The
zeolites are hydrated aluminosilicates, crystalline, microporous, which
have several applications, due to their singular physicochemical
characteristics, as the ionic exchange and the adsorption-desorption
properties (Ghasemi et al. 2016Ghasemi, Z., Sourinejad, I., Kazemian, H. & Rohani, S. 2016. Application of zeolites in aquaculture industry: a review. Reviews in Aquaculture, 10(1): 75-95, ISSN: 1753-5131, DOI: https://doi.org/10.1111/raq.12148
). Its main use in the aquatic sector was aimed to
improve the water quality of farms and fish transportation tanks by the
selective collecting of NH4+ and toxic heavy metals(Aly et al. 2016Aly,
H.A., Abdel-Rahim, M.M., Lotfy, A.M., Abdelaty, B.S. & Sallam, G.
R. 2016. The applicability of activated carbon, natural zeolites, and
probiotics (EM®) and its effects on ammonia removal eficiency and fry
performance of european seabass Dicentrarchus labrax. Journal of Aquaculture Research & Development, 7(11): 459-466, ISSN:2155-9546, DOI: https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000459
and Martínez et al. 2019Martínez,
S., Matamoros, A., Ramos, L. 2019. Caracterización de una zeolita del
yacimiento El Chorrillo, Camagüey, para su uso en la captura de amonio.
Prueba de concepto. Revista de Producción Animal, 31(3): 29-33, ISSN: 2224-7920 ).
In
close systems or with water recirculation in aquaculture, the NH4+
produced by the feces decomposition and non- intake food is one of the
main causes of mortality in fishes. The biological nitrification is the
most common method for their elimination, although it has been informed
that processes based on the exchange of zeolite ions resulted effective
to control the nitrogen content in the culture water (Motesharezadeh et al. 2015Motesharezadeh,
B., Arasteh, A., Pourbabaee, A.A., Rafiee, G.R. 2015 The effect of
zeolite and nitrifying bacteria on remediation of nitrogenous wastewater
substances derived from carp breeding farm. International Journal of Environmental Research 9(2): 553-560, ISSN: 1735-6865, DOI: https://doi.org/10.22059/ijer.2015.929
).
According to Castro (2014)Castro, M. 2014. Las zeolitas naturales. Caracterización químico-física. Principales yacimientos de Cuba. Boletín Técnico Porcino, 25: 3-6, ISSN: 2078-2675,
in the production of land animals, zeolite improves the efficiency in
the nutrients use, specially the proteins sources. Therefore, it favors
the growth rate and the productive yield, in addition, allows
substituting certain raw matters percentages in feeds for monogastric
and ruminants animals.
The available
references in fishes about zeolite as a resource to stimulate growth and
improve feed efficiency are few, and it is still a discussing theme.
The objective of this study was to evaluate different substitution
percentages (1, 3 and 5) of tilapia small fish feed by natural zeolite
in the feeding of Nile tilapia GIFT (Oreochromis niloticus).
Materials and MethodsThe
experiment was carry out in the Laboratorio de Nutrición de Peces de la
Empresa de Desarrollo de Tecnologías Acuícolas (EDTA), La Habana, Cuba,
from June 17 to August 15, 2019. The experimental units consisted in 12
circular cement tanks, of 68 L capacity, with constant water fluid
(turnover of 100 % daily).
Small fishes of Nile tilapia GIFT (Oreochromis niloticus)
were used, from the genetic area of EDTA. They were acclimatized a week
in the laboratory with tilapia small fish feed (FTF). After this time, a
total of 240 animals were captured and selected, with 0.11± 0.03 g of
initial weight, at random distributed according to one-way model, with
four treatments and three repetitions. A total of 20 animals were placed
in each tank. Daily, the dissolved oxygen and the temperature values
were recorded, using a portable digital oximeter (HANNA®, Rumania).
The
experimental zeolite came from San Andrés plant, in Holguín, Cuba. This
product was marketed named Zoad and have a granulometric lower than 0.8
mm.
Four treatments were established: a control, that corresponded with the FTF (table 1), and three experimental diets (D), which consisted on the substitution of 1, 3 and 5 % of FTF by the zeolite (table 2).
Table 1.
Percentage and chemical composition of tilapia small fish feed (control)
| Ingredients | % |
|---|
| Fish meal | 12.0 |
| Soybean meal | 40.0 |
| Corn meal | 22.4 |
| Wheat bran | 20.0 |
| Vegetable oil | 3.0 |
| Dicalcium phosphate | 1.6 |
| * Vit-mineral mixture | 1.0 |
| Total | 100 |
| Dry matter | 88.1 |
| Crude protein | 29.57 |
| Ether extract | 6.59 |
| Crude fiber | 4.13 |
| Ashes | 7.43 |
| Digestible energy(MJ/kg) | 12.16 |
*Vitamin-mineral
mixture (kg of diet): vitamin A, 500IU; vitamin D, 100IU; vitamin E, 75
000 mg; vitamin K, 20 000 mg; vitamin B1, 10 000 mg; vitamin B3, 30 000
mg; vitamin B6, 20 000 mg; vitamin B12, 100 mg; vitamin D, 60 000 mg;
niacin 200 000 mg; folic acid, 500 mg; biotin, 0.235 mg; selenium, 0.2
g, iron, 80 g; manganese 100 g; zinc, 80 g; copper, 15 g; potassium
chloride, 4 g; manganese oxide 0.6 g; sodium bicarbonate, 1.5 g; iodine,
1.0 g; cobalt, 0.25 g.
Table 2.
