Campo de la invención La presente invención pertenece al sector de la acuicultura, específicamente a composiciones alimenticias de múltiple funcionalidad para el cultivo de organismos acuáticos.

Antecedentes de la invención

El cultivo de crustáceos y otros animales acuáticos para la industria alimenticia es de suma importancia a nivel mundial, ya que permite satisfacer la creciente demanda que las ya estresadas fuentes naturales de los mismos no alcanzan a suplir. Sin embargo, esta actividad económica requiere del tratamiento adecuado de agua para minimizar los contaminantes de los efluentes y de alimentos apropiados para los organismos cultivados.

Las composiciones alimenticias para el cultivo de organismos acuáticos (tales como crustáceos y otros animales) tienen como principal objetivo suplir, en forma directa, las necesidades nutricionales de los mismos. Los componentes de estas formulaciones deben ser específicos, adecuados y balanceados para cada etapa de crecimiento, dado que los requerimientos nutricionales varían a medida que crecen los organismos.

El mercado ha respondido a estos requerimientos con composiciones alimenticias que suplen las necesidades nutricionales de los organismos, enfocándose principalmente en sus requerimientos energéticos. Para ello, en muchos casos, emplean como materias primas fuentes de carbono y nitrógeno muy sofisticadas que aumentan de manera considerable los costos de producción y cultivo. Adicionalmente, muchos productos tienen contenidos elevados de nitrógeno que favorecen la proliferación de microorganismos que degradan rápidamente la calidad del agua y ponen en peligro la vida misma de los organismos cultivados, obligando a realizar recambios de agua en los cultivos en ciclo abierto o en su defecto, a someter el agua a tratamientos intensivos en los cultivos en ciclo cerrado.

En el documento WO2008084074 se describe una composición alimenticia para el cultivo de organismos acuáticos sensibles, especialmente en la etapa larvaria o juvenil, cuya fuente de proteína es pescado e incluye compuestos antioxidantes, pero la fuente de minerales no comprende compuestos de alta biodisponibilidad. La formulación allí descrita es muy útil para la alimentación directa de los organismos, más no como precursora de bioalimento.

De otra parte, el documento WO2004/043139 divulga una formulación para alimentar rotíferos, camarones, moluscos y crustáceos, en donde la fuente de proteína proviene principalmente de algunas levaduras, macro y microalgas de diferentes especies y también incluye agentes probióticos.

La patente US8257763B2 describe un proceso para producir alimentos para piscicultura que incluye una variedad de materias primas que tienen como fuente de proteína harinas de pescado, animales y vegetales. El proceso incluye la adición de aglutinantes para emulsificar los lípidos y con ello liberar gradualmente las proteínas y demás componentes al contacto con el agua de cultivo. El documento también divulga una composición en la que se incluyen aditivos como minerales, vitaminas, enzimas y pigmentos.

La patente US7063855B2 divulga una composición para el cultivo de organismos depredadores como rotíferos, artemia, crustáceos, moluscos, entre otros, que tiene un alto contenido de fosfolípidos y ácidos grasos provenientes de harinas de pescado. Se describe también el proceso de producción de la composición, incluyendo los pasos de enriquecimiento, adición y separación de triglicéridos, para obtener fracciones altas de fosfolípidos de hasta el 50%. El estado de la técnica divulga diferentes composiciones para la alimentación de crustáceos y otros animales acuáticos, sin embargo, no revela composiciones que permitan la alimentación directa de los organismos y a su vez, que promuevan la proliferación de proteína viva para la alimentación primaria del organismo cultivado.

De esta forma, existe la necesidad de desarrollar composiciones alimenticias a partir de materias primas de bajo costo que proporcionen una alimentación balanceada y una adecuada disponibilidad de nutrientes, que ayude en el mejoramiento de la calidad microbiológica y fisicoquímica del agua de cultivo, con un alto rendimiento y cuyos efectos perduren en todas las etapas del crecimiento de los organismos acuáticos.

Breve descripción de la invención

La presente invención proporciona una composición alimenticia de múltiple funcionalidad que comprende fuentes de carbono y nitrógeno, fuentes de antioxidantes y minerales, de gran utilidad en procesos de cultivo de organismos acuáticos. La invención también contempla un método para cultivar organismos acuáticos que comprende incorporar dicha composición en el cultivo antes de la siembra inicial de las postlarvas y/o a lo largo de la etapa de crecimiento.

