de lectinas, desencadenando respuestas inmunitarias. La eficacia de los MOS y β-glucano como prebióticos puede variar según su estructura molecular, protocolos de administración, concentración y la especie objetivo.
Los simbióticos combinan probióticos y prebióticos para un efecto sinérgico, mejorando el crecimiento, la microbiota intestinal, las respuestas inmunitarias y la digestibilidad. Algunos estudios sugieren que los simbióticos superan la eficacia de los probióticos individuales. En la carpa común, un sinbiótico de FOS y S. cerevisiae aumentó el recuento de glóbulos blancos.
Los postbióticos engloban microorganismos no viables o sus productos metabólicos, ofreciendo efectos beneficiosos como la inmunomodulación, acción antiinflamatoria y propiedades antioxidantes. Los componentes de la pared celular de levadura, clasificados como parabióticos, mejoran el estado inmunológico a través de efectos locales y sistémicos.
LEVADURAS Y MICOTOXINAS
Las levaduras, en particular S. cerevisiae, también demuestran ser prometedoras en la mitigación de la toxicidad de micotoxinas en la acuicultura. Estudios han destacado la eficacia de S. cerevisiae para reducir el crecimiento de hongos productores de micotoxinas como A. flavus y A. parásitica.
La pared celular de levadura, en presencia de micotoxinas como la DON (deoxinivalenol), influye positivamente en el rendimiento del crecimiento, la inmunidad y las comunidades de microbiota intestinal en especies como el rodaballo. S. cerevisiae y los extractos de pared celular de levadura han mostrado mejoras en el crecimiento, la función hepato-renal y la capacidad antioxidante en tilapia del Nilo, rodaballo y salmonetes expuestos a aflatoxinas (AFB1).
El uso de levaduras como probióticos, prebióticos, simbióticos y para mitigar riesgos de micotoxinas ofrece una solución versátil para mejorar la salud y productividad de las especies acuáticas. Estos productos a base de levadura se alinean con el creciente énfasis en alternativas ecológicas y naturales a los antibióticos y productos químicos tradicionales en la industria acuícola, contribuyendo a su sostenibilidad y eficiencia.
Experimento Educativo: Hinchando un Globo con Levadura
Se puede realizar un experimento sencillo para demostrar la producción de dióxido de carbono a partir de la reacción entre levadura y ácido acético (vinagre). Este experimento, adecuado para fines educativos, ilustra el proceso de fermentación.
Materiales:
- Levadura (preferiblemente levadura química para este experimento específico)
- Vinagre
- Botellas de plástico
- Globos
- Embudo
Procedimiento:
- Introducir levadura en cada globo utilizando un embudo. Se puede usar levadura química para un efecto más rápido y visible en este contexto.
- Verter vinagre en la base de cada botella.
- Colocar un globo en la boca de cada botella, asegurándose de que esté bien sellado.
- Levantar el globo para permitir que la levadura caiga dentro del vinagre en la botella.
- Observar la reacción y el hinchamiento del globo debido a la producción de dióxido de carbono.
La levadura es un hongo microscópico unicelular capaz de descomponer materia mediante fermentación. En el caso de la levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae), transforma el azúcar en dióxido de carbono y etanol. Este gas es responsable de que la masa de pan se hinche y duplique su tamaño. Al hornear, la levadura muere por las altas temperaturas, pero el gas producido queda, resultando en panes ligeros y esponjosos.
Existen diferentes tipos de levadura:
- Levadura fresca o prensada: Húmeda, con alta actividad, pero corta caducidad. Requiere activación previa.
- Levadura seca: Deshidratada. Necesita ser reactivada con agua templada (41-43°C) para una óptima eficiencia.
- Levadura instantánea: Deshidratada de forma que forma gránulos que absorben agua rápidamente. Puede añadirse directamente a las masas sin rehidratación previa.
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