Percentage and chemical composition of the experimental diets (g /100 g)
| Ingredients | D-I (1%) | D-II (3%) | D-III (5%) |
|---|
| Commercial feed | 99 | 97 | 95 |
| Natural zeolite | 1 | 3 | 5 |
| Total | 100 | 100 | 100 |
| Dry matter | 89.26 | 89.1 | 90.12 |
| Crude protein | 29.24 | 28.65 | 28.10 |
| Ether extract | 6.50 | 6.38 | 6.26 |
| Crude fiber | 4.08 | 4.00 | 3.92 |
| Ashes | 8.62 | 10.06 | 12.10 |
| Digestible energy (MJ/kg) | 12.04 | 11.80 | 11.55 |
Diets preparation. For the elaboration of the FTF,
soybean, corn meal and the wheat bran were ground in a nativa hammer
mill (250 µm) and mixed in a mixer (HOBART MC-600®,
Canada). The oil and the vitamins and minerals premixture were added.
Later, the feed was divided in four same portions for the inclusion of
the different zeolite levels. From each portion (treatment), a part was
used as meal for the feeding in the first stage, and the other one was
pelleted in a meat grinder (JAVAR 32, Colombia) at 1 mm diameter. Later, they were dried in an oven (Selecta, España) at 60 oC for 24 h.
The
diets were offered as meals in the first 30 d and later in1 mm pellets.
They were supplied in four rations, at 8:00, 11:00, 14:00 and 16:30 h,
during 60d.The feeding rate was at 20 % of the body weight per day,
which was fitted every 15d. At the end of the bioassay the fishes were
individually weighed for the calculation of the fallowing productive
indicators:
Supplied food= food added/ number of final animals.
Supplied protein = supplied protein/number of final animals.
Final average weight.
Feed conversion factor (FCF) = Food added /weight gain.
Protein efficiency = Biomass gain /supplied protein.
Survival (S) = Number of final animals / number of initial animals x 100.
Bromatological analysis. The methods described by AOAC (2016)AOAC
(Association of Official Analytical Chemists). 2016. Official Methods
of Analysis of AOAC International. 20th Ed. George W. Latimer Jr (ed).
Ed. AOAC International, Rockville MD, USA, ISBN: 978-0935-584-875
were applied to the meals. From the results, the nutrients
contributions of each diet were determined. The digestible energy (DE)
was calculated with the caloric coefficients referred by Pezzato et al. (2001)Pezzato,
L., Castagnolli, N. & Rossi, F. 2001. Nutrición y Alimentación de
peces. Manual No. 295. Serie de Acuicultura. Centro de Producciones
Técnicas, Vicosa, Minas Gerais, Brasil, p. 72 .
Statistical analysis.
The normality and homogeneity assumptions were proved. A one -way ANOVA
was performed by the statistical package INFOSTAT, versión 2012 (Di Rienzo et al. 2012Di
Rienzo, J.A., Casanoves, F., Balzarini, M.G., González, L., Tablada, M.
& Robledo, C.W. 2012. InfoStat version 2012 [Windows]. Grupo
InfoStat, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. Available: <http://www.infostat.com.ar>).When there were differences (P < 0.05), means were compared by the Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. Multiple Range and Multiple F Tests. Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X, DOI: https://doi.org/10.2307/3001478
test.
Economical analysis. Was performed according to Toledo et al. (2015)Toledo, J., Llanes, J. & Romero, C. 2015. Nutrición y alimentación de peces de aguas cálidas. Revista AcuaCUBA , 17(1): 5, ISSN: 1608-0467
procedure. The experimental rations costs were calculated out of the
international prices representative of the raw matters for February 2020
(www.fao.org/giews/pricetool) (table 3).
To the results were added 45 % of the total expenses of raw matters per
concept of additional expenses (transportation, maquila and
administrative for Cuba). These values were multiple by the FCF obtained
in this study in order to know the feeding costs.
Table 3.
Internationals prices of the raw matters used in the formulation of the experimental rations (US $ /t)
| Raw matters | US $ |
|---|
| Fish meal | 1 366.94 |
| Soybean meal | 352.90 |
| Corn meal | 218.99 |
| Wheat bran | 65.00 |
| Vegetable oil | 774.91 |
| Dicalcium phosphate | 423.10 |
| Vit-mineral mixture | 1 975.11 |
| Natural zeolite | 75.00 |
Results and DiscussionThe
temperature and the dissolved oxygen in the water of the tanks
oscillated between 26.1 and 27.4oC, and between 4.54 and 5.35 mg/L,
respectively. These values are considered adequate for the good
productive performance of the species (Costa et al. 2017Costa,
J., Sabbag, O.J., Da Silva, L.M., Espagnoli, M.I. 2017. Productive
performance and economic evaluation of tilapia stocked in different
times of the year. Revista Brasileira de Zootecnia, 46(7): 553-559, ISSN: 1806-9290, DOI: https://doi.org/10.1590/s1806-92902017000700001
). In addition the water circulation was efficiently controlled and 100% of the daily turnover was guaranteed.
The
experimental diets had good acceptation, which showed that the rations
palatability was not affected by the evaluated zeolite levels. In the
same way, when the food was supply in pellets, the stability of them in
the water was good, which could be related with the agglutinating effect
of the mineral, as Abdel-Rahim (2017)Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
reported. According to this author, zeoilte was
register in the European Union as a feed additive (agglutinating,
anti-strengthen agent and coagulant), recommended in artificial foods to
reduce the toxic effects of aflatoxins, and antimicrobial agent.