Descripción detallada de la invención

La invención corresponde a una composición alimenticia de múltiple funcionalidad que comprende fuentes de carbono orgánico y nitrógeno orgánico, antioxidantes y antibióticos de origen natural y minerales. Las composiciones de la invención son útiles para el cultivo de organismos acuáticos tales como algas, fitoplancton, zooplancton, rotíferos, copépodos, artemia, crustáceos, cefalópodos y moluscos.

Para efectos de la presente invención, la expresión "composición alimenticia de múltiple funcionalidad" se refiere a composiciones alimenticias que tienen las capacidades de: ser precursoras de bioalimento (v.g. plancton), presentar acción fertilizante, presentar acción reguladora de pH y, adicionalmente, aportar varios nutrientes de origen natural para la alimentación de organismos acuáticos, permitiendo así incrementar la productividad primaria y secundaria benéfica para el ambiente acuático donde se crían y se desarrollan dichos organismos. El término "bioalimento" hace referencia a alimento vivo, el cual puede incluir microrganismos, fitoplancton, zooplancton, entre otros, y que es consumido naturalmente por los organismos acuáticos cultivados.

La composición alimenticia de la invención se puede producir mediante operaciones de molienda, extracción y reducción de tamaño de partícula de las fuentes dietéticas a partir de desechos marinos, residuos agrícolas y agroindustriales tales como: harina de pescado, harina de torta de soya, harina de productos secundarios de aves, harina de semillas de algodón, harina de cascarilla de algodón, harina de cascarilla de arroz, harina de cascarilla de sorgo, harina de cascarilla de trigo, harina de hueso, harina de carne, harina de desechos de caracol, harina de desecho de cangrejo, harina de desecho de langosta, tierra diatomea, fuentes de calcio de origen biológico y rocas con minerales (arrecifes).

Las fuentes de carbono orgánico y nitrógeno orgánico (C y N orgánico) de la composición alimenticia de la invención, son principalmente residuos agrícolas y agroindustriales de harina, desechos marinos, desechos de la crianza y sacrificio de animales, desechos de la industria cervecera y harinas procesadas y no procesadas. En una modalidad preferida, la fuente de C y N orgánico en las composiciones alimenticias de la invención es guano de ave de corral, desperdicios de levadura, estiércol, harina de soya y harina de pescado. La concentración de las fuentes de C y N orgánico en las composiciones alimenticias de la invención puede estar entre el 60% y 90% p/p, preferiblemente entre el 65% y 80% p/p y aún más preferiblemente entre el 75% y 80% p/p.

Los minerales pueden ser de origen natural o de origen biológico. Entre los minerales de origen natural se pueden encontrar: sílice negra, carbonato de calcio, roca fosfórica, sales marinas, rocas con minerales (arrecifes), tierras de diatomeas, entre otros; en tanto que los de origen biológico son: sílice biológica, carbonato de calcio biológico, entre otros. En una modalidad preferida de la invención, los minerales en las composiciones alimenticias de la presente invención son carbonato de calcio biológico, roca fosfórica, sñice negra y sñice biológica. La concentración de los minerales en las composiciones de la invención puede estar entre 5% y 30% p/p, preferiblemente entre el 15% y 20%.

Los "agentes antioxidantes", también llamados "antioxidantes", evitan la degradación de algunos de los componentes de la composición y también mejoran las propiedades organolépticas de los organismos cultivados. Entre los antioxidantes se pueden mencionar carotenos, betacarotenos, xantofilas, xantinas, astaxantinas, algas marinas, entre otros. En una modalidad preferida, los antioxidantes son carotenoides, xantofilas, xantinas y sus mezclas. La concentración de los antioxidantes en las composiciones de la invención puede estar entre el 0,1% y 10% p/p, preferiblemente entre el 1% y 5%.

