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INSTITUTO DE CIENCIA ANIMAL - CUBA
Departamento de Fisiología y Bioquímica
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO - ECUADOR
Facultad de Ciencias Pecuarias
EVALUACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS POST COSECHA EN ENSILAJES
INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS NATIVOS PARA
ALIMENTACIÓN DE VACAS LECHERAS EN ECUADOR
Tesis presentada en opción al grado científico de
Doctor en Ciencias Veterinarias
Ing. Byron Leoncio Díaz Monroy, MSc.
Mayabeque, Cuba
2014
INSTITUTO DE CIENCIA ANIMAL - CUBA
Departamento de Fisiología y Bioquímica
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO - ECUADOR
Facultad de Ciencias Pecuarias
EVALUACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS POST COSECHA EN ENSILAJES
INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS NATIVOS PARA
ALIMENTACIÓN DE VACAS LECHERAS EN ECUADOR
Tesis presentada en opción al grado científico de
Doctor en Ciencias Veterinarias
Ing. Byron Leoncio Díaz Monroy, MSc.
Tutores: Dr. C. Arabel Elías Iglesias
Dra. C. Elaine Valiño Cabrera
Mayabeque, Cuba
2014
El presente trabajo de tesis doctoral,
fue financiado por:
La Secretaria Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación
“SENESCYT”, a través del Programa de Becas ACADEMIA 2010.
Y auspiciado por:
La Escuela Superior Politécnica de Chimborazo “ESPOCH”
del Ecuador.
Todo el mundo trata de hacer algo grande, sin darse cuenta de
que la vida se compone de cosas pequeñas
Frank Clark
Este es mi pequeño aporte al desarrollo agropecuario del
Ecuador
Byron
Es una cualidad humana, la gratitud, por ello y por su decidido apoyo, un
sincero agradecimiento a:
Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación
y Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador
Al Instituto de Ciencia Animal de Cuba, a sus Directivos, sus científicos e
investigadores, a su personal técnico, administrativo, contable y de servicios.
Dr. Arabel Elías Iglesias, tutor de tesis, amigo y ejemplo de científico honesto
Dra. Elaine Valiño, tutora de tesis, mujer de ciencia y consejera permanente
Dr. Humberto Jordán, Dra. Juana Galindo, Dr. Félix Ojeda, dignos oponentes de
predefensa de Tesis y maestros de quienes aprendí mucho en tan poco tiempo
Dra. Bertha Chongo, incansable guía y amiga
Dra, Daiky Valenciaga, perseverante ejecutora del Postgrado
A Félix Herrera, por su diligencia y apoyo permanentes
A las amigas laboriosas del Hotelito del ICA, su calidez y amistad hicieron
agradables mis estancias en Cuba
Al personal de la Biblioteca del ICA, por su ayuda y orientación
A Gilber y Johandra, por su atención hogareña, siempre me sentí como en casa
Al Nené (José Ángel), todo un personaje de la informática
A Magaly, Lucía y Yoly, por su ayuda en los cálculos estadísticos de esta tesis
A mis compañeros de estudios de Ecuador, Angola, Colombia, Nicaragua,
Argentina, México y Cuba, gracias por ser colegas, amigos y hermanos
latinoamericanos y del mundo.
A todos, los llevaré por siempre en mi corazón, mil gracias
A:
Byron Israel (†), mi ángel guardián,
Ronald Henry, mi fortaleza
Analía Fernanda, mi tierna princesa
SÍNTESIS
La existencia de residuos agroindustriales contaminantes y los altos costos de la
alimentación suplementaria del ganado lechero, cuya explotación es la principal fuente de
ingresos en la economía agropecuaria del Ecuador, motivaron este trabajo, cuyo objetivo fue
evaluar residuos agrícolas post cosecha en ensilajes inoculados con preparados microbianos
nativos para alimentación de vacas lecheras. Para ello, se realizaron 4 experimentos, la
obtención y caracterización de preparados microbianos a base de suero fresco de leche,
estiércol bovino o contenido ruminal, el aislamiento y caracterización de BAL a partir de
estos, la caracterización de 7 residuos agrícolas post cosecha en combinaciones equitativas
como sustratos de ensilajes inoculados y la evaluación de los mejores ensilajes obtenidos en
vacas lecheras Holstein mestizas. El suero fresco de leche fue el mejor inóculo para los
nuevos preparados microbianos, de donde se aislaron 39 cepas de bacterias ácido lácticas,
identificadas como Lactobacillus, Enterococcus, Pediococcus y Lactococcus, donde se
incluyen 16 especies, se demuestra su relación ecológica sinérgica con la microflora epifítica
de los residuos agrícolas caracterizados. La mejor mezcla para el ensilaje es el rastrojo de
maíz con el preparado microbiano a base de suero fresco de leche, a este producto se le
denominó BIORÉS, el cual al ser suplementado en vacas lecheras incrementó la grasa y
proteína de la leche en un 11 % y estimuló la producción láctea. Esta tecnología incrementa
el indicador beneficio.costo-1
de la ganadería lechera de 1,11 a 1,29 y constituye además un
aporte a la mitigación de la contaminación ambiental.
ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA
Introducción 1
Capítulo 1. Revisión Bibliográfica 7
1.1 La ganadería lechera en el mundo, América Latina y Ecuador 7
1.2 Contribución de la ganadería a la calidad de vida humana en la región
Andina 8
1.3 Características del ganado Holstein 9
1.4 Alimentación de la vaca lechera 10
1.4.1 Necesidades nutritivas de las vacas lecheras 11
1.4.2 Relación forraje/concentrado en la ración 13
1.4.3 Ingestión de alimentos 14
1.4.4 Sistemas de alimentación en vacas lecheras 14
1.5 El ensilaje 16
1.5.1 Fases del proceso de ensilaje 17
1.5.2 Microflora del ensilaje 18
1.5.2.1 Microorganismos benéficos - bacterias que producen ácido láctico (BAL) 18
1.5.2.1.1 Componentes antimicrobianos producidos por bacterias lácticas 21
1.5.3 Ensilaje de subproductos 21
1.5.4 Uso de aditivos para el ensilaje 23
1.5.5 Uso de la melaza y el suero de leche como aditivos del ensilaje 25
1.5.6 Contenido ruminal y estiércol bovino como ingredientes para ensilajes 25
1.5.7 Implicaciones sanitarias del uso del ensilaje como alimento 27
1.5.8 Ventajas del ensilaje de residuos de cosecha y de subproductos locales 28
Capítulo 2. Obtención de preparados microbianos a base de suero fresco
de leche, contenido ruminal o estiércol bovino, como inóculo para ensilaje
de residuos agrícolas de cosecha 29
Introducción 29
2.1 Experimento 1. Obtención de preparados microbianos con actividad
ácido láctica, a partir de suero fresco de leche, contenido ruminal o estiércol
bovino, como inóculo para ensilaje de residuos agrícolas de cosecha. 30
2.1.1 Materiales y métodos 30
2.1.1.1 Características de las materias primas 30
2.1.1.2 Tratamientos 31
2.1.1.3 Preparación 32
2.1.2 Análisis estadístico 33
2.2 Resultados y discusión 33
Capítulo 3. Aislamiento y caracterización de bacterias ácido lácticas a partir
de preparados microbianos en base a suero fresco de leche, contenido ruminal o
estiércol bovino 45
Introducción 45
3.1 Experimento 2. Aislamiento y caracterización de bacterias con
actividad ácido láctica, a partir de preparados microbianos en base
a suero fresco de leche, contenido ruminal o estiércol bovino 46
3.1.1 Materiales y métodos 46
3.1.1.1 Recolección y procesamiento de las muestras 46
3.1.1.2 Aislamiento y caracterización de las cepas 47
3.2. Resultados y discusión 48
Capítulo 4. Evaluación de ensilajes de residuos de cosecha, inoculados con
preparados microbianos 56
Introducción 56
4.1 Materiales y métodos 57
4.1.1 Selección, recolección y caracterización de los residuos orgánicos pos
Cosecha 57
4.1.2 Procedimiento para el pre ensilaje 58
4.1.3 Mezclas de residuos utilizadas para el ensilaje 59
4.1.4 Experimento 3: Caracterización y evaluación de siete residuos agrícolas
pos cosecha de: maíz, frejol, arveja, trigo, cebada, avena y brócoli, en la
obtención de ensilajes inoculados con preparados microbianos a base de
suero fresco de leche y estiércol bovino. 59
4.1.5 Preparación del ensilaje 60
4.1.6 Toma de muestras y análisis de laboratorio 60
4.1.7 Análisis estadístico 61
4.2 Resultados y discusión 61
4.2.1 Indicadores de composición química 61
4.2.2 Indicadores fermentativos 66
4.2.3 Indicadores microbiológicos 69
4.2.4 Evaluación organoléptica de los ensilajes 73
4.3 Costo de producción de los ensilajes evaluados 74
4.4 Selección del ensilaje para su producción en mayor volumen y evaluación
en vacas lecheras en Ecuador 75
Capítulo 5. Producción y evaluación de ensilado, a partir de residuos de cosecha
de maíz, inoculado con preparados microbianos, en la alimentación de vacas lecheras 76
Introducción 76
5.1 Experimento 4. Producción y evaluación de ensilado, a partir de residuos de
cosecha de maíz, inoculado con preparados microbianos, en la alimentación
de vacas lecheras. 77
5.1.1 Materiales y métodos 77
5.1.1.1 Ubicación geográfica del sitio de la investigación 77
5.1.1.2 Tratamientos experimentales 78
5.1.1.3 Preparación del ensilaje 78
5.1.1.4 Toma de muestras para análisis de laboratorio 80
5.1.1.5 Mediciones experimentales 80
5.1.1.6 Prueba biológica alimenticia con vacas productoras de leche 81
5.1.1.7 Manejo sanitario de los animales 82
5.1.1.8 Análisis estadístico 82
5.2 Resultados y discusión 83
5.2.1 Digestibilidad de componentes del ensilaje 83
5.2.2 Aporte energético de los ensilajes 86
5.2.3 Peso inicial y final de las vacas 87
5.2.4 Consumo de alimento y conversión alimentaria en las vacas 87
5.2.5 Producción de leche en las vacas 90
5.2.6 Contenido de glucosa y urea en la sangre de las vacas 93
5.2.7 Calidad de la leche de vacas alimentadas con los ensilajes 95
5.2.8 Costo de producción de leche y estimación del indicador beneficio.costo-1
99
Capítulo 6. Discusión general 101
Conclusiones 111
Recomendaciones 112
Referencias bibliográficas
Anexos
GLOSARIO DE ABREVIATURAS
AGCC: Ácidos grasos de cadena corta
AIPL: Animal Improvement Programs Laboratory
AOAC: Association of official analytical chemist
API® 50 CHL: Sistema bioquímico de identificación de Lactobacillus con 50 carbohidratos
ATCC: American Type Culture Colection
ATP: Adenosina trifosfato
BAE: Residuos de brócoli+avena+inoculante bacteriano a base de estiércol bovino
BAL: Bacterias ácido lácticas
BAM: Residuos de brócoli+avena+inoculante bacteriano a base de suero+estiércol
BAS: Residuos de brócoli+avena+inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche
BHCE: Bagazo + hoja de caña, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino
BHCM: Bagazo + hoja de caña, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol
BHCS: Bagazo + hoja de caña, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche
BIOAGRO: Biotecnología para el agro
BIORÉS: Producto biológico para reses
BPV: Buenas prácticas veterinarias
CA: Conversión alimenticia
CMT: California mastitis test
CR: Contenido ruminal de bovino adulto, residuo de matadero
d: Día
Dig: Digestibilidad
DIVMO: Digestibilidad in vitro de la materia orgánica
DS: Desviación estándar
EB: Estiércol bovino fresco, residuo de establo
ED: Energía digestible
EE: Error estándar
EM: Energía metabolizable
EMz: Ensilaje de residuos de maíz sin inoculante
EMzEB: Ensilaje de residuos de maíz con inoculante a base de estiércol bovino
EMzM: Ensilaje de residuos de maíz con inoculante a base de suero + estiércol
EMzSL: Ensilaje de residuos de maíz con inoculante a base de suero fresco de leche
ESPOCH: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
et al: Y colaboradores
FAE: Residuos de fréjol+arveja+inoculante bacteriano a base de estiércol bovino
FAM: Residuos de fréjol+arveja+inoculante bacteriano a base de suero + estiércol
FAO: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura
FAS: Residuos de fréjol + arveja + inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche
FC: Fibra cruda
FDA: Fibra detergente ácida
FDN: Fibra detergente neutra
FEPALE: Federación Panamericana de lechería
FES: Fermentación en estado sólido
FRN: Facultad de recursos naturales
FUNDACYT: Fundación para la ciencia y la tecnología
GOD-POD: Prueba de color-enzimático, glucosa oxidasa
GRAS: Generally regard as secure
ha: Hectárea
HPGE: Hoja plátano+guayaba, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino
HPGM: Hoja plátano+guayaba, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol
HPGS: Hoja plátano + guayaba, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche
INRA: Institut National de la recherche agronomique (Instituto Nacional para la
investigación agronómica de Francia)
Kg: Kilogramo
L: Litro
m: Metro
MAS: Residuos de maíz + inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche
Mcal: Mega calorías
ME: Residuos de maíz + inoculante bacteriano a base de estiércol bovino
mg: Miligramo
mL: Mililitro
MM: Residuos de maíz + inoculante bacteriano a base de suero + estiércol
mm: Milímetros
MRS: Man Rogosa y Sharpe
MS: Materia seca
msnm: Metros sobre el nivel del mar
N: Nitrógeno
NADH: Nicotinamida adenina dinucleótido
NDT/TDN: Nutrientes digestibles totales
NRC: National Research Council
NTE-INEN Norma técnica del Instituto ecuatoriano de normalización
OIE: Organización mundial de sanidad animal
P: Significancia estadística
PC: Proteína cruda
PCR: Reacción en cadena de la polimera
PFN: Proyectos con financiamiento nacional
pH: Potencial hidrógeno
PM: Preparado microbiano
PMA: Programa mundial de alimentos
PMCR: Preparado microbiano a partir de contenido ruminal
PMEB: Preparado microbiano a partir de estiércol bovino
PMSI: Preparado microbiano sin inóculo
PMSL: Preparado microbiano a partir de suero fresco de leche
PMSLEB: Preparado microbiano a partir de suero y estiércol
RAR: Research Animal Resources
rpm: Revoluciones por minuto
SAS: Statistical analysis system
SENESCYT: Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación
SL: Suero fresco de leche de vaca, residuo de la industria quesera
t: Tonelada
T: Tratamiento
TCE: Residuos de trigo+cebada+inoculante bacteriano a base de estiércol bovino
TCM: Residuos de trigo+cebada+inoculante bacteriano a base de suero + estiércol
TCS: Residuos de trigo+cebada+inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche
UFC: Unidad formadora de colonia
Upas: Unidad de producción agropecuaria
UPC: Unidad propagadora de colonia
USD: Dólar norteamericano
UV: Ultravioleta
%: Por ciento
°Brix: Grados brix
°C: Grados Celsius
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Valores de condición corporal para vacas lecheras (Almeyda 2013).
Tabla 2. Raciones para vacas lecheras (NRC 2001).
Tabla 3. Subproductos usados como sustrato fermentable (Machin 2001).
Tabla 4. Categorías de aditivos para el ensilaje (McDonald et al. 1991), citados por
Stefanie et al. (2001).
Tabla 5. Dosificación de ingredientes para el preparado microbiano (Díaz 2002).
Tabla 6. Indicadores determinados durante la evaluación de la dinámica de la
fermentación en los preparados microbianos.
Tabla 7. Contenido de AGCC en los preparados microbianos.
Tabla 8. Contenido de nitrógeno en los preparados microbianos.
Tabla 9. Cuantificación de bacterias ácido lácticas (1x103 UFC.mL
-1) en los preparados
microbianos.
Tabla 10. Cuantificación de hongos (1x103 UPC.mL
-1) en los preparados microbianos.