Among
the main advantages of the zeolite use in fishes is their action in the
control of micotoxins and in the reduction of toxic effects of
aflatoxins, as well as in the increase of food intake. The zeoilite also
take part in the feed conversion decrease by high efficiency in the
protein use, which lead to growth increase and the mortality decrease (El-Gendy et al. 2015El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795 and Abdel-Rahim 2017Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
).In addition, it can improve the quality of culture
water by the ammonium ions collecting, which positive influences on the
animals welfare and on the effluents which are threw to the environment (Ghasemi et al. 2016Ghasemi, Z., Sourinejad, I., Kazemian, H. & Rohani, S. 2016. Application of zeolites in aquaculture industry: a review. Reviews in Aquaculture, 10(1): 75-95, ISSN: 1753-5131, DOI: https://doi.org/10.1111/raq.12148
and Martínez et al. 2019Martínez,
S., Matamoros, A., Ramos, L. 2019. Caracterización de una zeolita del
yacimiento El Chorrillo, Camagüey, para su uso en la captura de amonio.
Prueba de concepto. Revista de Producción Animal, 31(3): 29-33, ISSN: 2224-7920 ).
There
were differences (P < 0.05) in the indicators related with the
amount of food and protein per animal from 3 % the zeolite inclusion (table 4).This
is due to the growth was not affected and, therefore, the amounts of
supplied food were similar. When substituting 3 and 5 % of feed by
zeolite, these indicators decreased with respect to the control and the
D-I, where only 1% of feed was substituted.
Table 4.
Productive performance of the small fish of Nile tilapia with the experimental diets.
| Indicators | Control CP | D-I 1% | D-II 3% | D-III 5% | ± SE Sign |
|---|
| Amount of food /fish (g) | 9.08 a | 8.54 a | 7.51b | 6.50 c | 1.07 P=0.001 |
| Amount of protein / fish (g) | 2.95 a | 2.76 a | 2.39 b | 2.09 b | 0.10 P=0.001 |
| Final weights (g) | 5.88 ±0.46 | 5.84 ±0.6 | 4.89 ±0.32 | 5.79 ±0.43 | P=0.404 |
| Feed conversion | 1.52 a | 1.44 a | 1.50 a | 1.19 b | 0.05 P=0.001 |
| Protein efficiency | 2.03 a | 2.16 a | 2.04 a | 2.63 b | 0.09 P=0.001 |
| Survival (%) | 86.66 | 95.67 | 90.00 | 90.00 | 1.75 P=0.24 |
abDifferent letters in the same row statistically differ to P < 0.05, according to Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. Multiple Range and Multiple F Tests. Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X, DOI: https://doi.org/10.2307/3001478
The final weights did not differ between the experimental diets (table 4),
which shows that the inclusion up to 5 % of zeolite was feasible in the
ration of small fish of Nile tilapia. It is important to highlight that
this treatment had the lower supplied protein per animal (table 4)
, and did not affected the small fish growth with respect to the
control and the D-I (1%), which can support those reported by Abdel-Rahim (2017)Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
with respect to the positive effect of adding zeolite on the fishes growth.
Several reports showed the direct relation between the fish growth and the dietetic protein intake (Toledo et al. 2007Toledo,
J., Gutiérrez, D., Llanes, J., Fernández, I. & Lazo de la Vega, J.
2007. La harina de soya como componente esencial en la alimentación de
tilapia cultivada en jaulas. Revista AcuaCUBA, 9(1): 42, ISSN: 1608-0467. and Mejías et al. 2016Mejías, D., Isea, F., Molina, M. 2016. Determinación del Requerimiento Proteico de Alevines de Cachamoto (Colossoma Macropomum ♀ x Piaractus Brachypomus ♂). Boletín del Centro de Investigaciones Biológicas, 50(3): 259-274, ISSN: 0375-538x, DOI: ).
In this study was showed higher efficiency in the protein use with the
zeolite incorporation. This is reaffirmed in the values of feed
conversion and protein efficiency (table 4), that significantly improves with 5 % of this mineral. In addition, in this experiment is corroborate those informed by Kanyilmaz et al. (2015)Kanyılmaz,
M., Tekelioglu, N., Sevgili, H., Uysal, R. & Aksoy, A. 2015.
Effects of dietary zeolite (clinoptilolite) levels on rowth performance,
feed utilization and waste excretions by gilthead sea bream juveniles (Sparus aurata). Animal Feed Science and Technology, 200: 66-75, ISSN: 0377-8401, DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2014.09.023
, who found higher digestibility coefficients of dry
matter and protein in diets supplemented with 5 % of zeolite in common
carp (Cyprinus carpio).
Galindo et al. (2006)Galindo, J., Jaime, B., Fraga, I. & Alvarez, S. 2006. Empleo de la zeolita en la alimentación del camarón blanco Litopenaeus schmitti. Memorias del IV Congreso Iberoamericano Virtual de Acuicultura, CIVA 2006. Available: <http://www.civa2006.org>, [Consulted: May 31th, 2019]
evaluated 3% of natural zeolite (clinoptilolite and mordenite) from
Tasajeras deposit, in Villa Clara province, in the food of young white
shrimp Litopenaeus schmitti. These authors did not obtained
statistical differences in the growth between the animals that intake
the food with zeolite and without it, but there were in the feed
conversion. These showed the best use of the food in which zeolite was
included, result that coincides with that obtained in this study with
tilapia.
El-Gendy et al. (2015)El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795
developed a study at productive scale, with 2 % of zeolite in the
ration of small fish of Nile tilapia and a feeding rate of 2, 2.5 and 3 %
of body weight. These authors informed the best indicators of water
quality (pH, ammonium, nitrite, nitrate and alkalinity) and productive,
with 2.5 % of biomass. Steica and Morea (2013)Steţca, G. & Morea, A. 2013. Physiological Effects of Natural Zeolites in Fish Feed. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Animal Science and Biotechnologies, 70(2): 395-396, ISSN: 1843-536X, DOI: http://dx.doi.org/10.15835/buasvmcn-asb:70:2:9422
, when studding the effect of natural zeolite on fish
food, concluded that it agglutinating effect improves the food stability
and reduce the wastes. In addition, increase the palatability and
expose for more time the bolus to the effect of the digestive enzymes,
that is why is was consider a growth promoter.