Los antibióticos inhiben la proliferación de microorganismos dañinos al organismo cultivado y a las aguas donde éste se desarrolla, mejorando las características microbiológicas de ambos, controlando los niveles de oxígeno disuelto, el perfil microbiológico y otras propiedades fisicoquímicas. Entre los antibióticos se pueden mencionar carvacrol, alicina, extracto de algas phaeophytas, oleuropeina, curcumina, entre otros. En una modalidad preferida, los antibióticos son carvacrol, extracto de algas phaeophytas, oleuropeina y sus mezclas. La concentración de los antibióticos en las composiciones de la invención puede estar entre 0,1% y 10% p/p, preferiblemente entre el 1% y 5%.

En una modalidad preferida, la composición alimenticia de la invención tiene los componentes y rangos indicados en la Tabla 1.

Tabla 1

COMPONENTE Rango de Concentración % p/p

Sílice biológica 3,0 -7,0

Sílice negra 1,0 - 4,0 Carbonato de calcio biológico 3,0 -7,0

Roca fosfórica 2,0 - 6,0

Sales marinas 1,0 - 4,0

Harina de soya 2,0 - 10,0

Harina de pescado 5,0 - 20,0

Guano de ave de corral 50,0 - 75,0

Desperdicios de levadura 2,0 - 8,0

Antibiótico 1,0 - 3,0

Antioxidantes 1,0 - 3,0

Las composiciones alimenticias de la invención pueden estar en forma sólida, preferiblemente en forma de polvo soluble, tabletas, granulados, aglomerados o pellets. Más preferiblemente, las composiciones de la invención están en forma de polvo soluble o granulado, ya que de esta forma se facilita la absorción de los nutrientes y se hacen más fácilmente asimilables por parte de los organismos acuáticos.

Para la preparación de las composiciones de la invención, se puede partir de las materias primas mencionadas, en las cantidades adecuadas y con tamaño de partícula reducidos. Inicialmente, se mezclan los componentes ricos en sílice y las fuentes de carbono y nitrógeno, luego se adicionan los minerales previamente reducidos de tamaño y los antibióticos y antioxidantes (componentes minoritarios). Finalmente, se pueden realizar procesos convencionales de adecuación de tamaño y presentación final como molienda, aglomeración, compactación, granulación, peletización y empaque.

Las composiciones alimenticias de acuerdo con la invención son balanceadas y están constituidas por una gran variedad de proteínas, fibras, grasa, aminoácidos, lípidos, vitaminas y minerales, dotadas de cargas moleculares catiónicas y aniónicas que generan un buffer natural, equilibrando ecológicamente el cuerpo de agua del cultivo y la cría de los organismos acuáticos. Adicionalmente, las composiciones alimenticias de la invención tienen una alta estabilidad en el agua de cultivo y en el fondo del estanque. Las composiciones se pueden aplicar en cualquier fase de crecimiento de los organismos acuáticos, preferiblemente, en la fase de transición de (post-larva a juvenil) para incrementar el índice de supervivencia, talla y peso de los organismos acuáticos. De igual manera, las composiciones también actúan como dieta alimenticia para algunas especies acuáticas (v.g. fitoplancton y zooplancton), multiplicando la supervivencia de rotíferos, copépodos, cladóceros y algas en los cuerpos de agua, reduciendo considerablemente los costos de manejo por concepto de alimentación de estas especies.

La presente invención también contempla un proceso para el cultivo de organismos acuáticos, caracterizado porque emplea una composición alimenticia de múltiple funcionalidad de acuerdo a la invención, en sus diferentes etapas de crecimiento. Las composiciones de la invención se pueden aplicar antes del llenado de las piscinas o directamente una vez cultivado el organismo. De manera preferida, las composiciones alimenticias de la presente invención se aplican inmediatamente después de la preparación de los estanques o piscinas y antes del llenado de las mismas, dejando llenar las piscinas sólo entre un 5% a 20% de su volumen final y dejando madurar durante 2 a 15 días y luego permitiendo la admisión de agua hasta el nivel de siembra. Durante el periodo de 15 a 45 días posterior a la aplicación inicial no es necesario el suministro de más alimento, aunque ocasionalmente se puede agregar la composición de la invención para mejorar la calidad del agua. El cultivo puede demorar hasta más de 55 días sin necesidad de realizar recambios de agua, en el caso de cultivos en ciclo abierto, dependiendo de la calidad inicial del agua y de la densidad de cultivo.