Tabla 11. Cuantificación de bacterias aerobias mesófilas totales (1x103
UFC.mL-1
) en los
preparados microbianos.
Tabla 12. Cuantificación de levaduras (1x103 UPC.mL
-1) en los preparados microbianos.
Tabla 13. Crecimiento microbiano determinado mediante densidad óptica (absorbancia),
en los preparados microbianos.
Tabla 14. Concentración de sólidos disueltos (˚Bx), en los preparados microbianos en
función del tiempo de fermentación.
Tabla 15. Número y proporción de cepas de bacterias ácido lácticas, aisladas y
caracterizadas de los preparados microbianos.
Tabla 16. Distribución por género, de BAL aisladas desde preparados microbianos a base
de suero fresco de leche, estiércol bovino y contenido ruminal.
Tabla 17. Distribución de cepas BAL aisladas de preparados microbianos, según su
afinidad metabólica de fermentación.
Tabla 18. Composición química (en base seca) de los residuos agrícolas utilizados en la
producción de ensilajes inoculados con preparados microbianos.
Tabla 19. Mezclas equitativas de residuos post cosecha para ensilajes inoculados.
Tabla 20. Indicadores químicos (en %) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas de
cosecha, inoculados con preparados microbianos.
Tabla 21. Indicadores fermentativos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas.
Tabla 22. Indicadores microbiológicos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos.
Tabla 23. Matriz para la evaluación y selección de ensilajes para producción en mayor
volumen y prueba biológica alimenticia en vacas lecheras.
Tabla 24. Condiciones meteorológicas de la ciudad de Riobamba, Ecuador.
Tabla 25. Peso vivo y consumo de alimento de vacas suplementadas con ensilaje de
rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Producción de leche.dia-1
en 19 países de América Latina y el Caribe en el año
2011 (FAO y FEPALE 2012).
Figura 2. Contribución regional (%) a la producción de leche en el Ecuador (Censo
Nacional Agropecuario 2012).
Figura 3. Unidades productivas agropecuarias (Upas) productoras de leche de la región
sierra, sobre el total nacional (Censo Nacional Agropecuario 2012).
Figura 4. Curva de lactación y su relación con el consumo de MS y la ganancia de peso de
vacas lecheras (Almeyda 2013).
Figura 5. Producción de ácido láctico (mg.L-1
) en los preparados microbianos.
Figura 6. Producción de ácido butírico (mg.L-1
) en los preparados microbianos.
Figura 7. Producción de enzimas proteasas y amilasas totales (mg.mL-1
) en los preparados
microbianos.
Figura 8. Comportamiento del pH, durante el proceso de fermentación de los preparados
microbianos.
Figura 9. Contenido de bacterias coliformes (1x103
UFC.mL-1
) durante el proceso de
fermentación de los preparados microbianos.
Figura 10. Contenido de biomasa bacteriana (% del peso) durante el proceso de
fermentación de los preparados microbianos.
Figura 11. Comportamiento de la temperatura (˚C) durante el proceso de fermentación de
los preparados microbianos.
Figura 12. Esquema de trabajo con el sistema API 50 CHL y muestra de una tira, que indica
el viraje de color en los pocillos, provocado por la fermentación que efectuó la
cepa sobre los carbohidratos.
Figura 13. Contenido de proteína de cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados con
preparados microbianos.
Figura 14. Fibra detergente neutro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados
con preparados microbianos.
Figura 15. Digestibilidad In vitro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados
con preparados microbianos.
Figura 16. Comportamiento del pH, en cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados
con preparados microbianos.
Figura 17. Proporción de Ácido láctico (en % sobre los ácidos totales) de cuatro ensilajes
de residuos agrícolas, inoculados con preparados microbianos.
Figura 18. Concentración de Ácido láctico (mg.g-1
) de cuatro ensilajes de residuos
agrícolas, inoculados con preparados microbianos.
Figura 19. Cuantificación de BAL (1x105UFC.g
-1) en cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos.
Figura 20. Evaluación organoléptica de ensilajes de mezclas de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos.
Figura 21. Costo de producción (USD.kg-1
) de ensilajes de mezclas de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos.
Figura 22. Valores de digestibilidad (en %) de los componentes bromatológicos del ensilaje
de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 23. Energía digestible y energía metabolizable (Mcal.kg-1
) del ensilaje de rastrojo de
maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 24. Consumo de proteína (g.vaca-1
.d-1
) en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo
de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 25. Producción de leche en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de maíz,
inoculado con preparados microbianos.
Figura 26. Conversión alimenticia en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de maíz,
inoculado con preparados microbianos.
Figura 27. Contenido de glucosa y urea en sangre de vacas alimentadas con ensilaje de
rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 28. Acidez y pH de la leche de vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de maíz,
inoculado con preparados microbianos.
Figura 29. Contenido de proteína y grasa en la leche de vacas alimentadas con ensilaje de
rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 30. Costo de producción de leche e indicador beneficio.costo-1
, mediante la
alimentación de vacas con ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con
preparados microbianos.
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1. Escala de Mc Farland, para la estimación de la concentración bacteriana en
una solución.
Anexo 2. Superficie, producción y generación de residuos de siete cultivos en Ecuador
Anexo 3. Matriz para la selección de los mejores ensilajes a partir de residuos agrícolas
post cosecha inoculados con preparados microbianos.
Anexo 4. Cálculo de costos de los preparados microbianos y ensilajes e indicador
beneficio.costo-1
(B/C).
INTRODUCCIÓN
La sociedad actual debe enfrentar uno de sus mayores desafíos, la erradicación del
hambre y la desnutrición, lo cual está implícito en el primer objetivo de desarrollo del
milenio de la FAO, puesto que, el número de personas que sufren hambre crónica en el
mundo, sigue siendo inaceptablemente elevado, se estima que en el periodo 2011-2013
fue de 842 millones (FAO, FIDA y PMA 2013). Objetivo que se lograría con la mejora
de la productividad agrícola y los ingresos, así como el fomento de mejores prácticas
nutricionales y de programas que incrementen el acceso directo e inmediato de los más
necesitados a los alimentos. Es necesario impulsar el desarrollo de la ciencia hacia la
búsqueda activa de nuevos enfoques de producción que garanticen mayor eficiencia
para enfrentar los crecientes problemas de seguridad alimentaria en los países pobres
(FAO 2010).
La Fundación Natura (2011), se refirió al impacto ambiental de las industrias en el
Ecuador, y citaron que la ganadería e industria láctea son altamente contaminantes del
medio ambiente, por sus emisiones tanto sólidas, como líquidas y propusieron utilizar
los residuos: estiércol bovino, contenido ruminal y suero de leche para abono y como
posible fuente de alimentos para animales poligástricos, respectivamente, mediante
procesos adecuados de transformación.
Díaz et al. (2014), manifiestan que la biotecnología convencional, puede aplicarse a la
producción de alimentos para animales, a partir de la utilización de residuos orgánicos
post cosecha y agroindustriales, la cual incrementa la cantidad y disponibilidad de
nutrientes y su digestibilidad, una de las técnicas utilizadas es la del ensilaje. Esta
técnica ofrece la posibilidad de conservar alimentos durante épocas de alta producción
para su empleo futuro, especialmente en períodos de escasez por sequía y puede ser
conservado por meses y aún por años y ser usado en cualquier momento, ésta
innovación tecnológica destaca al ensilaje de maíz, que permite aumentar la producción
en vacas lecheras. Según Ramírez et al. (2011) por medio de este proceso las bacterias
ácido lácticas (BAL) nativas presentes en el forraje, o bien adicionadas como cultivo
iniciador, convierten los azúcares solubles en ácidos orgánicos entre los que predomina
el ácido láctico, como consecuencia el pH es disminuido hasta un nivel en que las
bacterias indeseables se inhiben y la mayor parte del forraje es conservado. El desarrollo
de las BAL tiene lugar a valores de pH entre 4,5 y 6, deteniéndose su actividad a un pH
entre 3,2 y 3,8.
El ensilaje es una fermentación en estado sólido (FES), proceso que permite el
aprovechamiento de fuentes no convencionales de carbohidratos como los residuos
fibrosos para la alimentación animal mediante el uso de microorganismos (Díaz-
Plascencia 2010). Una aplicación de fermentación en estado sólido (FES) de residuos
agrícolas lignocelulósicos acompañados de fuentes de energía de fácil fermentación,
para producir proteína no convencional para alimentación animal, es el uso de residuos
agroindustriales de caña de azúcar, desarrollado en Cuba, en donde se obtuvo alimentos
como la Saccharina y el Bagarip, entre los más destacados, por sus aplicaciones como
sustitutos parciales de alimentos tradicionales y como suplementos dietéticos en algunos
animales (Julián y Ramos 2007).
La Saccharina es un producto obtenido por fermentación de los tallos de caña de azúcar
desprovistos de las hojas, suplementado con urea y sales minerales y en otras diferentes
variantes se incluyeron fuentes amiláceas para mejorar la calidad y digestibilidad del
producto fermentado (Elías et al. 1990).
En trabajos previos se demostró que mediante procesos de fermentación en estado
sólido de la mezcla de melaza, suero fresco de leche, estiércol bovino, urea, agua y una
variedad de residuales agrícolas, se obtiene un producto adecuado para alimentación de
rumiantes, con él se podría sustituir un porcentaje de alimentos concentrados en ganado
lechero y de engorda (Díaz 1999).
Por otro lado, en Ecuador la producción de maíz suave ocupa 220 700 ha
aproximadamente y de maíz duro 1 084 000 ha, lo cual genera residuos en el orden de
7,83 millones de toneladas al año (Censo Nacional Agropecuario 2012), esto evidencia
la gran disponibilidad de residuales aprovechables para alimentación animal.
Según Grijalva (2013), en Ecuador la ganadería lechera es la principal fuente de
ingresos para la economía agropecuaria, actualmente existen unos 300 000 ganaderos,
los cuales en el año 2012 lograron producir 5 100 000 litros de leche.d-1
, en donde la
región sierra aportó el 73 %, la costa el 19 % y la Amazonía el 8 %, generó empleo para
más de 1 500 000 habitantes, se movió a más de 1000 millones de dólares anuales de la
economía nacional, se lograron las primeras exportaciones por más de 20 millones de
dólares y se mantuvo un precio al productor en finca de 0,40 dólares.L-1
de leche, con
relación al precio medio del litro de leche en América Latina y el Caribe de 0,43 US$.L-
1 de leche, el rango de precios en la región va de 0,37 a 0,53 US$.L
-1 (FAO y FEPALE
2012). Sin embargo, este sector enfrenta problemas como el alto costo de producción,
generado por los elevados costos de alimentación suplementaria del ganado,
especialmente en épocas de escasez de pasto (Grijalva 2013). Aunque los productores
pobres, en algunos casos, tienen uno o dos animales para la producción de leche y las
crías las guardan como reemplazo o para vender y obtener ingresos, así, se convierten
en una “cuenta bancaria con patas” (Reist et al. 2007). La población bovina estimada
en Ecuador para el año 2012 fue de 5,24 millones de cabezas y su alimentación depende
básicamente del pastoreo en un 93,3 % y de los suplementos como banano, balanceado,
heno, ensilaje y otras fuentes, en un 6,7 % (Censo Nacional Agropecuario 2012).
De ahí la importancia de buscar nuevas alternativas para mejorar los rendimientos
productivos y económicos para este sector, se debe abaratar los costos de producción y
específicamente bajar los costos de alimentación, dado que actualmente es poco rentable
alimentar ganado con concentrado, suplementos, melazas, etc., por sus elevados costos.
Se calcula que los costos de producción de leche con la tecnología actual de
alimentación, son de 37,5 USD.100 kg-1
a nivel mundial y para América del Sur oscilan
entre 25 a 30 USD.100 kg-1
de leche, con precios más bajos en África, pero
significativamente más altos en América del Norte y Europa (FAO 2010).
Por un lado la existencia de grandes cantidades de residuos agroindustriales, poco o
nada utilizados, y por otro, los altos costos de la alimentación suplementaria del ganado
lechero, cuya explotación es la principal fuente de ingresos en la economía agropecuaria
del Ecuador, son el problema a resolver.
En este sentido se plantea aprovechar algunos residuos agro industriales, tales como:
rastrojo de maíz, trigo, cebada, fréjol, arveja, avena, brócoli, excretas del ganado,
contenido ruminal y suero fresco de leche, mediante fermentación en estado sólido con
la técnica de inoculación de ensilajes, con preparados microbianos a partir de excretas
de bovino, contenido ruminal y suero fresco de leche, para obtener ensilados de calidad,
buen valor nutricional y bajo costo, para vacas lecheras. Esta tecnología aún no se
desarrolla en las condiciones Ecuatorianas, por lo que, en la presente tesis se planteó:
Hipótesis: El empleo de preparados microbianos a partir de fuentes autóctonas de
microorganismos, permite obtener ensilajes de residuos de cosecha, con buena calidad y
bajos costos.
Objetivo general.
Evaluar residuos agrícolas post cosecha en ensilajes inoculados con preparados
microbianos nativos para alimentación de vacas lecheras.
Objetivos específicos.
Elaborar preparados microbianos a partir de suero fresco de leche, contenido ruminal
o estiércol bovino, caracterizarlos y evaluarlos como inóculos en el proceso de
ensilaje.
Caracterizar ensilajes de residuos agrícolas pos cosecha inoculados con preparados
microbianos, evaluarlos y seleccionarlos como suplementos alimenticios.
Evaluar los ensilajes seleccionados en vacas productoras de leche.
Novedades científicas.
El tema del trabajo se ubica dentro del área agroalimentaria categorizada como
prioritaria y como parte de las políticas gubernamentales para la seguridad alimentaria y
el buen vivir en el Ecuador. Presenta cuatro novedades y a su vez aportes científico-
tecnológicos:
Se informa por primera vez la obtención de tres preparados microbianos con
actividad ácido láctica como inóculos para ensilaje.
Se conforma un banco de 39 cepas de bacterias ácido lácticas autóctonas de los
nuevos preparados microbianos a base de suero fresco de leche, estiércol bovino y
contenido ruminal.
Se propone una metodología para el aprovechamiento biotecnológico de residuos
agrícolas post cosecha mediante fermentación en estado sólido con los preparados
microbianos.
Se obtiene un producto ensilado de bajo costo y con alto valor biológico con
capacidad para estimular la producción y mejorar la calidad de leche en vacas,
denominado BIORÉS.
Aportes científico-tecnológicos.
Identificación de cepas de bacterias con actividad ácido láctica, aisladas de los
preparados microbianos de suero fresco de leche, contenido ruminal y estiércol
bovino, y creación de un banco para estudios de inoculantes o probióticos.
Tecnología para producir ensilados inoculados con preparados microbianos de
naturaleza ácido láctica.
Caracterización de 7 residuales agrícolas pos cosecha como sustratos de ensilajes
inoculados con preparados microbianos.
Se genera una alternativa biotecnológica eficiente para el aprovechamiento de
residuos agroindustriales, en condiciones de la zona andina del Ecuador.
Importancia teórica y práctica.
Se dispone de información actualizada en la temática de preparados microbianos para
ensilaje de residuos agrícolas post cosecha, además constituye un material de referencia
para el aprovechamiento biotecnológico de residuos orgánicos mediante FES.
Conocimientos que forman parte del pensum de estudios de las carreras agropecuarias.
La importancia práctica está dada porque se dispone de:
Fuentes naturales de microorganismos con actividad ácido láctica y acción
fermentativa promisoria caracterizados como parte de los inóculos bacterianos para
ensilajes de residuos agrícolas de cosecha.
Producto con alto valor biológico como alimento para vacas productoras de leche.
Tratamiento y aprovechamiento de residuos agroindustriales para contribuir a
mitigar la contaminación ambiental.
Sistema sostenible para generar alimento para vacas en cualquier época del año.
Manual para la producción de ensilado a partir de residuos agrícolas de cosecha de
maíz, inoculado con un preparado microbiano, para alimentación de vacas lecheras.
CAPITULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
1.1 La ganadería lechera en el mundo, América Latina y Ecuador
La ganadería bovina en el mundo contaba con un inventario de 1603,3 millones de cabezas
en el año 2011, las cuales estaban destinadas a producir leche, carne y animales de trabajo.
En el continente americano existían 584,4 millones, los cuales representaban el 36,45 % de
los bovinos en el mundo (OIE 2012). En el 2011 en el mundo se produjeron 614,4 millones
de toneladas de leche líquida de vaca, lo cual representa un 2,5 % de incremento respecto
al año anterior. América latina aportó con el 11,07 % de la producción mundial, así, para el
mismo año, la producción fue de 68 millones de toneladas para Sudamérica; 14,4 millones
para América Central y 1,9 millones para la región del Caribe, lo que representa aumentos
del 5,5 %, 1,25 % y 1 % para cada una de las tres regiones, respectivamente. En los
últimos 20 años, mientras que la producción mundial aumentó un 31 %, la de Sudamérica
lo hizo un 108 %. (FAO y FEPALE 2012). En la figura 1, se puede observar la producción
de leche en 19 países de América Latina y el Caribe.
La producción de leche por habitante en América Latina tuvo un promedio de 128,4 kg, y
por bovino en inventario fue de 172,5 kg, lo que es más bajo que el promedio mundial de
403,3 kg. Solamente cuatro países de la región se encuentran por encima de este promedio
mundial: Costa Rica 790,0 kg, Honduras 717,1 kg, Chile 563,2 kg y Ecuador 514,9 kg,
países mayormente especializados en producción de leche. La producción de leche por
hectárea de pastizal en Centroamérica fue de 150,3 kg, en América del Sur 115,3 kg,
mientras que el promedio mundial fue de 164,6 kg. Los países pequeños y con menor
inventario tienen mejores índices productivos, sobresalen en Honduras, Costa Rica,
Ecuador, El Salvador, Chile y Uruguay, países que, proporcionalmente a la disponibilidad
de sus recursos productivos, los utilizan mejor para la producción de leche (FAO 2010).
El consumo promedio de leche, en América latina y el Caribe, es de 141 litros de
equivalente-leche por persona y por año, mientras que el promedio simple es de 119 litros.
La diferencia se explica porque el conjunto de países más poblados son los que tienen
consumos relativamente más altos (FAO y FEPALE 2012), es así que de los 1611 g diarios
de alimento que en promedio consumía cada habitante, el 16,4 % fue el equivalente en
leche que incluyó líquido y los derivados. Al tener en cuenta que en promedio en América
Latina el 30,7% de los gastos del hogar se destinaron a alimentación, se podría deducir que
el 4,9 % es lo que se destina al consumo de leche dentro de los gastos del hogar (FAO-
Food Security, 2008). Por lo que resulta imprescindible estudiar alternativas para
incrementar la producción de leche y bajar los costos y con ello contribuir a la seguridad
alimentaria de la población. En las figuras 2 y 3, se observa el aporte de la zona de
influencia de esta investigación (Provincias de Chimborazo, Cotopaxi y Tungurahua de la
región Sierra), a la producción lechera del Ecuador, ubicándose como una de las tres zonas
más importantes en esta rama.
1.2 Contribución de la ganadería a la calidad de vida humana en la región
Andina.
Los análisis económicos muestran que la ganadería tiene una rentabilidad baja pero
estable. Si solo consideramos la rentabilidad, la producción animal no sería tan atractiva.
Los análisis de pequeños productores muestran que el ingreso y la rentabilidad son
importantes, pero que el punto fundamental es la contribución a la calidad de vida. En este
tipo de estudio la vaca lechera es uno de los factores que más contribuye a la calidad de
vida, por el rol adicional que juega dentro del sector: utilización de jornales de bajo costo
de oportunidad como el de la mujer y los hijos, seguridad contra calamidades por la
liquidez que representa, la garantía para préstamos informales y la protección contra la
inflación, la ganadería es la alternativa más rentable para mantener los ahorros. Se tomó
Figura 1. Producción de leche.dia-1
en 19 países de América Latina y el Caribe en el
año 2011 (FAO y FEPALE 2012).
Figura 2. Contribución regional (%) a la producción de leche en el Ecuador (Censo
Nacional Agropecuario 2012).
Figura 3. Unidades productivas agropecuarias (Upas), productoras de leche de la
región sierra, sobre el total nacional (Censo Nacional Agropecuario 2012).
73%
18%
8% 1% Región Sierra
Región Costa
Región Amazónica
Región Insular yZonas en conflicto
como ejemplo a Colombia, Ecuador, Bolivia y Perú y se comparó la inversión en cajas de
ahorros y/o compra de dólares y a largo plazo, siempre la ganadería fue más rentable, en el
futuro será también más rentable porque el crecimiento del hato es muy similar al
crecimiento de la población humana (Estrada 1995).
Esta situación actualmente tiene la misma tendencia, aunque con mejoras en la
rentabilidad, fruto de la tecnificación y adelantos en la genética, manejo y nutrición, así
como la capacitación de los ganaderos (Grijalva 2013).
1.3 Características del ganado Holstein
La Holstein ha sido la raza más popular en muchos países, ya que se logran grandes
ganancias en la producción de leche, grasa y proteína debido al éxito de los programas de
selección genética (Animal Improvement Programs Laboratory “AIPL” 2006). Los
cambios en las prácticas de manejo de los hatos provocaron una vida productiva más baja
(Hare et al. 2006); además de un grave descenso de la fertilidad de la vaca. Estas
tendencias de la fecundidad y la vida productiva, junto con las preocupaciones por
facilidad de parto y los cambios en precios de la leche que hacen mayor hincapié en grasa
y proteínas, generaron interés por el cruzamiento (Heins et al. 2006).
La raza Holstein se caracteriza por su superioridad en la producción de leche, pero algunos
cruces presentaron un mérito económico que es comparable con el Holstein puro y puede
exceder el mérito del Holstein, si la facilidad al parto, la viabilidad de los terneros, la
fertilidad de las vacas y la producción de queso son consideradas (VanRaden et al. 2007).
Según Bolívar et al. (2009), la raza Holstein es de mayor tamaño y tarda más tiempo en
alcanzar el peso adulto que otras razas, porque posiblemente estos animales, no alcanzan a
cubrir sus requerimientos durante las primeras lactancias y manifiestan así su potencial
lechero. VanRaden y Sanders (2003), citado por Bolívar et al. (2009) refieren que para el
ganado Holstein alcanza un peso adulto de 680 kg.
Urbano et al. (2000) reportaron en Venezuela una producción para la raza Holstein de
4512 kg, mientras que Cedeño y Vargas (2004) informan que la producción de leche es
superior en la Holstein, que en otras razas. Igualmente, Heins et al. (2008) en Estados
Unidos encontraron que vacas Holstein tuvieron una producción de leche de 7705 kg.
El contenido de proteína de la leche es significativamente superior en la primera lactancia,
y no existe diferencia entre las demás lactancias (Bolívar et al. 2009).
La edad al primer parto en el ganado Holstein es de 26,72 meses, con diferencias
significativas con los otros grupos genéticos, siendo mayor para la Holstein, igual sucede
con el intervalo entre partos con 416 días (Bolívar et al. 2009).
La raza Holstein, posee una vida productiva a la tercera lactancia de 51,4 meses, con una
producción total acumulada de 16469 kg de leche, habilidad de permanencia a los 48
meses llegó al 60 % y la producción de leche en la primera lactancia fue de 7673 kg
(Valencia et al. 2004).
1.4 Alimentación de la vaca lechera
Hazard (2010) manifiesta que el manejo alimenticio de las vacas lecheras es uno de los
factores que tiene mayor incidencia en la producción de leche, en donde el costo del
alimento incide con un 50% en el costo total del litro de leche. Por otra parte, una buena
alimentación permite una mejora en la producción de leche, sanidad y reproducción del
ganado lechero. Almeyda (2013) sostiene que las vacas deben ser alimentadas de acuerdo a
sus requerimientos nutritivos. Estos varían de acuerdo al peso vivo, nivel y contenido en
grasa de la producción y momento de la lactancia que se encuentran los animales. La pieza
fundamental para una adecuada formulación de raciones para vacas es la cantidad y calidad
de forraje a incorporar dentro de la ración, dado que es el insumo más económico y porque
se debe aprovechar la gran ventaja de la vaca en su habilidad, gracias al rumen, para
extraer de manera eficiente y a bajo costo, energía y otros nutrientes de la celulosa de las
paredes celulares de los pastos y forrajes.
1.4.1 Necesidades nutritivas de las vacas lecheras: Según Almeyda (2013), los
nutrientes necesarios para que la vaca tenga un buen rendimiento reproductivo y
productivo y para su mantenimiento son agua, energía, proteínas, vitaminas y minerales.
Estos nutrientes son tomados de la ración alimenticia suministrada, compuesta por lo
general de forraje o pastos, concentrado y suplementos de vitaminas y minerales. Las
raciones alimenticias son específicas para los animales. Así, en forma general, para
proporcionar una ración nutricionalmente balanceada se deben considerar dos aspectos
importantes las características de los animales y la información relacionada con los
alimentos. Entre las características de los animales es importante el genotipo, el nivel de
producción de leche, el estado nutricional, el manejo de los animales, la edad de la vaca, el
periodo de gestación y las condiciones medioambientales.
Según McDonald et al. (1999), las necesidades nutritivas de las vacas lecheras dependen
de la cantidad de leche producida y de su composición. La producción de leche está
relacionada fundamentalmente con la raza, estableciéndose un orden de mayor a menor
producción: Holstein, Friesian, Ayrshire, Guernsey y Jersey. Sin embargo, existen grandes
variaciones dentro de cada raza en relación con la estirpe y la individualidad, en general las
vacas más viejas producen más que las jóvenes, pero el factor que mayormente afecta a la
producción es la curva de lactancia, normalmente la producción aumenta desde el parto
hasta los 35 días, descendiendo a continuación un 2,5 % semanal en forma continua y
regular, hasta el final de la lactación. En conclusión, la producción de leche puede variar
considerablemente, pero eso no es un problema para la formulación de los requerimientos
nutricionales, ya que la producción se puede medir con gran exactitud diariamente. La
composición de la leche varía de acuerdo a varios factores no relacionados con la
alimentación, como el tipo y calidad de ordeño que afecta la cantidad de grasa y de los
sólidos totales, el intervalo entre ordeños, las enfermedades, entre otros. Pero los factores
que tienen relación directa con la composición de la leche son la raza, la estirpe, la
individualidad, la edad de la vaca y la fase de lactación. Por otra parte Pendini (2008)
reportó que es bastante informado en la bibliografía existente, como la composición de la
dieta afecta la producción y composición de la leche. La nutrición o el manejo de la
alimentación alteran la composición de la leche, principalmente el contenido de grasa, en
menor medida el de proteína y prácticamente no tiene ningún efecto sobre la lactosa.
También indicó, que la producción y composición de la leche de una vaca depende del
número de células secretoras, de la capacidad de síntesis de las células y de la cantidad de
nutrientes que llegan a la glándula mamaria. Los dos primeros factores dependen del
estado fisiológico de la lactancia, edad del animal, correlación hormonal y la salud de la
ubre. La cantidad de nutrientes depende de la cantidad de alimento consumido, la
composición de la dieta y de la movilización de reservas corporales. Así, como concepto
principal se debe considerar que para lograr un aumento en los componentes de la leche, la
dieta debe contener los nutrientes necesarios para la síntesis y que estos nutrientes se
encuentren en forma equilibrada, el segundo concepto a introducir es que los precursores
sanguíneos de la leche pueden ser modificados a través de la dieta, modificando la
fermentación ruminal y/o incorporando alimentos que mejoren el aporte de nutrientes vía
intestinal. Las relaciones entre la energía, fibra y proteína de la dieta determinan la
disponibilidad de nutrientes como glucosa, aminoácidos y triglicéridos para la síntesis de la
leche. Desde el punto de vista de la composición de la leche, un adecuado balance de
carbohidratos no estructurales en la dieta suele resultar en un incremento de los tenores de
proteínas y de grasa en la leche (Pendini 2008).
Los requerimientos de proteína en vacas lecheras, según Navarro et al. (2006), son
cubiertos sólo entre 20-30 % por proteína alimentaria, el resto, es generado por la flora
ruminal mediante síntesis microbiana, esta síntesis de proteína microbiana, depende
primariamente del aporte nitrogenado de la ración y luego, del suministro oportuno de
energía que requieren los microorganismos del rumen. En la medida que aumenta el nivel
productivo de las vacas, aumenta el requerimiento de proteína, ampliándose de esta forma
la relación proteína-energía. Las necesidades promedio de proteína para vacas lecheras
fluctúan entre 12-20 % de la ración alimenticia (base materia seca). El déficit energético al
inicio de la lactancia afecta también la producción de proteína microbiana, esto hace
necesario un aumento de la concentración proteica en este período de lactancia.
1.4.2 Relación forraje/concentrado en la ración: Parecería que la relación
forraje/concentrado adecuada para una buena producción de leche, con una concentración
adecuada de grasa y sobre todo que resulte económico para el productor, estaría alrededor
de 80:20. Los concentrados afectan la cantidad total y el porcentaje de los tres AGV
principales producidos en el rumen. Cuando se alimentan con pequeñas cantidades de
concentrados, la formación de ácido acético es predominante (60 a 70% del total), con un
porcentaje menor de ácido propiónico (15 a 20%) y butírico (5 a 15%). La adición de una
pequeña cantidad de concentrados a la dieta, cuando se compone solamente de forrajes,
puede mejorar la producción de leche considerablemente. El exceso de concentrados en la
dieta puede parar completamente la actividad ruminal. Así, el tipo de ración que una vaca
come, y específicamente la cantidad de grano en la dieta, influye en el pH, la cantidad total
de AGV que se produce en el rumen y las características de los AGV, lo cual determina: la
cantidad de leche producida, el porcentaje de grasa en la leche y la eficiencia de conversión
de alimentos hacia la leche (Wattiaux 2012).
1.4.3 Ingestión de alimentos: con las raciones compuestas exclusivamente por forrajes,
la repleción del aparato digestivo limita la ingestión de alimentos, de forma que una vaca
de alto potencial para la producción, no puede consumir suficiente cantidad de alimentos
para expresarlo. Existe una correlación positiva entre la ingestión de alimentos y la
producción de leche. En las últimas cuatro décadas, los estudios demuestran que al
aumentar la proporción de concentrados hidrocarbonados (principalmente granos de
cereales) en la ración a expensas del forraje, aumenta la ingestión de alimentos y la
producción de leche, especialmente en las vacas genéticamente superiores (Bondi 1988).
1.4.4 Sistemas de alimentación en vacas lecheras: Navarro (2006), indica que una vez
que las vacas terminaron el período de transición, su alimentación dependerá de la
producción de leche y de su condición corporal. Existen variaciones en la subdivisión por
etapas que se puede tener durante todo el período de lactación. Basados en el criterio de
que una vaca tiene una lactación de 305 días, la dividen en tres etapas: inicio de lactancia
(21 a 150 días), mitad de la lactación (150 a 210) y final de la lactación (210-305), lo
óptimo en estas etapas es tratar que las vacas reciban los nutrimentos necesarios para
obtener una máxima producción.
Inicio de la lactación: Según Navarro (2006), este periodo empieza entre los 21 a 30 días
posparto y su alimentación es crítica, en esta etapa se alcanzan el pico de lactación y el
máximo consumo de materia seca, importantes para la futura producción de leche (figura
4). Un inicio eficiente tiene un efecto importante sobre el pico de lactación (50-70 días) y
la futura persistencia en la producción de leche y permite al animal desarrollar el potencial
genético para producir leche. Por cada kg adicional que se logre en el pico de producción,
la vaca producirá de 200 a 250 kg más de leche durante esa lactación. La variabilidad en el
tiempo para alcanzar el pico de producción se debe a una alimentación subóptima en el
período preparto y posparto. Shimada (2007), refiere que los requerimientos energéticos de
la vaca en esta etapa son varias veces mayores que los de mantenimiento, la curva de
consumo de alimento no se mantiene paralela a la de producción láctea, ya que esta última
alcanza el pico a las 6 a 8 semanas posparto, mientras que la de consumo lo hace entre las
13 y 15 semanas. El animal, al no ver cubiertas sus necesidades, se ve forzado a utilizar sus
reservas energéticas corporales (en forma de grasa) y así produce 7 kg de leche.kg-1
de
grasa utilizado y pierde entre 50 a 70 kg de peso.