Aly et al. (2016)Aly,
H.A., Abdel-Rahim, M.M., Lotfy, A.M., Abdelaty, B.S. & Sallam, G.
R. 2016. The applicability of activated carbon, natural zeolites, and
probiotics (EM®) and its effects on ammonia removal eficiency and fry
performance of european seabass Dicentrarchus labrax. Journal of Aquaculture Research & Development, 7(11): 459-466, ISSN:2155-9546, DOI: https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000459
compared 5 and 10 ppt. of natural zeolite with a
probiotic product, effective microorganisms (EM) of EMRO Japan, which
added to 400 ppm in the culture water of European sea bass Dicentrarchus labrax
larvaes. There were not differences in the final weights, but survival
was high in the treatment with EM. These result was attributed to the
effect of this lasts on the improvement of microorganisms balance in the
intestine, to the immune system strengthen and to the contribution they
made to the water quality. In the treatments with zeolite the
efficiency in the ammonium elimination was higher.
In this study, the survivals did not showed differences (table 4), contrary to that informed in Larmoyeux and Piper (2006)Larmoyeux, J.D. & Piper, R.G. 2006. Effects of water reuse on rainbow trout in hatcheries. North American Journal of Aquaculture, 35(1): 2-8, ISSN: 1548-8454, DOI: https://doi.org/10.1577/1548-8659(1973)35[2:EOWROR]2.0.CO;2
study. These authors reported low incidence of
bacterial diseases and mortality, when zeolite was used in fish rations,
which is explained because their antimicrobial effect. The values
reached were higher to the 60% informed by Aly et al. (2016)Aly,
H.A., Abdel-Rahim, M.M., Lotfy, A.M., Abdelaty, B.S. & Sallam, G.
R. 2016. The applicability of activated carbon, natural zeolites, and
probiotics (EM®) and its effects on ammonia removal eficiency and fry
performance of european seabass Dicentrarchus labrax. Journal of Aquaculture Research & Development, 7(11): 459-466, ISSN:2155-9546, DOI: https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000459
in European sea bass larvae with natural zeolite, and resulted slightly lower to 94 % obtained in Nile tilapia by El-Gendy et al. (2015)El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795.
The economical analysis (table 5)
showed that the use of increasing zeolite levels decrease the rations
costs, because of it lower price with respect to the commercial feed. In
addition, the highest savings were with the use of 5 %, due to be the
ration of lower cost, and with which the lower feed conversion was
obtained. These results corroborate the El-Gendy et al. (2015)El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795 and Abdel-Rahim (2017)Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
studies.
Table 5.
Economical analysis of Nile tilapia production, with 1, 3 and 5 % of natural zeolite (US $ /t)
| Indicators | Control CP | D-I 1% | D-II 3% | D-III 5% |
|---|
| Ration cost | 593.57 | 588.38 | 578.01 | 567.64 |
| Feeding cost | 902.23 | 847.27 | 867.01 | 675.49 |
| Savings | - | 54.96 | 35.22 | 226.74 |
It was showed that the substitution of 5 % of commercial feed
by Cuban natural zeolite did not affected the growth of small fish of
Nile tilapia GIFT, and improved the used of food (conversion and protein
efficiency) with a positive economic effect. It is proposed to
developed new researchers that evaluate the zeoilite as replacement of
protein raw matters (fish and soybean meals) in the feeding of this
species.
Las
zeolitas son aluminosilicatos hidratados, cristalinos, microporosos,
que tienen diversas aplicaciones, debido a sus singulares
características fisicoquímicas, como el intercambio iónico y las
propiedades de adsorción-desorción (Ghasemi et al. 2016Ghasemi, Z., Sourinejad, I., Kazemian, H. & Rohani, S. 2016. Application of zeolites in aquaculture industry: a review. Reviews in Aquaculture, 10(1): 75-95, ISSN: 1753-5131, DOI: https://doi.org/10.1111/raq.12148
). Su uso principal en el sector acuícola se encaminó a
mejorar la calidad del agua de las granjas y tanques de transporte de
peces por la captación selectiva del NH4+ y metales pesados tóxicos (Aly et al. 2016Aly,
H.A., Abdel-Rahim, M.M., Lotfy, A.M., Abdelaty, B.S. & Sallam, G.
R. 2016. The applicability of activated carbon, natural zeolites, and
probiotics (EM®) and its effects on ammonia removal eficiency and fry
performance of european seabass Dicentrarchus labrax. Journal of Aquaculture Research & Development, 7(11): 459-466, ISSN:2155-9546, DOI: https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000459
y Martínez et al. 2019Martínez,
S., Matamoros, A., Ramos, L. 2019. Caracterización de una zeolita del
yacimiento El Chorrillo, Camagüey, para su uso en la captura de amonio.
Prueba de concepto. Revista de Producción Animal, 31(3): 29-33, ISSN: 2224-7920 ).
