Estudios recientes con vacas lecheras han demostrado que no existen limitaciones biológicas o fisiológicas para utilizar las microalgas como alimento proteínico en los sistemas de producción intensiva de leche.
Las microalgas son un grupo diverso de organismos microscópicos que crecen en entornos muy diferentes, desde el agua hasta la tierra, desde climas cálidos a fríos, y desde agua dulce a salada. Esto también se refleja en la composición nutritiva de las microalgas, que puede variar enormemente entre las especies, pero también dentro de una misma especie, dependiendo, por ejemplo, de la cepa, las condiciones de cultivo, el método de recolección y la etapa de crecimiento. Esta plasticidad de la composición de las microalgas permite múltiples formas diferentes de utilizar las microalgas en la nutrición animal y optimizar la composición para objetivos específicos. Por ejemplo, las especies ricas en proteínas (como Spirulina platensis y Chlorella vulgaris) pueden utilizarse como piensos proteicos, mientras que las especies ricas en lípidos o carbohidratos son piensos energéticos adecuados, y las especies ricas en, por ejemplo, ácidos grasos poliinsaturados o antioxidantes pueden servir como suplementos dietéticos. En una tesis doctoral publicada en mayo de 2019 en la Universidad de Helsinki, se evaluó el potencial de diversas microalgas como alimento proteínico para las vacas lecheras.
Se llevaron a cabo cuatro experimentos de alimentación con vacas lecheras en período de lactancia para investigar el impacto de los diferentes alimentos proteínicos en el consumo de alimentos, la producción de leche, el metabolismo energético, la utilización de nitrógeno y el metabolismo de aminoácidos. En los experimentos, las microalgas Spirulina platensis, Chlorella vulgaris y Nannochloropsis gaditana sin desgrasar sustituyeron total o parcialmente la proteína que se encontraba en los piensos proteínicos convencionales (harina de colza, harina de soja y habas). Además, en uno de los experimentos se investigó el efecto de la alimentación proteínica en la producción de leche y el metabolismo. La concentración proteínica de las microalgas Spirulina platensis y Chlorella vulgaris era notablemente mayor en comparación con la proteína bruta de los piensos proteínicos convencionales, aproximadamente 600-700 g/kg en la materia seca, mientras que la concentración proteínica de Nannochloropsis gaditana, 385 g/kg en la materia seca, correspondía a la de los piensos proteínicos convencionales.
La palatabilidad es un desafío
La palatabilidad de las microalgas era claramente inferior a la de los alimentos proteínicos convencionales. Cuando se alimentaba a las vacas con forraje y concentrado por separado, la ingesta de concentrados que contenían microalgas disminuía, pero las vacas lo compensaban comiendo más forraje. En consecuencia, la ingesta total de alimentos no cambió cuando se utilizaron microalgas como sustituto de los alimentos proteínicos convencionales. Cuando se ofrecieron como ración mixta total (RTM), las vacas comieron menos alimento en general, ya que no pudieron evitar las microalgas. Sin embargo, no está claro si la menor palatabilidad de las microalgas se debió a que sus propiedades sensoriales (es decir, sabor, olor y textura) eran diferentes de las de los piensos proteínicos convencionales, a las respuestas fisiológicas a la ingestión de microalgas o a ambas cosas. También es necesario seguir investigando los efectos de las prácticas de cultivo, cosecha y elaboración en la composición y palatabilidad de las microalgas, porque, por ejemplo, una alta concentración de sodio en los piensos puede disminuir la ingestión de alimentos en los rumiantes. También hay indicios de que los métodos de producción de microalgas podrían influir en la calidad de la proteína.
Efectos menores en la producción de leche
Al sustituir parcialmente las microalgas de Spirulina platensis por la proteína que se encuentra en la colza o las habas, la producción de leche disminuyó junto con la alimentación con colza, pero aumentó junto con la alimentación con habas. Se observaron efectos similares en la producción de proteína de la leche. Los rendimientos de la leche y de la proteína de la leche obtenidos mediante la alimentación con microalgas fueron comparables a los obtenidos mediante la alimentación con soja. La sustitución de la semilla de colza y la soja por Spirulina platensis aumentó el rendimiento de la grasa de la leche, posiblemente debido a diferencias en la fermentación del rumen, una disminución del peso corporal de las vacas o un aumento de la ingesta de metionina, un aminoácido. En general, a pesar de su menor palatabilidad, las microalgas se comportaron sorprendentemente bien en comparación con los alimentos proteínicos convencionales. Se esperaba la superioridad de la harina de colza, porque se ha demostrado que este alimento proteínico se adapta bien a las dietas de las vacas lecheras basadas en el ensilado de hierba y los cereales. La mejora de la palatabilidad de las microalgas para las vacas lecheras tiene el potencial de aumentar aún más las respuestas de producción de leche porque la ingesta de alimentos es el principal factor que afecta al rendimiento de la leche.