Periodo medio de la lactación: Para Navarro (2006) este período comprende del día 150
al 210 de la lactación. Hay que tomar en cuenta que la vaca está en una etapa de
disminución de la producción de leche, por lo que se deben hacer los ajustes necesarios en
la cantidad de alimento balanceado que se va a suministrar para evitar engordarla. Se
recomienda una condición corporal de 3 para este período, también es importante tener
presente, que todas las vacas en esta etapa deberán estar preñadas. Shimada (2007) sostiene
que en esta etapa hay un equilibrio entre los requerimientos y el consumo, lo que estabiliza
el peso del animal, aquí la llamada persistencia de la lactancia o el tiempo total que dura la
misma, está relacionada con la alimentación adecuada y se debe suministrar el concentrado
en función de la producción.
Final de la lactación: Navarro (2006), sostuvo que el final de la lactación comprende del
día 210 al 305, en el cual las vacas deben ser secadas. En esta etapa la práctica más
importante a considerar es la regulación de la condición corporal, mediante el uso regulado
del alimento balanceado Se recomienda que las vacas empiecen esta etapa con una
condición de 3 y la terminen al momento de secarse de 3+ a 4-, tal como se muestra en la
tabla 1. Shimada (2007), manifestó que en esta etapa se presenta el descenso de la
producción, el animal consume más de lo que requiere, lo que le permite recuperar el peso
perdido e incluso acumular la grasa que requerirá como reserva para la siguiente lactación.
Figura 4. Curva de lactación y su relación con el consumo de MS y la ganancia de
peso de vacas lecheras (Almeyda 2013).
Tabla 1. Valores de condición corporal para vacas lecheras (Almeyda 2013).
La base de alimentación de las vacas debe ser forraje (50 a 60 %), más un concentrado
cuya composición y niveles variarán según el forraje utilizado, el peso de la vaca, el
contenido de grasa en la leche y la producción diaria.
Según Shimada (2007), la alimentación de las vacas en lactación debe hacerse al tomar en
cuenta su edad y etapa productiva, así las vaquillas de primera y segunda lactancia tienen
requerimientos de mantenimiento superiores en 20 % y 10 % respectivamente que vacas
adultas, para mantener su crecimiento.
Como se evidencia en la tabla 2, el NRC (2001), recomienda alimentar a la vaca lechera
asignándole una dieta con nutrientes formulados según su peso vivo, el porcentaje de grasa
y la producción diaria de leche, así como la previsión inclusive de ganancia de peso, de
esta forma establece categorías de vacas a las cuales les corresponde una determinada
formulación nutricional.
El ensilaje
Ensilaje es el proceso o método de conservación anaeróbica y por acidificación de forraje o
residuos agrícolas cuya finalidad principal es la preservación del material con mínima
pérdida de nutrientes (Cárdenas et al. 2004).
Este proceso de ensilaje se puede aplicar a forrajes, residuos de cosecha y subproductos
que son usualmente consumidos en forma fresca por los animales domésticos, lo que
permitiría conservarlos y utilizarlos en períodos de escasez de alimentos (Mannetje 2001).
Según Stefanie et al. (2001), para producir un ensilaje de buena calidad es esencial
asegurar que se produzca una buena fermentación microbiana en el ensilado. El proceso de
fermentación no depende solo del tipo y la calidad del forraje, sino también de la técnica
empleada para la cosecha y para el ensilaje. Es una técnica de preservación de forraje que
se logra por medio de una fermentación láctica espontánea bajo condiciones anaeróbicas.
Tabla 2. Raciones para vacas lecheras (NRC 2001)
EM (Mcal.kg-1
) 2,40 2,50 2,70 2,80 2,80 2,80 2,20
Las bacterias ácido lácticas fermentan los carbohidratos hidrosolubles del forraje para
producir ácido láctico y en menor cantidad, ácido acético. Al generarse estos ácidos, el pH
del material ensilado baja a un nivel que inhibe la presencia de microorganismos que
inducen la putrefacción.
1.5.1 Fases del proceso de ensilaje: Una vez que el material fresco se almacena, es
compactado y cubierto para excluir el aire, el proceso del ensilaje se puede dividir en
cuatro etapas, las cuales según Stefanie et al. (2001), son: fase aeróbica, fase de
fermentación, fase estable y fase de deterioro aeróbico. Estas fueron corroboradas por
Cárdenas et al. (2004) quienes las describen así:
Fase aeróbica: en esta fase -que dura sólo pocas horas- el oxígeno atmosférico presente en
la masa vegetal disminuye rápidamente debido a la respiración de los materiales vegetales
y a los microorganismos aeróbicos y anaeróbicos facultativos como las levaduras y las
enterobacterias. Además hay una actividad importante de varias enzimas vegetales, como
las proteasas y las carbohidrasas, siempre que el pH se mantenga en el rango normal para
el jugo del forraje fresco (pH 6,5-6,0).
Fase de fermentación: esta fase comienza al producirse un ambiente anaeróbico. Dura de
varios días hasta varias semanas, lo que depende de las características del material ensilado
y de las condiciones en el momento del ensilaje. Si la fermentación se desarrolla con éxito,
la actividad BAL proliferará y se convertirá en la población predominante. A causa de la
producción de ácido láctico y otros ácidos, el pH bajará a valores entre 3,8 a 5,0 valor que
depende también del contenido de materia seca del sustrato.
Fase estable: mientras se mantenga el ambiente sin aire, ocurren pocos cambios. La
mayoría de los microorganismos de la fase de fermentación lentamente reducen su
presencia. Algunos acidófilos sobreviven este período en estado inactivo; otros, como
clostridios y bacilos, sobreviven como esporas. Sólo algunas proteasas y carbohidrasas, y
microorganismos especializados, como Lactobacillus buchneri que toleran ambientes
ácidos, continúan activos pero a menor ritmo.
Fase de deterioro aeróbico: comienza con la apertura del silo y la exposición del ensilaje
al aire, esto es inevitable cuando se requiere extraer y distribuir el ensilaje, pero puede
ocurrir antes de iniciar la apertura por daño de la cobertura del silo (roedores o pájaros). El
período de deterioro puede dividirse en dos etapas, la primera se debe al inicio de la
degradación de los ácidos orgánicos que conservan el ensilaje, por acción de levaduras y
ocasionalmente por bacterias que producen ácido butírico. Esto induce un aumento en el
valor del pH, lo que permite el inicio de la segunda etapa de deterioro; en ella se constata
un aumento de la temperatura y la actividad de microorganismos que deterioran el ensilaje,
como algunos bacilos. Las pérdidas por deterioro oscilan entre 1,5 y 4,5 % de materia
seca.dia-1
.
1.5.2 Microflora del ensilaje: Según Stefanie et al (2001), en el ensilaje existen dos
grupos principales de microflora: los microorganismos benéficos y los microorganismos
indeseables. Los microorganismos benéficos son los microorganismos BAL. Los
indeseables son aquellos organismos que causan el deterioro anaeróbico (p. ej. clostridios y
enterobacterias) o deterioro aeróbico (ej. levaduras, bacilos, Listeria sp. y mohos). Muchos
de estos organismos indeseables no sólo reducen el valor nutritivo del ensilaje, sino que
pueden además afectar la salud de los animales o alterar la calidad de la leche, o ambas.
1.5.2.1 Microorganismos benéficos - bacterias que producen ácido láctico (BAL): Las
BAL pertenecen a la microflora epifítica de los vegetales. Su población natural crece
significativamente entre la cosecha y el ensilaje. Las características del cultivo como
contenido y composición de azúcares y el contenido de materia seca, combinados con las
propiedades del grupo BAL, así como su tolerancia a condiciones ácidas o de presión
osmótica, y el uso del substrato, influirán en forma decisiva sobre la capacidad de
competencia de la flora BAL durante la fermentación del ensilaje (Stefanie et al. 2001).
Los componentes BAL que se asocian con el proceso de ensilaje pertenecen a los géneros:
Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc, Enterococcus, Lactococcus y Streptococcus. La
mayoría de ellos son mesófilos, o sea que pueden crecer en un rango de temperaturas que
oscila entre 5° y 50°C, con un óptimo entre 25° y 40°C. Son capaces de bajar el pH del
ensilaje a valores entre 4 y 5, dependiendo de las especies y del tipo de forraje. Todos los
miembros de BAL son anaerobios facultativos, pero muestran cierta preferencia por la
condición anaeróbica (Stefanie et al. 2001).
Si se toma en cuenta su metabolismo de los azúcares, los miembros BAL pueden ser
clasificados como homofermentadores obligatorios, heterofermentadores facultativos o
heterofermentadores obligados. Los homofermentadores obligados producen más de 85 por
ciento de ácido láctico a partir de hexosas (azúcares C6) como la glucosa, pero no pueden
degradar las pentosas (azúcares C5) como la xilosa. Los heterofermentadores facultativos
también producen principalmente ácido láctico a partir de hexosas, pero además pueden
degradar algunas pentosas produciendo ácido láctico, ácido acético y/o etanol. Los
heterofermentadores obligatorios degradan las hexosas y las pentosas, pero se distinguen
de los homofermentadores en que degradan las hexosas en proporciones equimolares de
ácido láctico, CO2, ácido acético y/o etanol (Stefanie et al. 2001). Los homofermentadores
obligatorios reúnen especies como Pediococcus damnosus y Lactobacillus ruminis. Los
heterofermentadores facultativos incluyen a Lactobacillus plantarum, L. pentosus,
Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus y Enterococcus faecium. Los
heterofermentadores obligatorios incluyen miembros del género Leuconostoc y algunos
Lactobacillus como L. brevis y L. buchneri (Stefanie et al. 2001).
Las BAL, además de contribuir en la biopreservación de los alimentos, mejoran las
características sensoriales como el sabor, olor, textura y aumentan su calidad nutritiva, por
lo que se usan en la elaboración de productos fermentados, en el área pecuaria tienen
múltiples aplicaciones para mejorar la producción animal (Ramírez 2011).
Un estudio en FES de soya bajo la acción de BAL principalmente lactobacilos, produjo en
48 h de fermentación un rápido incremento del contenido de aminoácidos de 99,7 a 529,1
µmol.g-1
en el producto final, debido a la multiplicación de microorganismos y el efecto
del sistema enzimático, de igual manera los péptidos con pesos moleculares menores a
1000 Da se incrementaron del 30,7 % al 81,3 %, lo cual indica que este tipo de
fermentación en la soya puede proveer diferentes probióticos y productos nutritivos (Zhang
et al. 2014).
Las bacterias lácticas son un grupo de microorganismos representadas por varios géneros
con características morfológicas, fisiológicas y metabólicas en común. En general las BAL
son cocos o bacilos Gram positivos, no esporulados, no móviles, anaeróbicos,
microaerofílicos o aerotolerantes; oxidasa, catalasa y bencidina negativas, carecen de
citocromos, no reducen el nitrato a nitrito y producen ácido láctico como el único o
principal producto de la fermentación de carbohidratos (Vázquez et al. 2009).
Las BAL son ácido tolerantes, pueden crecer algunas a valores de pH tan bajos como 3.2,
otras a valores tan altos como 9.6, y la mayoría crece a pH entre 4 y 4.5, permitiéndoles
sobrevivir naturalmente en medios donde otras bacterias no resisten la actividad producida
por los ácidos orgánicos (Carr et al. 2002). Las BAL están ampliamente distribuidas en la
naturaleza y pueden aislarse de diversos alimentos, tierra, plantas verdes, así como
también del tracto digestivo y vagina de mamíferos, entre otras fuentes (Azadnia et al.
2011). Para su multiplicación requieren de azúcares como glucosa y lactosa, además de
aminoácidos, vitaminas y otros factores de crecimiento. La leche es el medio típico y
satisfactorio para la proliferación de las BAL. Sin embargo, otros alimentos son también
excelentes medios de crecimiento y producción de metabolitos de bacterias lácticas, entre
ellos se encuentran las masas de cereales, los vegetales y la carne (Vázquez et al. 2009).
Al grupo BAL pertenecen los géneros: Carnobacterium, Enterococccus, Lactobacillus,
Lactococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus,
Vagococcus y Weissella, usualmente, son microorganismos GRAS (generalmente
consideradas sanitariamente seguras) y se emplean como cultivos iniciadores (inóculos) en
la industria alimentaria y aditivos dietéticos (Vázquez et al. 2009).
1.5.2.1.1 Componentes antimicrobianos producidos por bacterias lácticas: La
acción conservadora de las BAL se debe a la inhibición de muchos microorganismos
patógenos por varios productos finales de la fermentación, estas sustancias son ácidos
como láctico y acético, peróxido de hidrógeno, diacetilo, bacteriocinas y productos
secundarios generados por la acción de lactoperoxidasa sobre el peróxido de hidrógeno y
tiocianato (Shirai et al. 1996). Las bacteriocinas son moléculas que tienen estructura tipo
péptido o proteína biológicamente activas, las cuales presentan acción bactericida sobre
receptores específicos de las células; además, la composición química de estas sustancias
es muy variada y su modo de acción específico (Vázquez et al. 2009).
1.5.3 Ensilaje de subproductos: Pese al gran desarrollo de la técnica de ensilaje de
forrajes, su uso para conservar y aprovechar subproductos recibe poca atención de parte de
investigadores y agentes de extensión (Kayouli y Lee 2001). En la tabla 3 se muestran
algunos ejemplos de subproductos utilizados como sustrato para la fermentación.
Los cereales de grano pequeño, como avena, trigo y cebada, son una buena alternativa para
la elaboración de ensilajes, debido a su rendimiento de materia seca y de energía por
unidad de superficie (Elizalde y Méndez 2005), citados por Cárdenas (2011). Para Goic y
Tabla 3. Subproductos usados como sustrato fermentable (Machin 2001).
Subproductos de la industria azucarera Referencias
Melaza - caña de azúcar Evers y Carroll 1998
Melaza - remolacha azucarera Fagbenro y Jauncey 1998
Desechos de caña de azúcar Alimonet al. 1994
Desechos de frutas Referencias
Banana Ash y Elliott 1991
Papaya Bello y Fernandez 1995
Piña Bello y Fernandez 1995
Citrus Megiaset al. 1998
Pulpa de manzana Nikolic y Jovanovic 1986
Kiwi Ciruzziet al. 1996
Uva Nouret al. 1981
Otros desechos agro-industriales Referencias
Residuos de fermentación destilación de bebidas Pelz y Hoffman 1997
Desechos vegetales Ashbellet al. 1995
Subproductos lácteos Syeret al. 1995
Desechos de flores (claveles) Ceronet al. 1996
Raíces de taro Ash y Elliott 1991
Desechos de raíces de yuca Fagbenro y Bello 1997
Subproductos de panadería Bastian 1990
Desechos de aceitunas Hadjipanayiotou y Koumas 1996
Torta de tofu Niwa y Nakanisi 1995
Desechos de sisal Rodríguez et al. 1985
Frondas de palma aceitera Abu Hassan et al. 1996
Ponce (2000), el ensilaje de cebada sobresale entre los cereales de grano pequeño, por sus
valores nutritivos y gran aceptación en los bovinos de leche y carne.
Gutierrez y Viviani Rossi (2008), reportaron que al adicionar Henosilo (inoculante
bacteriano) al ensilaje de avena, se obtuvieron aumentos significativos en los valores de
energía metabolizable, materia seca, carbohidratos solubles, y reducción de los niveles de
N amonical y pH del material.