En
sistemas cerrados o con recirculación de agua en acuicultura, el NH4+
producido por la descomposición de excretas y el alimento no consumido
es una de las principales causas de mortalidad en peces. La
nitrificación biológica es el método más común para su eliminación,
aunque se ha informado que procesos basados en el intercambio de iones
de zeolita resultaron efectivos para controlar el contenido de nitrógeno
en el agua de cultivo (Motesharezadeh et al. 2015Motesharezadeh,
B., Arasteh, A., Pourbabaee, A.A., Rafiee, G.R. 2015 The effect of
zeolite and nitrifying bacteria on remediation of nitrogenous wastewater
substances derived from carp breeding farm. International Journal of Environmental Research 9(2): 553-560, ISSN: 1735-6865, DOI: https://doi.org/10.22059/ijer.2015.929
).
Según Castro (2014)Castro, M. 2014. Las zeolitas naturales. Caracterización químico-física. Principales yacimientos de Cuba. Boletín Técnico Porcino, 25: 3-6, ISSN: 2078-2675,
en la producción de animales terrestres, la zeolita mejora la
eficiencia en la utilización de nutrientes, especialmente las fuentes de
proteínas. Por tanto, favorece la tasa de crecimiento y el rendimiento
productivo. Además, permite sustituir determinados porcentajes de
materias primas en los piensos destinados a animales monogástricos y
rumiantes.
Las referencias disponibles
en peces acerca de la zeolita como recurso para promover crecimiento y
mejorar la eficiencia alimentaria son escasas, y aún constituye un tema
objeto de discusión. El objetivo de este trabajo fue evaluar diferentes
porcentajes (1, 3 y 5) de sustitución del pienso de alevines de tilapias
por zeolita natural cubana en la alimentación de alevines de tilapias
del Nilo GIFT (Oreochromis niloticus).
Materiales y MétodosEl
experimento se realizó en el Laboratorio de Nutrición de Peces de la
Empresa de Desarrollo de Tecnologías Acuícolas (EDTA) en La Habana,
Cuba, desde el 17 de junio al 15 de agosto de 2019. Las unidades
experimentales consistieron en 12 tanques circulares de cemento, de 68 L
de capacidad, con flujo de agua constante (recambio de 100 % diario).
Se utilizaron alevines de tilapias del Nilo GIFT (Oreochromis niloticus),
procedentes del área de genética de la EDTA. Se aclimataron en el
laboratorio una semana con el pienso de alevines de tilapias (PAT).
Pasado este tiempo, se capturaron y seleccionaron 240 animales, con
0.11± 0.03 g de peso medio inicial, distribuidos al azar según modelo de
clasificación simple, con cuatro tratamientos y tres repeticiones. En
cada tanque se ubicaron 20 animales. Todos los días se tomaron los
valores de temperatura y oxígeno disuelto con oxímetro digital portátil (HANNA®, Rumania).
La
zeolita experimental procedió de la planta San Andrés, en Holguín,
Cuba. Este producto se comercializa con el nombre de Zoad y tiene una
granulometría menor de 0.8 mm.
Se establecieron cuatro tratamientos: un control, que correspondió con el PAT (tabla 1), y tres dietas experimentales (D), que consistieron en la sustitución de 1, 3 y 5 % del PAT por la zeolita (tabla 2).
Tabla 1.
Composición porcentual y química del pienso de alevines de tilapias (control).
| Ingredientes | % |
|---|
| Harina de pescado | 12.0 |
| Harina de soya | 40.0 |
| Harina de maíz | 22.4 |
| Salvado de trigo | 20.0 |
| Aceite vegetal | 3.0 |
| Fosfato dicálcico | 1.6 |
| *Mezcla Vit-mineral | 1.0 |
| Total | 100 |
| Materia seca | 88.1 |
| Proteína bruta | 29.57 |
| Extracto etéreo | 6.59 |
| Fibra bruta | 4.13 |
| Cenizas | 7.43 |
| Energía digestible (MJ/kg) | 12.16 |
*Mezcla
vitamínica-mineral (kg de dieta): vitamina A, 500IU; vitamina D, 100IU;
vitamina E, 75 000 mg; vitamina K, 20 000 mg; vitamina B1, 10 000 mg;
vitamina B3, 30 000 mg; vitamina B6, 20 000 mg; vitamina B12, 100 mg;
vitamina D, 60 000 mg; niacina, 200 000 mg; ácido fólico, 500 mg;
biotina, 0.235 mg; selenio, 0.2 g, hierro, 80 g; manganeso, 100 g; cinc,
80 g; cobre, 15 g; cloruro de potasio, 4 g; óxido de manganeso, 0.6 g;
bicarbonato de sodio, 1.5 g; yodo, 1.0 g; cobalto, 0.25 g.
Tabla 2..
Composición porcentual y química de las dietas experimentales (g /100 g).
| Ingredientes | D-I (1%) | D-II (3%) | D-III (5%) |
|---|
| Pienso comercial | 99 | 97 | 95 |
| Zeolita natural | 1 | 3 | 5 |
| Total | 100 | 100 | 100 |
| Materia seca | 89.26 | 89.1 | 90.12 |
| Proteína bruta | 29.24 | 28.65 | 28.10 |
| Extracto etéreo | 6.50 | 6.38 | 6.26 |
| Fibra bruta | 4.08 | 4.00 | 3.92 |
| Cenizas | 8.62 | 10.06 | 12.10 |
| Energía digestible (MJ/kg) | 12.04 | 11.80 | 11.55 |
Preparación de las dietas. Para la elaboración del PAT
se molieron las harinas de pescado, soya, maíz y el salvado de trigo en
un molino de martillo criollo, a 250 µm, y se mezclaron en una
mezcladora (HOBART MC-600®, Canadá). Se adicionó el aceite
y la premezcla de vitaminas y minerales. Posteriormente, el pienso se
dividió en cuatro porciones iguales para la inclusión de los diferentes
niveles de zeolita. De cada porción (tratamiento), una parte se dejó
como harina para la alimentación en la primera etapa, y la otra se
peletizó en un molino de carne (JAVAR 32, Colombia) a 1 mm de diámetro. Posteriormente, se procedió al secado en una estufa (Selecta, España) a 60 oC durante 24 h.