La invención también contempla el uso de la composición alimenticia de múltiple funcionalidad para favorecer el crecimiento de organismos vivos en cultivos acuáticos y mejorar las características fisicoquímicas y microbiológicas del medio de cultivo durante las diferentes fases de producción. Los siguientes Ejemplos ilustran la invención, sin que el concepto inventivo esté restringido a los mismos: Ejemplos:

Ejemplo 1: Preparación de una composición alimenticia de múltiple funcionalidad en forma de polvo.

Se preparó una composición alimenticia de múltiple funcionalidad con los componentes y porcentajes indicados en la Tabla 2, mezclando inicialmente guano de ave de corral y desperdicios de levadura con sñice negra y biológica, reduciendo previamente, mediante molienda, su tamaño de partícula hasta un rango de 100 - 500 μιη. Posteriormente, la mezcla resultante se mezcló con carbonato de calcio biológico, roca fosfórica y sales marinas.

A la mezcla resultante se le adiciona la harina de soya y harina de pescado y finalmente las algas marinas y astaxantinas. La composición final, se sometió a procesos de tamizado y remolienda, obteniéndose un rango de tamaño de partícula en el producto final de 100 a 600 μπι.

Tabla 2

A la composición alimenticia obtenida se le calculó el porcentaje de proteína, grasa, fibra y otros parámetros, los cuales se indican en la Tabla 3. Tabla 3

Ejemplo 2: Aplicación de la composición alimenticia de la invención vs Agrinal 35 G.T. Purina ^® en un cultivo de camarón.

Para un cultivo de camarón (Litopeneaus vannamei) se aplicó, antes del llenado de las piscinas con agua de salinidad del 1,0%, una composición en polvo como la indicada en el Ejemplo 1 dejando un tiempo de maduración de 5 días. Se realizó una prueba en estanques de 9800 m ² , utilizando para la primera etapa, de postlarval a juvenil, 2500 kg de la composición, y para la etapa posterior, una formulación comercial Agrinal 35 G.T. Purina ^® .

Durante los primeros 31 días no se aplicó ningún tipo de alimento. En los siguientes 119 días fueron aplicados entre 60 y 70 kg/día de Agrinal35 G.T. Purina ^® para un total de 7965 kg. Como cultivo control se utilizó una piscina de las mismas características y los camarones se alimentaron únicamente con Agrinal35 G.T. Purina®. En la Tabla 4 se observan las variables fisicoquímicas del agua durante el cultivo de camarón alimentado con la composición alimenticia de la invención y con la formulación comercial.

Tabla 4

Cultivo con la Composición del

Parámetro Cultivo Control

Ejemplo 1 Temperatura (°C) 30,0 - 33,0 30,1 - 32,1

Transparencia Secchi ( cm ) 26,8 - 54,1 24,8 - 52,1 pH 7,4 - 7,8 6,5 - 7,2

Oxígeno disuelto (mg/l) 7,9 - 8,2 3,8 - 6,0

Salinidad (%) 0,5 - 1,3 0,5 - 1,8

Color (Pt Co) 48 - 60 70 - 80

Dureza total (mgft) 288 - 312 304 - 310

Nitrito (mg/l) 0,004 - 0,006 0,008 - 0,010

Amonio (mg/l) 0,008 - 0,009 0,017 - 0,019

Hierro (mg/l) 0,161 - 0,193 0,170 - 0,216

Sólidos Totales (mg/l) 600 - 800 800 - 900

De acuerdo con los resultados, parámetros como pH, oxígeno disuelto y salinidad, presentan menor variación en la piscina con el cultivo alimentado con la composición de la invención que en el cultivo control. Además, es notoria la superioridad de la composición de la invención en mantener altos valores de oxígeno disuelto en el agua, lo cual favorece en gran medida la salud de los crustáceos.

El estrecho rango de pH durante el cultivo muestra la acción reguladora de pH de la composición de la invención, la cual se conserva incluso después de suministrar alimentación de engorde. Los otros parámetros de calidad también exhiben mejores resultados al emplear la composición de la invención comparados con los resultados del cultivo control.

En la Tabla 5 se muestra el aumento relativo de la población de las especies de zooplancton encontradas en la piscina con el cultivo de camarón alimentado con la composición de la invención con respecto al cultivo control. Los resultados demuestran la propiedad precursora de zooplancton de la composición de la invención.