El trigo como ensilaje ha sido otra alternativa de gran interés en la producción bovina,
frente a otros ensilajes de cereales como la avena y la cebada (Elizalde et al.1995). En
complemento Elizalde y Méndez (2005), encontraron un mejor efecto en el consumo
voluntario y contenido de proteína en ensilajes de trigo con respecto a la avena. Además,
es posible hacer un reemplazo parcial de ensilaje de pradera por uno de trigo, debido a que
no habría un efecto significativamente negativo en la producción, ni en la composición de
la leche en vacas que estén sobre los 2 meses de su lactancia (Sutton et al. 2002). Knicky y
Lingvall (2005) encontraron óptimos efectos fermentativos, además de menores pérdidas
de MS, al usar un inoculante con Lactobacillus en el ensilaje de trigo.
Manterola (2011), reportó que el rastrojo de maíz, es bajo en materias nitrogenadas (4,5 %
de PB), presenta mayor porcentaje de hemicelulosa que de celulosa, su bajo porcentaje de
lignina lo hace más digestible que las pajas de cereales. Por lo que presenta un valor
energético superior a ellas, fluctuando entre 1,69 y 2,1 Mcal.kg-1
de MS.
La pomasa de manzana (residuo orgánico del proceso de extracción de jugo) que
representa entre 15 y 20% del procesamiento industrial de la fruta (Rodríguez et al., 2013),
así como el suero de leche, se pueden aprovechar mediante procesos de fermentación para
obtener proteína de calidad para la alimentación animal, y a la vez disminuir la
contaminación, de esta forma se obtiene la Manzarina, producto con 21 % de PC y 15 % de
PV (Díaz-Plascencia et al. 2010).
El uso de subproductos de cultivos hortícolas, está muy generalizado en zonas de
producción; siendo usado por las explotaciones de vacunos de leche en mayor o menor
medida a lo largo del año; en un rango del 20 al 40 % se aprovecha en forma ocasional
subproductos del brócoli, cuyo precio es simbólico o equivalente a su valor de transporte
(Martínez et al. 2008), además aporta a la dieta proteína hasta en un 33 %, fibra 15 %, y se
logra una producción similar a dietas tradicionales con alfalfa o concentrado, incremento
de proteína (5,3 %) pero decremento de grasa (2,8 %) (Losada et al. 1992).
1.5.4 Uso de aditivos para el ensilaje: Según Stefanie et al. (2001), a partir de la década
de 1990, el uso de aditivos para mejorar las condiciones del proceso de ensilaje comenzó
hacerse muy común, existe un amplio rango de aditivos químicos y biológicos comerciales
adecuados para el ensilaje. Los inoculantes con bacterias se convirtieron en el tipo más
frecuente de aditivo empleado en ensilajes de maíz, gramíneas y leguminosas.
El principal objetivo de aplicar aditivos en el ensilaje, es reducir el pH más rápidamente a
fin de preservar los carbohidratos y proteínas, e inhibir el crecimiento de microorganismos
que podrían deteriorar el ensilaje (Zhang et al. 2014).
Los aditivos se pueden dividir en dos grupos principales: inhibidores de la fermentación
(ácidos orgánicos) y estimuladores de fermentación (cepas de lactobacilos o azúcares
fácilmente degradables) (Ventura-Canseco et al. 2012). El principal subproducto útil,
usado como aditivo, es la melaza de caña de azúcar, la cual utilizó en ensilaje de estiércol
de ganado, en ensilaje de maní (Arachis hypogaea) y camote (Ipomoea batatas) (Ventura-
Canseco et al. 2012).
Estudios realizados a más de 1000 ensilajes y 25000 silos indican, que en un 90 % de los
casos se encuentran respuestas favorables en la disminución del pH y el incremento en la
relación ácido láctico: ácido acético, en comparación con los ensilajes no tratados con
inoculantes, también se evidencia una disminución en los niveles de etanol y de nitrógeno
amoniacal de los materiales a los que no se les adicionó BAL (Bolsen et al. 2000).
El uso de inóculos concentrados de bacterias productoras de ácido láctico (BAL) ayuda a
optimizar el proceso fermentativo de ensilaje, especialmente cuando se trabaja con forrajes
tropicales, bajos en contenido de BAL naturales y carbohidratos de rápida fermentación,
las BAL funcionan como estimulantes de la fermentación e inhibidores del deterioro
aeróbico, resultados satisfactorios se obtuvieron al combinar BAL heterofermentativas
facultativas con BAL heterofermentativas obligadas (Lactobacillus buchneri) (Tobía et al.
2003). En la tabla 4, se muestran las categorías de aditivos para ensilajes.
Tabla 4. Categorías de aditivos para el ensilaje (McDonald et al. 1999), citados por
Stefanie et al. (2001).
Tipo de aditivo Ingrediente activo típico Comentarios
Estimulantes de
fermentación
BAL, Azúcares (melaza), Enzimas Puede afectar la
estabilidad aeróbica
Inhibidores de
fermentación
Acido fórmico, Ácido láctico, Ácidos
minerales, Nitritos, Sulfitos, Cloruro de
sodio
Inhibición de
clostridios
Inhibidores de
deterioro aeróbico
BAL, Ácido propiónico, Ácido benzoico,
Ácido sórbico
Nutrientes Urea, Amoníaco, Minerales Puede mejorar
estabilidad aeróbica
Absorbentes Pulpa seca de remolacha azucarera, Paja
La mayoría de los aditivos comerciales contienen más de un ingrediente activo con lo cual
se logra incrementar la eficacia y abarcar un rango más amplio de funciones, algunas
combinaciones muy usadas incluyen inoculantes que estimulan la fermentación láctica
homofermentativa junto con enzimas que permiten liberar ciertos azúcares, o
combinaciones que permiten la fermentación y deterioro de substancias inhibidoras como
el ácido fórmico, sulfitos y ácido propiónico Stefanie et al. (2001).
1.5.5 Uso de la melaza y el suero de leche, como aditivos del ensilaje: La melaza de
caña (75 % MS) es un subproducto ampliamente usado, agregándose hasta el 10 por ciento
de peso w/w para suplir carbohidrato fácilmente fermentable a ensilajes de forrajes
tropicales. Su aplicación en el ensilado de pastos tropicales, precisa una dosis alta (4 a 5
%), en forrajes de cultivos con muy bajo contenido de MS, una parte considerable del
aditivo puede perderse en el efluente del silo en los primeros días del ensilaje (Mûhlbach
2001).
El suero de leche es un residuo barato de la producción de queso y se adiciona al ensilaje
de paja de trigo y de salvado de arroz. Una combinación de melaza y suero de leche
deshidratado, se utiliza como suplemento para ensilar subproductos de pescado y como
aditivos para el ensilaje de maíz (Bautista-Trujillo et al. 2009), pero es importante
encontrar la concentración óptima de uno de ellos (Ventura-Canseco et al. 2012).
El suero de leche ácido y dulce, concentrado, posee una composición rica en lactosa,
proteínas, minerales y elementos traza, y puede aprovecharse en lugar de su eliminación
como residuo (Alsaed et al. 2013). El suero de leche aumenta la acidez y ciertos
componentes tales como albúmina y lacto globulina son ricas en aminoácidos azufrados
(cisteína y metionina) y minerales. El suero también contiene bacterias de ácido láctico
(BAL), tales como Lactobacillus delbreueckii, L. helveticus y Streptomyces termophilus.
El ácido láctico al reducir el pH inhibe el crecimiento de bacterias indeseables (Ventura-
Canseco et al. 2012).
1.5.6 Contenido ruminal y estiércol bovino como ingredientes para ensilajes.
Trillos (2006) manifiesta que el contenido ruminal, también conocido como “ruminaza” es
un subproducto originado del sacrificio de animales, contiene todo el material que no
alcanzó a ser digerido por el rumiante, posee una gran cantidad de flora y fauna microbiana
y productos de la fermentación ruminal, por esto se puede decir que es una alternativa para
la alimentación de rumiantes por sus características químicas, biológicas, bromatológicas y
su amplia disponibilidad. Galindo (2008) indica que el contenido ruminal es rico en
microorganismos de varios tipos, entre los que se incluyen bacterias ácido lácticas de
forma bacilar como Lactobacillus ruminus y Lactobacillus vitulinus, que utilizan azúcares
como sustrato. De igual manera Hómez (2013) refiere que la composición química del
contenido ruminal es interesante por poseer un 12 % de MS, 16,2 % de PB, 25,4 % de FC,
13,5 % de cenizas, 2,3% de EE, 42,6 % de ELN, 0,21 % de Ca y un 0,6 % de P.
Por otro lado el Sitio argentino de producción animal (2000) indica que el contenido
ruminal puede aprovecharse en la alimentación animal, por ejemplo: en forma seca,
reemplaza hasta 100 g del peso del cereal en las raciones para cerdos; ensilado es
apetecible para cerdos, consumen hasta 0,5 kg diarios; se utiliza mezclado con sangre en
raciones para aves de corral; separando el líquido, la parte sólida se deseca y se da a los
bovinos, la parte líquida se precipita o condensa y seca para raciones de cerdos;
extrayendo el líquido, se deseca y emplea como cama para gallineros y después se
suministra como alimento en rumiantes. Otra investigación de Ríos y Ramírez (2012)
reporta que utilizaron con éxito contenido ruminal ensilado, durante 30 d junto a maíz y
Gliricidia sepium en engorde de conejos.
Blanco (2000) refiere que la población microbiana del estiércol bovino es similar a la del
contenido ruminal. En ambos lugares predominan las especies anaerobias. Como el
estiércol se forma en el intestino grueso, aquí los anaerobios obligados superan a los
aerobios en 100 veces como mínimo. Las bacterias predominantes que se aíslan del ciego
incluyen varios géneros encontrados en el rumen. También son predominantes los bacilos
Gram negativos, como Bacteroides, Butyrivibrio y Fusobacterium. También se encuentran
cocos Gram positivos como Streptococcus bovis y S. faecalis y algunas especies de
Selenomonas. El ciego proporciona un ambiente ideal para mantener una elevada
población bacteriana, ya que dispone de un suministro relativamente constante de
sustratos, temperatura y pH. Los sustratos disponibles incluyen alimentos no digeridos
previamente, residuos de alimentos parcialmente digeridos, células provenientes de la
descamación y secreciones intestinales tales como bilis, enzimas y mucinas.
1.5.7 Implicaciones sanitarias del uso del ensilaje como alimento: Machin (2001),
manifestó que la preocupación de alimentar animales con productos que puedan contener
agentes patógenos es muy entendible, puesto que muchas de las fuentes usadas como
sustratos para el ensilaje pueden estar contaminadas, el ensilaje puede contaminar la leche
cruda con esporas bacterianas, lo cual ha sido confirmado con PCR, su prevención se haría
con una buena fermentación, para ello la aplicación de cultivos de BAL o aditivos
químicos puede ayudar en gran medida (Giffel et al. 2002).
Petersson-Wolfe et al. (2011) detectaron en ensilajes de maíz y de pasto, inoculados con
LAB comercial, luego de 3 semanas de fermentación, mayor población de Enterococcus
causantes de mastitis en vacas, que en el control sin inoculación, pero no de Streptococcus,
ni de bacterias Gram negativas, esto sugiere que los Enterococcus tienen la capacidad de
sobrevivir a pH bajos en el ensilaje.
Se ha demostrado que la fermentación ácida del ensilaje, reduce o elimina patógenos, todas
las bacterias que corrientemente causan infecciones alimentarias se inhiben en ambientes
de pH < 4. La forma de acción está ligada a bajos niveles de pH, presencia de substancias
antibióticas producidas por BAL y a la capacidad de los ácidos orgánicos de atravesar la
membrana celular de los microorganismos por disociación y su capacidad de bajar el nivel
de pH interno del organismo a niveles que lo destruyen.
En ensilaje de cebada inoculado con Pediococcus pentosaceus y Propionibacterium
jenzenii, se demostró desde el día 15 hasta el 42 ó final de fermentación, la eliminación
total de E. coli O157:H7, inoculada experimentalmente al inicio del proceso en el silo, lo
cual demuestra la acción del ácido láctico y descenso rápido del pH (Bach et al. 2002). Las
BAL también producen antibióticos y bacteriocinas que frecuentemente tienen efectos
bacteriostáticos contra otras especies bacterianas. Los ácidos minerales no tienen la misma
capacidad de disociación que los ácidos orgánicos y por ello son menos efectivos en el
antagonismo bacteriano dentro del ensilaje (Machin 2001).
Tres inoculantes con Lactobacillus, Enterococcus y Pediococcus, en ensilaje de maíz,
disminuyeron la producción y contenido de tres aminas indeseables: tiramina, putrescina y
cadaverina (Steidlová and Kalac 2003). En estudios de laboratorio se detectó la habilidad
de Lactobacillus rhamnosus RC007 para bajar rapidamente el pH e inhibir el crecimiento
de hongos como Fusarium graminearum y Aspergyllus parasiticus y la producción de sus
micotoxinas (aflatoxina B1 y zearalenona), esto muestra su potencial como inoculante de
ensilajes y bio-controlador en la alimentación animal (Dogi et al. 2013).
1.5.8 Ventajas del ensilaje de residuos de cosecha y de subproductos locales: Según
Kayouli y Lee (2001) los problemas para el ensilaje de subproductos agroindustriales son
la disponibilidad estacional, en ciertos casos, su alto contenido de agua. A menudo estos
subproductos se convierten en fuentes de contaminación ya que muy pronto se avinagran,
son invadidos por mohos y pierden gran cantidad de nutrientes solubles en el efluente del
residuo, los resultados demuestran que el ensilado es una opción apropiada para su
conservación por períodos prolongados, tecnología que presenta estas ventajas:
Alternativa para una alimentación estratégica en períodos críticos
Alimentos para reducir la presión sobre las praderas pastoreadas
Buen alimento y barato, hecho en finca, que reduce costos de producción de leche y carne
Mejora la palatabilidad, reduce substancias tóxicas presentes en especies vegetales y
destruye microorganismos patógenos
Puede asumir el papel de alimento base que debe ser suplementado con otros alimentos.
CAPÍTULO 2. OBTENCIÓN DE PREPARADOS MICROBIANOS A BASE
DE SUERO FRESCO DE LECHE, CONTENIDO RUMINAL O ESTIERCOL
BOVINO, COMO INÓCULOS PARA ENSILAJES.
Introducción
Ruíz et al. (2009) reportaron que para la optimización del proceso de ensilaje es
recomendable utilizar aditivos, principalmente inoculantes bacterianos, para mantener o
mejorar el valor nutritivo y garantizar una buena fermentación del material ensilado. Muck
y Kung Jr (1997), manifestaron que estos aditivos biológicos contienen bacterias
productoras de ácido láctico que se agregan a la población bacteriana natural para
garantizar una fermentación rápida y eficiente del ensilaje. Al agregar aditivos se observa
mejor preservación del material ensilado, elevación de la concentración de azúcares
solubles y mayor degradabilidad ruminal (Hristov y McAllister 2002).
Es factible producir inóculos bacterianos a partir de forrajes tropicales. La literatura señala
que cada cepa inoculante debe ser aislada del cultivo que se va a ensilar (Tobía et al.
2003); estos autores encontraron que los mejores inoculantes se obtienen de las cepas
provenientes del jugo de la misma familia de plantas que va a ser ensilada.
Los tratamientos con inoculantes tuvieron efectos positivos sobre la fermentación del
ensilaje de maíz, mejoraron la ingesta, la digestibilidad aparente y la retención de N. Se
demostró que la inoculación del ensilaje mejoró su calidad (Nkosi et al. 2012).
Aunque las mezclas microbianas se plantean como una alternativa para mejorar los
rendimientos en producción de ácido láctico y de muchos otros metabolitos de interés,
lograr el sinergismo microbiano suficiente para optimizar la producción de ácido láctico
demanda abundante investigación, dadas las diferentes condiciones físicas de
temperatura, pH, tipo de sustrato y concentración de sustrato, óptimas para cada especie
microbiana (Cock y Naranjo 2005).