Las
dietas se ofrecieron en forma de harinas los primeros 30 d, y luego en
pellets de 1 mm. Se suministraron en cuatro raciones, en los horarios de
8:00, 11:00, 14:00 y 16:30 h, durante 60 d. La tasa de alimentación fue
al 20 % del peso corporal por día, la cual se ajustó cada 15 d. Al
final del bioensayo se pesaron los peces individualmente para el cálculo
de los indicadores productivos siguientes:
Alimento suministrado= Alimento añadido/ número de animales finales.
Proteína suministrada= Proteína añadida/ número de animales finales.
Peso medio final.
Factor de conversión alimentaria (FCA) = Alimento añadido /ganancia peso.
Eficiencia proteica= Ganancia de biomasa /proteína suministrada.
Supervivencia (S)= Número de animales finales/ número de animales iniciales x 100.
Análisis bromatólogico. A las harinas se le aplicaron los métodos descritos por AOAC (2016)AOAC
(Association of Official Analytical Chemists). 2016. Official Methods
of Analysis of AOAC International. 20th Ed. George W. Latimer Jr (ed).
Ed. AOAC International, Rockville MD, USA, ISBN: 978-0935-584-875.
A partir de los resultados, se determinaron los aportes de nutrientes
de cada dieta. La energía digestible (ED) se calculó con los
coeficientes calóricos referidos por Pezzato et al. (2001)Pezzato,
L., Castagnolli, N. & Rossi, F. 2001. Nutrición y Alimentación de
peces. Manual No. 295. Serie de Acuicultura. Centro de Producciones
Técnicas, Vicosa, Minas Gerais, Brasil, p. 72 .
Análisis estadístico.
Se probaron los supuestos de normalidad y homogeneidad. Se realizó un
ANOVA de clasificación simple mediante el paquete estadístico INFOSTAT,
versión 2012 (Di Rienzo et al. 2012Di
Rienzo, J.A., Casanoves, F., Balzarini, M.G., González, L., Tablada, M.
& Robledo, C.W. 2012. InfoStat version 2012 [Windows]. Grupo
InfoStat, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. Available: <http://www.infostat.com.ar>). Cuando se encontraron diferencias (P < 0.05), las medias se compararon por la dócima de Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. Multiple Range and Multiple F Tests. Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X, DOI: https://doi.org/10.2307/3001478
.
Análisis económico. Se realizó según el procedimiento de Toledo et al. (2015)Toledo, J., Llanes, J. & Romero, C. 2015. Nutrición y alimentación de peces de aguas cálidas. Revista AcuaCUBA , 17(1): 5, ISSN: 1608-0467.
Se calcularon los costos de las raciones experimentales a partir de los
precios internacionales representativos de las materias primas para
febrero 2020 (www.fao.org/giews/pricetool) (tabla 3).
A los resultados se adicionó 45 % del total de gastos de materias
primas por concepto de gastos adicionales (transportación, maquila y
administrativos para Cuba). Estos valores se multiplicaron por los FCA
obtenidos en este estudio para conocer los costos de alimentación.
Tabla 3.
Precios internacionales de las materias primas utilizadas en la formulación de las raciones experimentales (US $ /t).
| Materias primas | US $ |
|---|
| Harina de pescado | 1 366.94 |
| Harina de soya | 352.90 |
| Harina de maíz | 218.99 |
| Salvado de trigo | 65.00 |
| Aceite vegetal | 774.91 |
| Fosfato dicálcico | 423.10 |
| Mezcla Vit-mineral | 1 975.11 |
| Zeolita natural | 75.00 |
Resultados y DiscusiónLa
temperatura y el oxígeno disuelto en el agua de los tanques oscilaron
entre 26.1 y 27.4oC, y entre 4,54 y 5,35 mg/L, respectivamente. Estos
valores se consideran adecuados para el buen desempeño productivo de la
especie (Costa et al. 2017Costa,
J., Sabbag, O.J., Da Silva, L.M., Espagnoli, M.I. 2017. Productive
performance and economic evaluation of tilapia stocked in different
times of the year. Revista Brasileira de Zootecnia, 46(7): 553-559, ISSN: 1806-9290, DOI: https://doi.org/10.1590/s1806-92902017000700001
). Además, la circulación de agua se controló eficientemente y se garantizó 100 % del recambio diario.
Las
dietas experimentales tuvieron buena aceptación, lo que indicó que no
se afectó la palatabilidad de las raciones por los niveles de zeolita
evaluados. De igual forma, cuando se comenzó a suministrar el alimento
en pellets se observó que la estabilidad de los mismos en el agua fue
buena, lo que se pudiera relacionar con el efecto aglutinador del
mineral, como informó Abdel-Rahim (2017)Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
. Según este autor, la zeolita se registró en la Unión
Europea como un aditivo alimentario (aglutinador, agente
anti-endurecedor y coagulante), recomendado en alimentos artificiales
para reducir los efectos tóxicos de aflatoxinas, y como agente
antimicrobiano.