Utilización de nitrógeno
El efecto de las microalgas en la utilización del nitrógeno dependía del alimento proteínico convencional sustituido. Cuando Spirulina platensis sustituyó a la semilla de colza, el efecto fue negativo, ya que una menor proporción del nitrógeno y de la proteína comestible para el hombre en el alimento terminó en la leche. Con la alimentación a base de colza, la tasa de utilización de proteínas adecuadas para los seres humanos fue del 150% en su punto más alto, lo que significa que las vacas alimentadas con colza produjeron más proteínas comestibles para los seres humanos en su leche que las que consumieron en el pienso. Por lo tanto, la alimentación con colza promovió la seguridad alimentaria debido a que la harina de colza es un subproducto de la producción de alimentos con una muy buena respuesta de rendimiento de la leche. Con la alimentación con microalgas, la proporción correspondiente fue de aproximadamente el 100%, lo que hace que el impacto de las microalgas en la seguridad alimentaria no sea ni positivo ni negativo.
Cuando las microalgas sustituyeron a las habas o la soja, los efectos fueron más positivos en comparación con la alimentación a base de colza, ya que la proporción de nitrógeno que termina en la leche aumentó o permaneció inalterada. La tasa de utilización de proteína comestible para humanos fue de aproximadamente el 80% con la alimentación a base de soja y faba. En otras palabras, las vacas alimentadas con estos alimentos consumieron más proteínas comestibles en su alimentación que las que produjeron en su leche. Por lo tanto, estos tipos de alimentación pueden perjudicar la seguridad alimentaria en comparación con la colza y las microalgas. La excreción de nitrógeno en la orina también disminuyó, ya que las microalgas sustituyeron a la soja en la alimentación de las vacas lecheras. El efecto contrario se observó cuando las microalgas sustituyeron a las habas, ya que la excreción total de nitrógeno en el medio ambiente aumentó.
Se necesita más investigación
De los aminoácidos de las microalgas, la concentración de histidina era menor y la de metionina mayor en comparación con los alimentos proteicos convencionales. La disponibilidad de estos aminoácidos es a menudo el primer factor que limita el rendimiento de la leche de las vacas lecheras. En todos los experimentos, las microalgas disminuyeron la ingesta de histidina de las vacas, mientras que aumentaron la ingesta de metionina. Sin embargo, estas afectaron las concentraciones plasmáticas de histidina o los metabolitos de histidina sólo en la mitad de los experimentos. La razón potencial de esto podría estar relacionada con la corta duración de los experimentos, cuando los animales pudieron hacer frente a la escasez temporal de histidina en la dieta utilizando las reservas de histidina del cuerpo. También es posible que a pesar de la disminución de la ingesta de histidina, el suministro de microalgas siguiera siendo suficiente en comparación con los alimentos de control para mantener el nivel de producción de leche.
La diferencia en las respuestas de los metabolitos de la metionina y la metionina en el plasma era muy distintiva entre la harina de colza y las microalgas. Ambos alimentos aumentaron la ingesta de metionina, pero sólo la harina de colza fue capaz de potenciar también los metabolitos de metionina y metionina en el plasma, lo que indica un mejor estado de las proteínas metabolizables de las vacas lecheras. La falta de estas respuestas en las dietas de microalgas podría deberse a las características proteínicas de las microalgas, como la alta degradabilidad de la proteína ruminal o la baja digestibilidad de la proteína intestinal. Ambos factores pueden limitar la disponibilidad intestinal de aminoácidos utilizables para la producción. Actualmente, la degradabilidad de la proteína ruminal y la digestibilidad intestinal de las microalgas, así como el efecto de los métodos de cultivo y cosecha de microalgas sobre estos factores se conocen mal, aunque son factores muy importantes que afectan a la calidad de la proteína, además de la concentración de la misma y la composición de los aminoácidos.
Apuesta por la utilización a gran escala
Los resultados de estos experimentos demostraron que las microalgas pueden utilizarse como fuente de proteínas para las vacas lecheras lactantes en los sistemas de producción de leche intensiva. Las microalgas parecían ser muy adecuadas para sustituir especialmente las legumbres de grano, la soja y la faba en las dietas de las vacas lecheras. Sin embargo, la utilización de microalgas en los piensos a gran escala sigue viéndose obstaculizada por el alto costo de producción de las microalgas en relación con los piensos proteínicos convencionales. Sin embargo, la posición competitiva de las microalgas puede cambiar en el futuro debido, por ejemplo, al rápido desarrollo tecnológico en la producción de microalgas y a las diferentes intervenciones normativas orientadas a prácticas de producción de piensos no sostenibles. Además, la utilización de microalgas como alimento para animales también puede contribuir a reducir los costos de producción de las microalgas, si se genera un material de alimentación rico en proteínas como subproducto de la producción de biocombustibles, y porque el secado de la biomasa de microalgas, una de las etapas de la producción de microalgas que más energía consume, no es necesario en algunas técnicas de alimentación animal como la utilización de TMR en los rumiantes o la alimentación líquida en los sistemas de producción de cerdos.
| Marjukka Lamminen, Doctora en Ciencias Agrícolas y Forestales, defendió su tesis doctoral titulada «Potencial de las microalgas para sustituir los alimentos proteínicos convencionales para la nutrición sostenible de las vacas lecheras» el 3 de mayo de 2019 en la Facultad de Agricultura y Silvicultura de la Universidad de Helsinki. |