En Ecuador existe interés por generar tecnología propia en el ámbito de los aditivos
biológicos para el proceso de ensilaje, por lo que el desarrollo de un preparado microbiano
a partir de residuos agroindustriales abundantes y con carga microbiana de BAL como el
suero fresco de leche, el contenido ruminal y el estiércol bovino, diseñado para mejorar el
proceso de ensilaje de residuos agrícolas, resulta de gran importancia científica,
tecnológica, económica y social.
Objetivo
1. Desarrollar preparados microbianos a partir de suero fresco de leche, contenido
ruminal o estiércol bovino, caracterizarlos y evaluarlos como activadores
biológicos para el proceso de ensilaje.
2.1 Experimento 1. Obtención de preparados microbianos con actividad ácido
láctica, a partir de suero fresco de leche, contenido ruminal o estiércol bovino, como
inóculo para ensilajes.
2.2.1 Materiales y métodos
2.2.1.1 Características de las materias primas
Agua de consumo humano con 4 horas de reposo, con pH de 7,02 a 14 °C.
Urea comercial de uso agrícola, granulada, con 46% de nitrógeno
Melaza de caña de azúcar con 85 grados Brix y 78 % de MS.
Suero fresco de leche residuo de la industria quesera (sin sal), almacenado máximo 2
horas en recipientes limpios de plástico a la sombra.
Estiércol fresco de bovinos adultos sanos, raza Holstein, colectado en recipientes
plásticos desde el piso de cemento de un establo con techo, con una exposición
ambiental menor a 1 hora, ganado alimentado con una mezcla forrajera de: Pennisetum
clandestinum –kikuyo- 60 %, Lolium perenne -raygras perenne- 20 % y Trifolium
repens -trébol blanco- 20 %, además banano verde picado a voluntad, sales minerales y
agua.
Contenido ruminal colectado en fundas plásticas directamente desde el sitio de apertura
del rumen de bovinos adultos raza Holstein sacrificados en el camal de la ciudad de
Riobamba, cuya alimentación básica (según entrevista a los propietarios) era forraje.
Sal mineral comercial para ganado bovino, cuya composición en elementos minerales
era: 9 % de calcio, 10 % de fósforo, 4 % de magnesio, 0,5 % de azufre, 24 % de cloro,
0,5 % de potasio, 16 % de sodio y micro minerales como: zinc, yodo, cobre, cobalto,
hierro, manganeso y selenio, en menores cantidades.
2.2.1.2 Tratamientos
Se utilizaron cinco tratamientos:
Tratamiento 1: preparado microbiano sin inóculo (PMSI)
Tratamiento 2: preparado microbiano a partir de suero fresco de leche (PMSL)
Tratamiento 3: preparado microbiano a partir de estiércol bovino (PMEB)
Tratamiento 4: preparado microbiano a partir de suero y estiércol (PMSLEB)
Tratamiento 5: preparado microbiano a partir de contenido ruminal (PMCR)
Cada tratamiento consistió en una preparación de 10 kg y tuvo tres réplicas. En la tabla 5,
se indica la dosificación de los ingredientes, la misma que fue reportada por Díaz (2002),
en un trabajo previo de investigación.
En el caso del preparado microbiano sin inóculo, se adicionó un 33 % de agua, es decir
contuvo en total: 78 % de agua, 20 % de melaza, 1% de urea y 1 % de sal mineral.
En el caso del preparado microbiano de suero fresco de leche y estiércol bovino (mixto), se
utilizó un 16,5 % del primero y 16,5 % del segundo ingrediente, en total 33 %.
Tabla 5. Dosificación de ingredientes para el preparado microbiano
Materias Primas % Función en el proceso
SL, EB ó CR 33 Fuentes de BAL, inoculantes microbianos
Melaza de caña 20 Azúcares fermentables, fuente de energía
Urea 1 Fuente de nitrógeno no proteico
Sal mineral (bovinos) 1 Fuente de elementos inorgánicos o minerales
Agua 45 Solvente del sistema y elemento biológico básico
Total 100 SL: Suero fresco de leche de vaca, residuo de la industria quesera
CR: Contenido ruminal de bovino adulto, residuo de matadero
EB: Estiércol bovino fresco, residuo de establo
2.2.1.3 Preparación
La mezcla de los ingredientes se homogenizó y mantuvo tapado en recipientes plásticos,
durante 96 horas, a temperatura ambiente (14°C en Riobamba, Ecuador). Durante este
tiempo se evaluó la dinámica de la fermentación y se determinó según el horario
establecido los indicadores a evaluar (tabla 6).
Para realizar los análisis, en cada horario, se tomó una muestra de 200 mL de cada
réplica. Las mismas que fueron colectadas del centro del recipiente una vez
homogenizado el contenido líquido durante tres minutos, en frasco de vidrio de color
ámbar, estéril, con tapa rosca y se mantuvo refrigerada durante aproximadamente 30
minutos hasta iniciar los análisis correspondientes.
Los hongos filamentosos, levaduras, bacterias aerobias mesófilas y bacterias
coliformes se determinaron mediante Petrifilm 3M (2005). Las bacterias ácido
lácticas, mediante la siembra en agar MRS (Man, Rogosa y Sharpe). La biomasa
bacteriana por el método colorimétrico de valoración cuantitativa de las proteínas (Lowry
1951). La temperatura con termómetro digital Brand y los grados Brix con
refractómetro Atago N50E. La densidad óptica de la concentración bacteriana
mediante turbidimetría en espectrofotómetro Shimadzu Uv-120-01. La cuantificación
de enzimas proteasas totales según Hübner (1991) y las amilasas según Reddy (2004).
Tabla 6. Indicadores determinados durante la evaluación de la dinámica de la
fermentación en los preparados microbianos
Indicadores
Tiempo (Horas)
0 8 24 48 96
Hongos filamentosos X X X X X
Levaduras X X X X X
Bacterias aerobias totales X X X X X
Bacterias ácido lácticas X X X X X
Bacterias coliformes X X X X X
Biomasa bacteriana X X X X X
pH X X X X X
Temperatura X X X X X
Grados Brix X X X X X
Densidad óptica X X X X X
Ácido láctico X O O O X
Ácido succínico X O O O X
Ácido pirúvico X O O O X
Ácido propiónico X O O O X
Ácido acético X O O O X
Ácido butírico X O O O X
Enzimas proteasas totales O O O O X
Enzimas amilasas totales O O O O X
Nitrógeno proteico X O O O X
Nitrógeno amoniacal X O O O X
Nitrógeno total X O O O X
X: Determinación realizada
O: Determinación no realizada
Los indicadores fermentativos pH se midió con potenciómetro digital pHtester 1, el ácido
láctico y los AGCC según Cottyn y Boucqué (1968). Nitrógeno total, amoniacal y
proteico, según AOAC (1995).
2.2.2 Análisis estadístico
Se realizó análisis de varianza según el diseño completamente aleatorizado. Se aplicó
dócima de Duncan (1955) para P<0,05 y se utilizó el paquete SAS (StatSoft, Inc. 2003).
2.2 Resultados y discusión
Al analizar la producción de ácidos orgánicos en los preparados microbianos (PM), se
evidencia un comportamiento diferente para cada uno de ellos, así en referencia al ácido
láctico, tal como se aprecia en la figura 5, en todos los tratamientos, incluyendo, aquel
elaborado sin inóculo (PMSI), hubo contenido inicial de 0,27 a 2,4 mg.L-1
con diferencias
estadísticas entre tratamientos (P<0,001).
Al final del proceso de fermentación (96 horas), se detectó un marcado incremento en su
concentración, en todos los tratamientos, con diferencias estadísticas entre ellos, así se
observó un incremento de 40 veces el valor inicial, en el tratamiento que menor
concentración presentó, preparado microbiano en base a contenido ruminal (PMCR), y un
aumento de 50 veces el valor inicial en el preparado a base de suero fresco de leche
(PMSL), que generó el valor más alto de este compuesto orgánico con 120 mg.L-1
, a pesar
de que en los demás tratamientos también existió una concentración multiplicativa de hasta
148 veces el valor inicial de ácido láctico, como en el preparado microbiano sin inoculante
(PMSI), pero el valor final es más bajo que el de PMSL, seguido por el preparado
microbiano mixto, elaborado en base a suero fresco de leche y estiércol bovino
(PMSLEB), con una concentración de 90 mg.L-1
, luego el preparado microbiano en base a
estiércol bovino (PMEB) con 70 mg.L-1
, el PMSI con 40 y finalmente el PMCR con 20
mg.L-1
.
La concentración de ácido láctico influye sobre el pH del proceso, puesto que en el PMSL
la curva de descenso de este indicador es estadísticamente diferente y expresa una buena
fermentación, con relación a los demás tratamientos. Contreras y Muck (2006) sostienen
que el ácido láctico es un ácido fuerte y que reduce con mayor eficacia el pH. De hecho se
detectó un descenso del pH desde las 8 h iniciales del proceso con un valor de 5,77 y se
mantiene esta tendencia hasta el final (96 h) en donde se registra un pH de 3,87, valor que
incide en otros factores de la fermentación, tales como la ausencia de microorganismos
coliformes, además de estabilizar el proceso.
En la tabla 7, se observa la concentración de los ácidos succínico y pirúvico, compuestos
intermedios del metabolismo microbiano para la generación de energía (Coxx y Nelson
2004), con diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos para el ácido succínico
tanto al inicio como al final del proceso, el de mayor concentración fue el PMSL con 80
mg.L-1
, seguido del PMSLEB y del PMEB con 3,5 y 2,1 mg.L-1
, respectivamente, y por
último no difieren estadísticamente PMSI y PMCR con valores menores. Para el ácido
pirúvico, cuya concentración inicial no difirió estadísticamente (P<0,001) entre PMCR y
PMSLEB, entre éste último y PMEB, además entre PMEB y PMSI, se observó en cambio
una mayor concentración inicial en el PMSL con 2,3 mg.L-1
. Este comportamiento se
mantiene en la concentración final de ácido pirúvico, en donde el valor para el PMSL es el
más alto con 70 mg.L-1
y el más bajo para el PMCR con 1,3 mg.L-1
, los demás tratamientos
no difieren estadísticamente (P<0,001).
En relación a la concentración de AGCC (tabla 7), en todos los tratamientos no se detectó
ningún valor de éstos al inicio del proceso, al final de éste, se observa que no hubo
diferencia estadística entre los tratamientos para el ácido propiónico con valores que
oscilan entre 0,63 y 3,7 mg.L-1
.
Figura 5. Producción de ácido láctico (mg.L-1
) en los preparados microbianos.
Tabla 7. Contenido de AGCC en los preparados microbianos
Tratamiento
Indicadores
PMSI PMSL PMEB PMSLEB PMCR EE (±)
Signif.
Ácido Succínico Inicial (mg.L
-1)
- 1,30 d 0,27
b 0,43
c 0,07
a 0,04
P<0,001
Ácido Succínico
Final (mg.L-1)
1,20 a 80,00
d 2,10
b 3,50
c 0,83
a 0,12
P<0,001
Ácido Pirúvico Inicial (mg.L
-1)
0,47 c 2,30
d 0,33
bc 0,23
ab 0,07
a 0,06
P<0,001
Ácido Pirúvico
Final (mg.L-1)
2,80 b 70,00
c 2,90
b 2,60
b 1,30
a 0,14
P<0,001
Ácido Propiónico Final (mg.L
-1)
1,40 3,70 1,60 0,63 1,00 1,20 NS
Ácido Acético
Final (mg.L-1)
2,50 b 3,70
d 2,80
bc 3,10
c 2,00
a 0,14
P<0,001 a,b,c,d: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
Con relación al ácido butírico (figura 6), los tratamientos PMEB y PMCR con 1,1 mg.L-1
,
en ambos casos, no difieren estadísticamente (P<0,001) y tuvieron la mayor concentración,
le siguen el PMSLEB y el PMSI con 0,67 y 0,83 mg.L-1
, respectivamente, sin diferencia
estadística y el PMSL tuvo la menor concentración de ácido butírico con 0,37 mg.L-1
y
difirió con los demás tratamientos.
Estos resultados parecen tener relación con la adición del suero fresco de leche y la melaza
juntos, como parte del PMSL. Al respecto, se indica, que está demostrado que la adición de
melaza y suero fresco de leche reducen la concentración de ácido butírico en la
fermentación (Bautista-Trujillo et al. 2009; Nkosi et al, 2009), citados por Nkosi y Meeske
(2010).
Para el ácido acético, producto generado por BAL heterofermentativas, se obtuvo la mayor
concentración en el PMSL con 3,7 mg.L-1
, con diferencias estadísticas (P<0,001) con los
demás tratamientos, mientras que el menor valor se detectó en el PMCR con 2 mg.L-1
, los
tratamientos PMSI y PMEB no difieren estadísticamente, igual que el PMEB con el
PMSLEB. El ácido acético entre otras funciones en la fermentación, está relacionado con
la estabilidad aerobia de los ensilajes, mediante la restricción del crecimiento de hongos
(Nkosi et al. 2010). Además este compuesto no es un ácido fuerte y no tiene mayor efecto
en el pH (Contreras y Muck 2006).
La concentración de enzimas proteasas y amilasas en todos los PM (figura 7), presenta
diferencias estadísticas entre tratamientos (P<0,001) la mayor producción de estas enzimas
se dio en el PMSL con 9,62 y 7,38 mg.mL-1
, para proteasas y amilasas totales,
respectivamente, seguido por el PMSLEB con 7,83 y 6,10 mg.mL-1
, en su orden, luego el
PMEB con 6,87 y 5,77 mg.mL-1
, seguido del PMCR con 4,21 y 3,93 mg.mL-1
, y por último
el PMSI con 2,60 y 2,05 mg.mL-1
.
Figura 6. Producción de ácido butírico (mg.L-1
) en los preparados microbianos.
Figura 7. Producción de enzimas proteasas y amilasas totales (mg.mL-1
) en los
preparados microbianos.
Estos resultados demuestran que los preparados microbianos que utilizaron inoculante
biológico como suero fresco de leche, en primer lugar, estiércol bovino combinado con el
suero fresco de leche, en segundo, sólo estiércol bovino, en tercer lugar y el contenido
ruminal en cuarto lugar, son fuente de microorganismos productores de estas enzimas con
acción proteolítica y amilolítica, lo cual puede favorecer una mayor degradación de
compuestos durante la fermentación.
Con relación al nitrógeno (N) (tabla 8) se demuestra que para el N total tanto inicial como
final, existieron concentraciones con diferencias estadísticas (P<0,001) entre todos los
tratamientos, se observa una mayor concentración final en el PMSLEB con 1,49 % en base
húmeda, seguido del PMSL con 1,38 %, luego el PMEB con 1,36 %, le sigue el PMCR con
1,27 % y por último el PMSI con 0,75 %.
Resultados que evidencian un incremento en el N total en el orden de 1,22 hasta 1,44
percentiles para los tratamientos con inoculación biológica, y de aproximadamente 0,72
percentiles para el tratamiento testigo o sin inoculación biológica, lo cual comprueba la
actividad microbiana en los PM.
Sobre el N proteico se observa que al inicio del proceso existieron valores que no difieren
estadísticamente (P<0,001) entre los tratamientos PMSI y PMCR, entre el PMCR y el
PMEB, no así el PMSLEB y el PMSL, los cuales difirieron entre sí y con los demás
tratamientos, al final del proceso esta diferencia se presentó entre todos los tratamientos, se
detectó una mayor concentración de N proteico en el PMSL con 0,95 %, seguido por el
PMSLEB con 0,74 %, PMEB con 0,68 %, el PMCR con 0,58 % y finalmente el PMSI con
0,43 %. Los resultados obtenidos demuestran que ocurrió tanto el crecimiento como la
síntesis microbiana durante la fermentación.
Para el N amoniacal, se detectaron diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos, al
inicio y al final del proceso, lo deseable en estas fermentaciones es una baja
concentración por su sinergismo con el descenso del pH, así el PMSI con 0,09 %, tuvo el
menor valor, seguido del PMSL con 0,18 % y los PMEB, PMCR y PMSLEB con 0,43;
0,45 y 0,52 %, respectivamente.