Entre los beneficios principales de la
utilización de la zeolita en peces se encuentra su acción en el control
de micotoxinas y en la reducción de los efectos tóxicos de aflatoxinas,
así como en el incremento del consumo de alimento. La zeolita interviene
también en la reducción de la conversión alimentaria por mayor
eficiencia en la utilización de proteína, lo que conlleva al incremento
del crecimiento y a la reducción de la mortalidad (El-Gendy et al. 2015El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795 y Abdel-Rahim 2017Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
). Además, puede mejorar la calidad del agua de
cultivo por la captación de los iones amonio, lo que influye de forma
positiva en el bienestar de los animales y en los efluentes que se
vierten al medio (Ghasemi et al. 2016Ghasemi, Z., Sourinejad, I., Kazemian, H. & Rohani, S. 2016. Application of zeolites in aquaculture industry: a review. Reviews in Aquaculture, 10(1): 75-95, ISSN: 1753-5131, DOI: https://doi.org/10.1111/raq.12148
y Martínez et al. 2019Martínez,
S., Matamoros, A., Ramos, L. 2019. Caracterización de una zeolita del
yacimiento El Chorrillo, Camagüey, para su uso en la captura de amonio.
Prueba de concepto. Revista de Producción Animal, 31(3): 29-33, ISSN: 2224-7920 ).
Se
encontraron diferencias (P < 0.05) en los indicadores relacionados
con la cantidad de alimento y cantidad de proteína por animal a partir
de 3 % de inclusión de zeolita (tabla 4).
Esto se debe a que el crecimiento no se afectó y, por tanto, las
cantidades de alimento suministrado fueron similares. Al sustituir 3 y 5
% de pienso por zeolita, estos indicadores disminuyeron con respecto al
control y la D-I, donde solo se sustituyó 1% de pienso.
Los pesos finales no difirieron entre las dietas experimentales (tabla 4),
lo que indica que la inclusión de hasta 5 % de zeolita fue factible en
la ración de alevines de tilapia del Nilo. Es importante señalar que
este tratamiento tuvo la menor cantidad de proteína suministrada por
animal (tabla 4), y no afectó el crecimiento de los alevines con respecto al control y la D-I (1%), lo que puede respaldar lo informado por Abdel-Rahim (2017)Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
con respecto al efecto positivo que tiene la incorporación de zeolita en el crecimiento de los peces.
Tabla 4.
Comportamiento productivo de los alevines de tilapias del Nilo con las dietas experimentales.
| Indicadores | Control PC | D-I 1% | D-II 3% | D-III 5% | ± EE Sign
|
|---|
| Cantidad de alimento /pez (g) | 9.08 a | 8.54 a | 7.51b | 6.50 c | 1.07 P=0.001 |
| Cantidad proteína / pez (g) | 2.95 a | 2.76 a | 2.39 b | 2.09 b | 0.10 P=0.001 |
| Pesos finales (g) | 5.88 ±0.46 | 5.84 ±0.6 | 4.89 ±0.32 | 5.79 ±0.43 | P=0.404 |
| Conversión alimentaria | 1.52 a | 1.44 a | 1.50 a | 1.19 b | 0.05 P=0.001 |
| Eficiencia proteica | 2.03 a | 2.16 a | 2.04 a | 2.63 b | 0.09 P=0.001 |
| Supervivencia (%) | 86.66 | 95.67 | 90.00 | 90.00 | 1.75 P=0.24 |
Letras diferentes en la misma fila difieren estadísticamente para P < 0.05, según Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. Multiple Range and Multiple F Tests. Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X, DOI: https://doi.org/10.2307/3001478
Varios informes demuestran la relación directa entre el crecimiento de los peces y el consumo de proteína dietética (Toledo et al. 2007Toledo,
J., Gutiérrez, D., Llanes, J., Fernández, I. & Lazo de la Vega, J.
2007. La harina de soya como componente esencial en la alimentación de
tilapia cultivada en jaulas. Revista AcuaCUBA, 9(1): 42, ISSN: 1608-0467. y Mejías et al. 2016Mejías, D., Isea, F., Molina, M. 2016. Determinación del Requerimiento Proteico de Alevines de Cachamoto (Colossoma Macropomum ♀ x Piaractus Brachypomus ♂). Boletín del Centro de Investigaciones Biológicas, 50(3): 259-274, ISSN: 0375-538x, DOI: ).
En este estudio se evidenció mayor eficiencia en la utilización de la
proteína con la incorporación de zeolita. Esto se reafirma en los
valores de conversión alimentaria y eficiencia proteica (tabla 4), que mejoraron de forma significativa con 5 % de este mineral. Además, en este experimento se corrobora lo informado por Kanyilmaz et al. (2015)Kanyılmaz,
M., Tekelioglu, N., Sevgili, H., Uysal, R. & Aksoy, A. 2015.
Effects of dietary zeolite (clinoptilolite) levels on rowth performance,
feed utilization and waste excretions by gilthead sea bream juveniles (Sparus aurata). Animal Feed Science and Technology, 200: 66-75, ISSN: 0377-8401, DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2014.09.023
, quienes encontraron mayores coeficientes de
digestibilidad de materia seca y proteína en dietas suplementadas con 5 %
de zeolita en carpa común (Cyprinus carpio).
Galindo et al. (2006)Galindo, J., Jaime, B., Fraga, I. & Alvarez, S. 2006. Empleo de la zeolita en la alimentación del camarón blanco Litopenaeus schmitti. Memorias del IV Congreso Iberoamericano Virtual de Acuicultura, CIVA 2006. Available: <http://www.civa2006.org>, [Consulted: May 31th, 2019]
evaluaron 3 % de zeolita natural (clinoptilolita y mordenita)
procedente del yacimiento de Tasajeras, en la provincia de Villa Clara,
en el alimento de juveniles de camarón blanco Litopenaeus schmitti.
Estos autores no obtuvieron diferencias estadísticas en el crecimiento
entre los animales que consumieron el alimento con zeolita y sin ella,
pero sí las hubo en la conversión alimentaria. Esto evidenció mejor
aprovechamiento del alimento en el que se incluyó zeolita, resultado que
coincide con lo obtenido en este estudio con tilapias.