Tabla 5

Incremento de población con

Organismo

respecto al cultivo control (%)

Ceriodaphnia sp. 2500 Moinodaphnia sp. 2200

Moina sp. 1200

Mesociclops sp. 425

Notodiaphtomus sp. 2000

Brachinous caudatus 60

Brachinous calciflorus 4480

Los resultados de productividad en el cultivo empleando la composición alimenticia de la invención se ven reflejados en aspectos importantes como la supervivencia, la talla y el peso del camarón. Al momento de la cosecha, la talla y peso promedio de los camarones alimentados con la composición alimenticia de la invención presentaron un incremento del 22,7 % y 27,4%, respectivamente.

El porcentaje de supervivencia se aumentó en 11,8 puntos porcentuales en el cultivo alimentado con la composición de la invención con respecto al cultivo control. Esto se refleja en un aumento de la productividad del 61 . La conversión de alimento para el cultivo alimentado con la composición de la invención fue de 3,4 kg de alimento/kg de camarón, un 44% menor que el control.

Ejemplo 3. Aplicación de la composición alimenticia de la invención vs Nicovita35 ^® en un cultivo de camarón.

Se aplicó la composición en polvo del Ejemplo 1 en un cultivo de camarón antes de llenar las piscinas con agua de salinidad del 2,1%, tal y como se describió en el Ejemplo 2, y con un tiempo de maduración de 8 días.

Se realizó una prueba en estanques de 9700 m ² , con una densidad de cultivo de 25 organismos/m ² , utilizando para la alimentación del camarón la composición de la invención en la primera etapa de postlarval a juvenil, y en la etapa posterior se utilizó un alimento comercial (Nicovita 35 ^® ). Se aplicaron 2500 kg de la formulación. Durante los primeros 28 días no fue aplicado ningún tipo de alimento. Durante los 94 días siguientes fueron aplicados entre 70 y 75 kg/día de Nicovita 35 ^® para un total de 6745 kg. Como cultivo control se utilizó una piscina de las mismas características y el camarón se alimentó únicamente con Nicovita 35 ^® .

De acuerdo con los resultados, la productividad fue un 47,0% mayor para los cultivos alimentados con la composición de la invención, resultado de un aumento de 11,9% en la supervivencia y una talla 25,0% mayor. La conversión alimentaria fue un 25,6 % menor para el cultivo alimentado con la composición de invención con respecto al cultivo control. Desde el punto de vista fisicoquímico, el agua del cultivo con la composición de la invención presentó un pH entre 7,1 y 7,5, una concentración de oxígeno disuelto entre 6,5 mg/1 y 7,1 mg/1, una concentración de nitritos 29,7% menor al control, una concentración de amonio 49% menor y una concentración de sólidos totales 17,6 % menor, con respecto al control. La Tabla 6 muestra la concentración zooplanctónica (individuos/L) en cada uno de los cultivos.

Tabla 6

Ejemplo 4. Acción antibiótica de la composición alimenticia de la invención. Se sembró camarón blanco (Litopeneaus vannamei) en 5 piscinas con un área aproximada de 12000 m ² cada una. A cada piscina, según lo descrito anteriormente, se agregaron 3000 kg de la composición alimenticia del Ejemplo 1 previo a la admisión del agua. La densidad de siembra fue de 25 larvas de camarón/m ² . El tiempo de maduración fue de 3 a 5 días a partir de los cuales no se agregó ningún tipo de alimento hasta después de 30 días.

En la Tabla 7 se muestran los parámetros microbiológicos del agua del cultivo alimentado con la composición de la invención y del agua de captación, el agua de las piscinas y el camarón después de 30 días de la siembra, período en el cual solo se alimentó con la composición de la invención.

Tabla 7

De los datos tabulados en la Tabla 7 se puede concluir la acción antibiótica de la composición alimenticia de la invención. Así, sólo es necesario realizar el primer recambio de agua después de 50 días de inicio del cultivo, lo que muestra una acción antibiótica prolongada, aún 20 días después de suministrar alimento comercial de engorde. Referencias . Wiinoogst, J.C., & Johnsen, F. (2012). U.S. Patent. No. 8257763. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office Hialtason. B.. Haraldsson. G. G., & Haüdorsson. O. (2006). U.S. Patent. No. 7063855. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office