El-Gendy et al. (2015)El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795
desarrollaron un trabajo a escala productiva, con 2 % de zeolita en la
ración de alevines de tilapias del Nilo y una tasa de alimentación de 2,
2.5 y 3 % del peso corporal. Estos autores informaron los mejores
indicadores de calidad del agua (pH, amonio, nitrito, nitrato y
alcalinidad) y productivos, con 2.5 % de la biomasa. Steica y Morea (2013)Steţca, G. & Morea, A. 2013. Physiological Effects of Natural Zeolites in Fish Feed. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Animal Science and Biotechnologies, 70(2): 395-396, ISSN: 1843-536X, DOI: http://dx.doi.org/10.15835/buasvmcn-asb:70:2:9422
, al estudiar el efecto de la zeolita natural en
alimentos para peces, concluyeron que su efecto aglutinador mejora la
estabilidad del alimento y reduce los desechos. Además, incrementa la
palatabilidad y expone por mayor tiempo el bolo alimenticio al efecto de
las enzimas digestivas, por lo que lo consideraron un promotor del
crecimiento.
Aly et al. (2016)Aly,
H.A., Abdel-Rahim, M.M., Lotfy, A.M., Abdelaty, B.S. & Sallam, G.
R. 2016. The applicability of activated carbon, natural zeolites, and
probiotics (EM®) and its effects on ammonia removal eficiency and fry
performance of european seabass Dicentrarchus labrax. Journal of Aquaculture Research & Development, 7(11): 459-466, ISSN:2155-9546, DOI: https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000459
compararon 5 y 10 ppt. de zeolita natural con un
producto probiótico, microorganismos efectivos (ME) de EMRO Japón, que
añadieron a 400 ppm. en el agua de cultivo de larvas de lubina europea Dicentrarchus labrax.
No encontraron diferencias en los pesos finales, pero la supervivencia
fue mayor en el tratamiento con ME. Este resultado lo atribuyeron al
efecto de estos últimos en el mejoramiento del balance de
microorganismos en el intestino, al fortalecimiento del sistema inmune y
a la contribución que hacen a la calidad del agua. En los tratamientos
con zeolita fue mayor la eficiencia en la eliminación del amonio.
En este estudio, las supervivencias no mostraron diferencias (tabla 4), contrario a lo que se informó en el trabajo de Larmoyeux y Piper (2006)Larmoyeux, J.D. & Piper, R.G. 2006. Effects of water reuse on rainbow trout in hatcheries. North American Journal of Aquaculture, 35(1): 2-8, ISSN: 1548-8454, DOI: https://doi.org/10.1577/1548-8659(1973)35[2:EOWROR]2.0.CO;2
. Estos autores informaron baja incidencia de
enfermedades bacterianas y mortalidad, cuando se utilizó zeolita en las
raciones de peces, lo que se explica por su efecto antimicrobiano. Los
valores que alcanzaron fueron superiores al 60 % informado por Aly et al. (2016)Aly,
H.A., Abdel-Rahim, M.M., Lotfy, A.M., Abdelaty, B.S. & Sallam, G.
R. 2016. The applicability of activated carbon, natural zeolites, and
probiotics (EM®) and its effects on ammonia removal eficiency and fry
performance of european seabass Dicentrarchus labrax. Journal of Aquaculture Research & Development, 7(11): 459-466, ISSN:2155-9546, DOI: https://doi.org/10.4172/2155-9546.1000459
en larvas de lubina europea con zeolita natural, y resultaron ligeramente inferiores al 94 % obtenido en tilapias del Nilo por El-Gendy et al. (2015)El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795.
El análisis económico (tabla 5)
mostró que la utilización de niveles crecientes de zeolita disminuye
los costos de las raciones, por su menor precio con respecto al pienso
comercial. Además, los mayores ahorros se encontraron con la utilización
de 5 %, debido a que fue la ración de menor costo, y con la que se
obtuvo la menor conversión alimentaria. Estos resultados corroboran los
trabajos de El-Gendy et al. (2015)El-Gendy,
M.O., Gouda, A.H. & Shehab El-Din, M.T 2015. Effect of Zeolite on
Feeding Rates and Growth Performance for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal Scientific Research in Agricultural Sciences, 2: 018-024, ISSN: 2345-6795 y Abdel-Rahim (2017)Abdel-Rahim, M. 2017. Sustainable Use of Natural Zeolites in Aquaculture: A Short Review. Oceanography & Fisheries, 2(4): 1-5, ISSN: 2476-0536, DOI: https://doi.org/10.19080/OFOAJ.2017.02.555593
.
Tabla 5.
Análisis económico de la producción de tilapias del Nilo, con 1, 3 y 5 % de zeolita natural (US $ /t)
| Indicadores | Control PC | D-I 1% | D-II 3% | D-III 5% |
|---|
| Costo de la ración | 593.57 | 588.38 | 578.01 | 567.64 |
| Costo de alimentación | 902.23 | 847.27 | 867.01 | 675.49 |
| Ahorro | - | 54.96 | 35.22 | 226.74 |
Se evidenció que la sustitución de 5 % de pienso comercial
por zeolita natural cubana no afectó el crecimiento de alevines de
tilapias del Nilo GIFT, y mejoró la utilización del alimento (conversión
y eficiencia proteica) con un efecto económico positivo. Se propone
desarrollar nuevas investigaciones que evalúen la zeolita como sustituto
de materias primas proteicas (harinas de pescado y soya) en la
alimentación de esta especie.