Posiblemente los mayores valores de N amoniacal producidos en PMEB, PMSLEB y
PMCR, se deban a la presencia de bacterias ureolíticas en el contenido ruminal y excretas,
empleados como inóculos. En este sentido, Elías (1971) aisló varias especies de bacterias
ureolíticas del contenido ruminal de bovinos alimentados con urea como parte de dieta,
estas produjeron una actividad ureasa positiva elevada, lo que pudo estar relacionado con
los altos niveles de N amoniacal obtenidos en la presente tesis.
Para el pH se observaron diferencias estadísticas (P<0,0001) entre tratamientos, tanto al
inicio, con valores que van desde 5,76 para el PMSL hasta 8,97 para el PMEB, como al
final del proceso, con valores que van desde 3,87 para el PMSL hasta 4,73 para el PMCR,
esta variación puede deberse, entre otros factores, a la presencia tanto de microorganismos
homofermentadores como de heterofermentadores en los inóculos biológicos, puesto que el
pH final es más alto cuando la fermentación es dominada por heterofermentadores
comparado con homofermentadores (Contreras y Muck 2006).
La dinámica de la evolución del pH, dentro de cada tratamiento fue diferente en cada caso,
de tal forma que el mejor comportamiento del pH, expresado gráficamente en la figura 8,
fue para el PMSL con un descenso constante hasta alcanzar un valor de 3,87 valor que la
literatura lo reporta como inhibidor de patógenos (Machin 2001, Stefanie et al. 2001,
Ventura-Canseco et al. 2012). Una tendencia diferente se observa en los demás
tratamientos, en donde el pH sube inicialmente a la hora 8 del proceso, para luego
descender lenta pero constantemente hacia el final (96 h), a excepción del tratamiento
PMEB en donde el pH sube tanto a la hora 8 como a la 16, para decrecer luego, igual que
en los tratamientos ya citados.
Tabla 8. Contenido de nitrógeno en los preparados microbianos
Tratamientos
Indicadores (Unidad)
PMSI PMSL PMEB PM
SLEB
PMCR EE (±)
Signif.
Nitrógeno Proteico Inicial (%*) 0,025 a 0,038
d 0,028
b 0,033
c 0,026
ab 0,001
P<0,001
Nitrógeno Proteico Final (%*) 0,430 a 0,950
e 0,680
c 0,740
d 0,580
b 0,002
P<0,001
Nitrógeno Amoniacal Inicial (%*) 0,003 a 0,007
b 0,014
c 0,017
e 0,015
d 0,001
P<0,001
Nitrógeno Amoniacal Final (%*) 0,090 a 0,180
b 0,430
c 0,520
e 0,450
d 0,002
P<0,001
Nitrógeno total Inicial (%*) 0,032 a 0,049
c 0,046
b 0,051
c 0,046
b 0,001
P<0,001
Nitrógeno total Final (%*) 0,750 a 1,380
d 1,360
c 1,490
e 1,270
b 0,002
P<0,001 a,b,c,d,e: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
* % en Base húmeda.
Figura 8. Comportamiento del pH, durante el proceso de fermentación de los
preparados microbianos.
Este indicador pudiese estar influido por la temperatura ambiental del lugar de la
investigación (14 ˚C, Riobamba, Ecuador), puesto que en ensayos similares, Veloz (2004)
redujo el pH de varios preparados microbiano similares en 48 horas, dadas las condiciones
diferentes de temperatura del lugar de la investigación (26 ºC), en cambio Ayavaca (1999)
y Auquilla (2002) lo hicieron igual en 96 h a una temperatura de 16ºC.
La competencia biológica entre distintos tipos de bacterias que generan varios tipos de
productos y las de tipo ácido lácticas, tienen influencia directa sobre la curva del pH, al
parecer prevalecen estas últimas gracias a la producción de ácido láctico y otros ácidos
orgánicos de cadena corta (Elías et al. 1990 y García et al. 2005). De igual manera, Valiño
et al. (1994), sostienen que los ácidos orgánicos producidos por los microorganismos
durante la fermentación y el NH3 resultante de la hidrólisis de la urea afectan al pH.
En la concentración de BAL (tabla 9) se obtuvo un crecimiento exponencial de la
población microbiana, en todos los tratamientos, pero con mayor énfasis en los
tratamientos con inoculación biológica de suero fresco de leche y estiércol bovino. Hubo
diferencias estadísticas (P<0,0001) entre los muestreos según el horario ya citado dentro de
cada tratamiento, lo cual resulta lógico, por la típica curva de crecimiento microbiano, no
así entre los tratamientos cuando se compara el conteo final de BAL, en donde se observan
las mayores poblaciones en los tratamientos de PMSL y PMSLEB con 4320x103 y
2993x103 UFC.mL
-1, respectivamente, sin diferencias estadísticas (P<0,0001), a su vez, el
PMSLEB no difiere con el PMEB cuya población de BAL fue de 2237x103 UFC.mL
-1, que
difieren estadísticamente con los tratamientos restantes, los cuales presentaron menores
poblaciones. La menor concentración presentó el PMCR con 247x103 UFC.mL
-1, esto
indica menor actividad biológica lo cual no favoreció a la fermentación ácido láctica, por
ende se afectaron otros indicadores del proceso, como el pH, la producción de enzimas y el
nitrógeno proteico, entre otros.
En la tabla 10 se aprecia la población de hongos filamentosos, en todos los tratamientos
tuvo un crecimiento exponencial, lo cual está biológicamente establecido (Prescott et al.
1999), a no ser que haya algún inhibidor eficaz de esta población y actúe durante el
proceso, lo cual en ninguno de los tratamientos ocurrió. Sin embargo, se observa una
menor velocidad de aumento de la población de hongos al final del proceso en el PMSI y
en el PMSL con 198 y 232 x103 UPC.mL
-1, respectivamente, en comparación con los
demás tratamientos que alcanzaron valores de 249, 267 y 305 x 103 UPC.mL
-1, en los
PMSLEB, PMEB y PMCR, en su orden. Pese a estas diferencias numéricas no se
establecieron diferencias estadísticas entre tratamientos, para P<0,05 según Duncan (1955).
Las bacterias aerobias mesófilas (tabla 11) en el proceso de fermentación expresan la carga
total de microorganismos en presencia de oxígeno y a temperaturas que oscilan entre 15 y
45 ˚C, su importancia radica en que expresan la actividad microbiana total en un proceso
de tipo biológico. En el presente estudio se obtuvo crecimiento normal exponencial en
todos los tratamientos, la mejor curva de crecimiento se produjo en el PMSL, tanto por el
conteo de bacterias, como por el hecho de que entre las lecturas realizadas a diferentes
horas de fermentación, hubo diferencias estadísticas (P<0,0001) lo cual expresa un
crecimiento exponencial bien definido, igual situación sucedió en el PMSI, con la
diferencia de que en este tratamiento hubo menor población bacteriana.
Al final del proceso (96 h) se apreciaron diferencias estadísticas (P<0,0001) para este
indicador entre los tres tratamientos PMSL, PMSLEB y PMSI, tratamientos que difirieron
con el PMEB y el PMCR con cargas microbianas de 1365 y 1238x103 UFC.mL
-1, en su
orden, entre los cuales no hubieron diferencias estadísticas (P<0001).
Tabla 9. Cuantificación de BAL (1x103 UFC.mL
-1) en los preparados microbianos.
Tiempo(h)
Tratam.
0
8
24
48
96
Sign
PMCR (1x103 UFC.mL-1)
1,54 m
(4,67)
±0,07
2,30 kl
(10,00)
±0,05
4,17 i
(65,00)
±0,02
4,94 gh
(140,33)
±0,01
5,51 f
(246,67)
±0,01
P<0,0001
PMEB (1x103 UFC.mL-1)
3,21 j
(24,66) ±0,03
4,00 i
(54,33) ±0,02
6,12 e
(457,0) ±0,01
6,78 d
(878,33) ±0,01
7,71 bc
(2236,67) ±0,01
PMSI (1x103 UFC.mL-1)
1,85 lm
(6,33)
±0,06
2,62 k
(13,67)
±0,04
4,44 hi
(85,00)
±0,02
5,68 ef
(293,33)
±0,01
6,13 e
(459,33)
±0,01
PMSL (1x10
3 UFC.mL
-1)
4,97 g
(143,31) ±0,01
5,77 ef
(321,66) ±0,01
6,93 d
(1024,99) ±0,01
7,59 bc
(1986,66) ±0,01
8,37 a
(4320,00) ±0,01
PMSLEB (1x103 UFC.mL-1)
4,43 hi
(83,65)
±0,02
5,65 ef
(284,00)
±0,01
6,75 d
(855,00)
±0,01
7,20 cd
(1341,66)
±0,01
8,00 ab
(2993,33)
±0,01 a,b,c,d,e … m: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
( ) Cifras entre paréntesis, representan la población bacteriana final, expresada en UFC.mL-1 en cada horario
de muestreo que se debe multiplicar x103.
± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población bacteriana original
Tabla 10. Cuantificación de hongos (1x103 UPC.mL
-1) en preparados microbianos.
Tiempo
(h)
Tratam.
0
8
24
48
96
Signif.
PMCR (1x103
UPC.mL-1)
3,96 hij
(52,66)
±0,02
4,15 ghi
(63,33)
±0,02
4,83 cde
(125,00)
±0,01
5,19 bcd
(179,00)
±0,01
5,72 a
(305,00)
±0,01
P<0,0001
PMEB (1x103
UPC.mL-1)
3,55 j
(34,66)
±0,02
4,14 ghi
(62,66)
±0,02
4,72 def
(112,33)
±0,01
5,11 bcde
(165,33)
±0,01
5,59 ab
(267,00)
±0,01
PMSI (1x103
UPC.mL-1)
2,46 l
(11,66) ±0,04
2,96 k
(19,33) ±0,03
4,33 fgh
(75,67) ±0,02
4,84 cde
(126,00) ±0,01
5,29 abc
(197,67) ±0,01
PMSL (1x103
UPC.mL-1)
2,91 kl
(18,33)
±0,03
3,66 ij
(39,00)
±0,02
4,62 efg
(101,67)
±0,01
5,17 bcd
(176,00)
±0,01
5,45 ab
(231,67)
±0,01
PMSLEB (1x103
UPC.mL-1)
3,67 ij
(39,33) ±0,02
3,95 hij
(52,00) ±0,02
4,92 cde
(137,00) ±0,01
5,11 bcde
(165,33) ±0,01
5,52 ab
(248,67) ±0,01
a,b,c,d,e …. l: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
( ) Cifras entre paréntesis, representan la población fúngica final, expresada en UPC.mL-1 en cada horario de
muestreo que se debe multiplicar x103.
± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población fúngica original.
Tabla 11. Cuantificación de bacterias aerobias mesófilas totales (1x103
UFC.mL-1
) en
los preparados microbianos.
Tiempo
(h)
Tratam.
0
8
24
48
96
Sign.
PMCR (1x103
UFC.mL-1)
4,16 m
(64,33) ±0,01
4,56 l
(95,33) ±0,01
5,30 jk
(200,33) ±0,01
5,66 ghij
(287,00) ±0,01
7,12 de
(1238,30) ±0,01
P<0,0001
PMEB (1x103
UFC.mL-1)
5,37 ijk
(213,98)
±0,01
5,61 hij
(274,00)
±0,01
6,33 f
(561,67)
±0,01
6,84 e
(936,66)
±0,01
7,22 de
(1365,00)
±0,01
PMSI (1x103
UFC.mL-1)
3,06 o
(21,33)
±0,02
3,78 n
(43,67)
±0,02
4,47 lm
(87,00)
±0,01
5,71 ghi
(303,33)
±0,01
6,21 f
(495,33)
±0,01
PMSL (1x103
UFC.mL-1)
5,09 k
(162,32)
±0,01
5,80 gh
(330,99)
±0,01
7,02 de
(1123,33)
±0,01
7,61 bc
(2016,66)
±0,01
8,43 a
(4570,0)
±0,01
PMSLEB (1x103 UFC.mL-1)
5,50 hij
(244,31)
±0,01
6,01 fg
(404,99)
±0,01
6,90 de
(999,33)
±0,01
7,25 cd
(1405,0)
±0,01
7,75 b
(2315,0)
±0,01
a,b,c,d,e ….o: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
( ) Cifras entre paréntesis, representan la población bacteriana final, expresada en UFC.mL-1 en cada horario
de muestreo que se debe multiplicar x103.
± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población bacteriana original
Este comportamiento demuestra que aún el sustrato no se ha agotado y podría ser fuente
para continuar la fermentación, siempre que no hubieran factores de inhibición como el
descenso del pH.
Las levaduras, al igual que los hongos filamentosos, demostraron una curva de crecimiento
exponencial típica (Piatkin y Krivshein 1986) en todos los tratamientos (tabla 12), con
mayor población al final del proceso, en el PMCR con 306x103 UPC.mL
-1, tratamiento que
difirió estadísticamente (P<0,0001) con los demás, no así los tres tratamientos PMSL,
PMEB y PMSLEB con poblaciones levaduriformes de 156, 166 y 181 x 103 UPC.mL
-1
respectivamente, los mismos que no difieren estadísticamente. Se observa que a partir de
las 48 h de fermentación la tendencia fue disminuir la velocidad de crecimiento,
determinada por el conteo de hongos, en todos los tratamientos, lo que significa que hay
algún factor limitante en su crecimiento, como el pH, la concentración de ácidos orgánicos,
principalmente el acético (Nkosi et al. 2012), y la competencia establecida por la
microflora de BAL, aunque el sustrato no se haya agotado completamente.
La figura 9, demuestra que en todos los tratamientos al inicio, existieron coliformes, con
una mayor población en el PMEB con 38x103 UFC.mL
-1, influidos por el estiércol bovino
utilizado como inoculante, una menor carga se evidenció en el PMSI con apenas 2x103
UFC.mL-1
.
Durante las lecturas siguientes se observa que esta población bacteriana creció con
tendencia exponencial hasta las 8 h en todos los tratamientos, a partir de este período se
obtuvieron diferentes comportamientos entre los tratamientos, así en el PMSL y en el
PMEB se produjo una disminución de la carga coliforme entre la hora 8 y la 24, lo cual
demuestra la posible existencia de un factor limitante o inhibidor, la disminución del pH
influido por la concentración de ácido láctico principalmente.
Tabla 12. Cuantificación de levaduras (1x103
UPC.mL-1
) en los preparados
microbianos.
Tiempo
(h)
Tratam.
0
8
24
48
96
Sign
PMCR (1x103
UPC.mL-1)
3,44 h
(31,27)
±0,03
4,01 fg
(55,33)
±0,02
4,98 bcd
(145,66)
±0,01
5,24 ab
(189,33)
±0,01
5,72 a
(306,00)
±0,01
P<0,0001
PMEB (1x103
UPC.mL-1)
3,07 hi
(21,63)
±0,03
3,57 gh
(35,66)
±0,03
4,44 ef
(84,67)
±0,02
4,72 bcde
(112,67)
±0,01
5,11 bc
(166,00)
±0,01
PMSI (1x103
UPC.mL-1)
1,84 k
(6,32) ±0,06
2,51 j
(12,33) ±0,04
4,03 fg
(56,33) ±0,02
4,35 ef
(77,67) ±0,02
4,66 cde
(105,33) ±0,02
PMSL (1x103
UPC.mL-1)
2,56 ij
(12,98)
±0,04
3,11 h
(22,33)
±0,03
4,33 ef
(75,67)
±0,02
4,58 de
(97,33)
±0,02
5,05 bcd
(156,33)
±0,01
PMSLEB (1x103
UPC.mL-1)
3,10 h
(22,29) ±0,03
3,31 h
(27,33) ±0,03
4,30 ef
(73,67) ±0,02
4,75 bcde
(116,00) ±0,01
5,20 b
(180,67) ±0,01
a,b,c,d,e …. k: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
( ) Cifras entre paréntesis, representan la población levaduriforme final, expresada en UPC.mL-1 en cada
horario de muestreo que se debe multiplicar x103.
± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población levaduriforme
original.
Figura 9. Contenido de bacterias coliformes (1x103 UFC.mL
-1) durante el proceso de
fermentación de los preparados microbianos.
3,33 5,67 3,67 0 0 17,67
37,00
106,00 98,67
0 0
20
40
60
80
100
120
0 h 8 h 24 h 48 h 96 h
PMSI PMSL PMEB PMSLEB PMCR
En los demás tratamientos esta merma en el conteo de coliformes se produjo entre la hora
24 y 48, y desde ese momento se observa una tendencia hacia la inhibición total de estos
microorganismos, aspecto que se logra a la hora 96 de fermentación en todos los
tratamientos, a excepción del PMSL, el cual logró eliminarlos entre la hora 24 y 48 del
proceso. Esto demuestra una vez más, lo citado en anteriores investigaciones sobre el
efecto del pH en los patógenos durante el proceso de fermentación ácido láctica (Machin
2001, Stefanie et al. 2001, Ventura-Canseco et al. 2012).
En la tabla 13 se presentan los resultados para la densidad óptica de cada preparado
microbiano y en la figura 10 se presentan los resultados para la concentración de la
biomasa bacteriana, donde se encontraron diferencias estadísticas (P<0,0001) entre los
tratamientos y dentro de cada tratamiento entre las muestras tomadas a diferentes horas de
fermentación (0, 8, 24, 48 y 96 h). El mayor valor para biomasa bacteriana se encontró en
el PMSL con 1,0987 %, seguido de PMSLEB, PMEB, PMCR y PMSI, lo cual evidencia
una mayor actividad microbiana cuando se usó el suero fresco de leche como inoculante
del preparado microbiano.
La concentración de sólidos disueltos en los preparados microbianos, expresados en ˚Bx
(tabla 14) tuvo un comportamiento decreciente progresivo en todos los tratamientos, con
diferencias estadísticas (P<0,0001) entre lecturas de los diferentes horarios de muestreo
dentro de cada tratamiento y entre los tratamientos. Así, por ejemplo en el PMSL, se
produjo una mayor disminución de los sólidos disueltos durante el proceso, se inició con
18,94 ˚Bx a las 0 h, y disminuyó a 18,57; 16; 14,03 y 8,93 ˚Bx para las horas 8, 24, 48 y
96, respectivamente, y en el PMSI, que corresponde al tratamiento con menor
concentración y a la vez con menor disminución de sólidos disueltos durante la
fermentación, se inició con 11,5 ˚Bx, y disminuyó paulatinamente a 10,93; 10,43; 10,47 y
8,57 ˚Bx durante los muestreos de las horas 8, 24, 48 y 96, respectivamente.
Tabla 13. Crecimiento microbiano determinado mediante densidad óptica
(absorbancia), en los preparados microbianos.
Tiempo
(h)
Tratam.
0
8
24
48
96
EE ±
Sign
PMCR 0,017 w
0,026 v 0,064
p 0,089
m 0,207
h
0,001
P<0,0001
PMEB 0,028 u
0,042 r 0,105
k 0,176
i 0,333
e
PMSI 0,005 y 0,009
x 0,031
t 0,080
n 0,125
j
PMSL 0,036 s 0,077
o 0,251
f 0,461
c 0,999
a
PMSLEB 0,046 q 0,091
l 0,243
g 0,350
d 0,657
b
a,b,c,d,e …. w: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
Figura 10. Contenido de biomasa bacteriana (% del peso) durante el proceso de
fermentación de los preparados microbianos.
Es evidente que en el caso de PMSL la degradación de sólidos fue de 10 ˚Bx, mientras que
en el caso del PMSI fue de 2,93 ˚Bx, lo cual demuestra una mayor actividad microbiana y
enzimática en los PM con inoculantes biológicos sobre el preparado microbiano no
inoculado o control.
Con relación al comportamiento de la temperatura (figura 11), pese a que existieron
diferencias estadísticas para su valor al inicio del proceso entre los tratamientos PMSL,
PMSI, PMEB y PMSLEB, estos adoptaron una curva similar para los demás horarios de
muestreo, la temperatura subió hasta un rango de 17, 63 a 19,43 ˚C a la hora 8, luego
decreció a 15 ˚C en los cuatro tratamientos citados, a la hora 24, momento desde el cual no
se produjo mayor variación hasta la hora 96, donde únicamente se observó un ligero
descenso hasta valores de 14,43 a 15,23 ˚C, a pesar de que se presentaron diferencias
estadísticas en la lectura final de temperatura (96 h) entre los tratamientos PMEB, PMSI y
PMSLEB, la diferencia entre el mayor y menor valor fue apenas 0,7 ˚C, lo cual en
términos biológicos y bioquímicos no parece afectar ningún indicador de la fermentación.
En un estudio, Lactobacillus plantarum, como BAL inoculante de ensilajes, resultó la más
termotolerante, seguida de Lactobacillus buchneri, toleraron temperaturas del agua de
dilución de 30 hasta 45° C durante 3 h de incubación, sin afectar su viabilidad, no así otras
LAB inoculantes, las cuales perdieron su viabilidad en el orden de 0,5 a 1 log UFC.mL-1
,
por cada 5° C de incremento de temperatura del agua de dilución desde 30 hasta 45° C,
esto indica que las LAB inoculantes varían en su termotolerancia, por lo que se debe tomar
precauciones al aplicarlas en ensilajes cuando varía la temperatura (Mulrooney y Kung
2008).
En otro estudio se aislaron dos cepas termotolerantes de Lactobacillus rhamnosus HT1 y
HT2, evaluadas a 45° C y pH 4, con buenos rendimientos en ensilaje de raigrás italiano,
esto es pH bajo, menor producción de N-NH3 y alta producción de ácido láctico
Tabla 14. Concentración de sólidos disueltos (˚Bx), en los preparados microbianos en
función del tiempo de fermentación.
Tiempo
(h)
Tratam.
0
8
24
48
96
EE ±
Sign
PMCR (˚Bx) 17,43 e
16,47 g 14,00
j 12,97
k 11,53
m
0,03
P<0,0001
PMEB (˚Bx) 17,93 d 17,03
f 15,43
i 11,93
l 10,93
n
PMSI (˚Bx) 11,50 m
10,93 n 10,43
o 10,47
o 8,57
q
PMSL (˚Bx) 18,94 a 18,57
b 16,00
h 14,03
j 8,93
p
PMSLEB (˚Bx) 18,43 c
17,93 d 15,43
i 12,93
k 10,43
o
a,b,c,d,e: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
Figura 11. Comportamiento de la temperatura (˚C) durante el proceso de
fermentación de los preparados microbianos.
por lo que se pueden utilizar como inoculantes en condiciones de trópico y subtrópico
(Chen et al. 2012).
Todas las variables o indicadores analizados en este trabajo, forman parte del sistema de
control de la calidad para preparados microbianos con inoculación biológica, puesto que es
importante garantizar productos con un contenido real de compuestos orgánicos y sobre
todo de microorganismos ácido lácticos activados para trabajar en ensilajes, ya que según
Cubero et al. (2010), se publican trabajos con inóculos producidos en finca de forma
artesanal, en los que se desconoce las poblaciones de microorganismos benéficos, por falta
de control de calidad en su elaboración, de tal forma que su impacto tanto en el proceso
como en el producto final, es incierto.
Aunque lo más moderno actualmente, para el control de calidad, es el uso de la técnica de
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real, la cual se utilizó en un estudio,
para detectar y cuantificar a Lactobacillus buchneri, técnica que detectó desde 100 UFC.g-1
de ensilaje, lo cual es importante para el control de calidad de los inoculantes y de ensilajes
(Schmidt et al. 2008), se plantea como control básico de la calidad determinar al menos
estos cinco indicadores en inóculos microbianos: pH, cuantificación de BAL,
cuantificación y relaciones de ácido láctico y AGCC, contenido de nitrógeno amoniacal.
2.3 Selección de los mejores preparados microbianos
Los tres mejores preparados microbianos obtenidos fueron en su orden:
1) A base de suero fresco de leche
2) A base de una combinación de suero fresco de leche y estiércol bovino
3) A base de estiércol bovino.
Estos poseen las siguientes características superiores:
Buena concentración de AGCC y ácido láctico
pH bajo capaz de eliminar patógenos como los coliformes
Buen contenido de enzimas proteasas y amilasas
Nitrógeno proteico, amoniacal y total, dentro de los rangos apropiados para este tipo de
fermentaciones
Alta concentración de BAL (>106 UFC.mL
-1)
Sin coliformes
Una población <106 UFC.mL
-1 de hongos y levaduras
Sólidos disueltos de 8,9 a 11,5 °Brix
Características por las cuales, se prevé un buen rendimiento como inoculantes microbianos
en ensilajes de residuos agrícolas. Estos tres preparados microbianos fueron utilizados
como inoculantes microbianos en la siguiente fase de producción de ensilajes a base de
siete residuos agrícolas pos cosecha.
No fueron seleccionados los preparados microbianos a base de contenido ruminal y aquel
sin inoculación (control), por sus características inferiores como posibles inoculantes de
ensilajes.
Para tener una mejor comprensión del porqué de los resultados obtenidos en este capítulo,
se aislaron e identificaron a partir de los PM seleccionados las bacterias ácido lácticas
presentes en ellos, lo cual se demuestra en el siguiente capítulo de esta tesis.
CAPITULO 3. AISLAMIENTO Y CARACTERIZACION DE BACTERIAS
ÁCIDO LÁCTICAS, A PARTIR DE LOS PREPARADOS MICROBIANOS.
Introducción
Los lactobacilos son bacterias Gram positivas, anaeróbicas o aeróbicas facultativas, que
aparecen en grandes cantidades en la mayor parte del tracto gastrointestinal de aves y
mamíferos. Se ubican generalmente en lugares donde hay gran variedad de sustancias
ricas en carbohidratos disponibles (Jaramillo et al. 2010).
Del tubo digestivo de terneros criados en condiciones artificiales se aislaron en mayores
cantidades Pediococcus acidilactis, Lactobacillus farciminis, Lactobacillus reuteri,
Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Lactobacillus salivarius y Lactobacillus
casei. Con excepción de L. farciminis, estos microorganismos se reportaron en otras
especies animales (Rosmini et al. 2004).
A partir de la identificación bioquímica fue posible identificar en la leche de oveja
guirra las especies Lactobacillus acidophilus, L. brevis, L. delbrueckii lactis, L.
delbrueckii delbrueckii, L. paracasei paracasei, L. pentosus, L. plantarum, L.
rhamnosus, Lactococcus lactis subsp lactis, Lactococcus raffinolactis, Leuconostoc
mesenteroides mesenteroides y Pediococcus pentosaceus (Amorocho 2011).
Se aislaron, caracterizaron e identificaron, por primera vez desde plantas de maíz,
alfalfa, trébol y otras, del Tibet que crecen a -10° C, 140 cepas de BAL que pueden ser
útiles para desarrollar inoculantes para ensilajes en esas latitudes y bajas temperaturas
(Pang et al. 2012).
En un estudio en suero de leche costeño, que corresponde a una fermentación
espontánea de leche en calabazos (fruto seco de Lagenaria vigalis), por acción de
bacterias ácido lácticas (BAL) y otros microorganismos, se aislaron siete cepas con
características probióticas según clasificación API® 50 CHL fueron: Enterococcus
durans 381, E. faecium 02, Lactobacillus fermentum, L. fermentum 72, L. fermentum 1-
1, L. fermentum 75 y L. rhamnosus 73 (Cueto-Vigil et al. 2010).
La búsqueda de microorganismos promisorios con actividad ácido láctica, ocupa a
muchos investigadores, dado el interés que generan los resultados positivos al ser
utilizados como inóculos en múltiples procesos de fermentación, es de especial
importancia aislar, caracterizar y evaluar cepas bacterianas autóctonas, con información
genética para trabajar y adaptarse a sustratos nativos y abundantes en el medio. Estas
cepas forman parte de diversos nichos ecológicos en la naturaleza y están disponibles
para ser estudiados y aprovechados. Por lo expuesto, este capítulo trata sobre el
aislamiento y caracterización de cepas bacterianas a partir de preparados microbianos
elaborados a base de residuos agroindustriales y diseñados como inoculantes biológicos
del ensilaje de residuos agrícolas post cosecha.
Objetivo
2. Aislar cepas de bacterias ácido-lácticas (BAL) a partir de los preparados
microbianos y caracterizarlas a nivel de género y especie.
3.1 Experimento 2. Aislamiento y caracterización de bacterias ácido-lácticas
(BAL), a partir de los preparados microbianos.
3.1.1 Materiales y métodos
3.1.1.1 Recolección y procesamiento de las muestras
Se homogenizó el preparado microbiano y se tomó una muestra de 500 mL, de cada una
de las tres réplicas de los cinco tratamientos del experimento 1. Se utilizaron frascos
estériles de vidrio ámbar, con tapa rosca, se identificaron y se llevaron al laboratorio.
Estos frascos se colocaron en un agitador orbital durante 5 minutos a 100 rpm, para
lograr una completa homogenización y distribución uniforme de los microorganismos
en el medio, de aquí se tomó 3 sub muestras de 10 mL de cada frasco.
3.1.1.2 Aislamiento y caracterización de las cepas
Las muestras de los preparados microbianos (10 mL) se diluyeron en 90 mL de agua de
peptona al 1 % (dilución 10-1
) y se homogenizaron en el agitador orbital, durante 5
minutos a 100 rpm. A continuación, se hicieron diluciones sucesivas 10-5
y 10-6
en agua
con tween 80 (4%), se agitaron en auto vortex por 1 min y se sembraron en agar MRS
(Man, Rogosa y Sharpe), según Rogosa (1951). Las placas fueron incubadas a 37ºC
durante 72 h bajo condiciones anaerobias (AnaeroGen) según Oxoid (1990). Las cepas
ácido lácticas fueron identificadas fenotípicamente como cocos, coco-bacilos y bacilos
Gram-positivos no esporulados, catalasa y oxidasas negativas. El metabolismo de los
carbohidratos se estudió con el sistema API-50 CHL (BioMérieux, Francia), según las
instrucciones del fabricante (Figura 12), cada cepa seleccionada proveniente del agar
MRS se inoculó en medio 50CH a una concentración de McFarland 2 (Anexo 1). Se
llenó cada pocillo de la galería y se selló con vaselina para crear anaerobiosis, se
incubaron a 37ºC por 48 h. El cambio de color del pocillo indica la formación de ácidos
que disminuyen el pH, (figura 12).
Los perfiles obtenidos en la fermentación de carbohidratos, se registraron en la base de
datos APILAB Plus version 3.3.3 (bioMérieux, Marcy l´Etoile, Francia), y se obtuvo la
identificación a nivel de género y especie de cada cepa. Se utilizaron como cepas de
referencia a Lactobacillus casei ATCC 393, Lactobacillus salivarius ATCC 11741,
Enterococcus faecium ATCC 19434, y Pediococcus damnosus ATCC 25249. Los
cultivos puros de bacterias ácido lácticas se conservaron en tubos con agar MRS en
refrigeración (5±2 ºC) y en caldo MRS con la adición del 15 % (v/v) de glicerol en
congelación a -80 ºC.
Figura 12. Esquema de trabajo con el sistema API 50 CHL y muestra de una tira
que indica el viraje de color en los pocillos, provocado por la fermentación que
efectuó la cepa sobre los carbohidratos.
3.2 Resultados y discusión
Se aislaron un total de 39 cepas BAL (tabla 15), de las cuales 4 fueron del preparado
microbiano sin inoculante, lo cual representó el 10,26 % del total de cepas aisladas, 12
fueron aisladas del preparado microbiano a base de suero fresco de leche, esto significó
el 30,77% del total, 7 cepas fueron aisladas del preparado microbiano a base de estiércol
fresco de bovino, lo que representó el 17,95 %, 10 cepas correspondieron al preparado
mixto de suero fresco de leche y estiércol bovino, esto fue el 25,64 % del total y por
último se aislaron 6 cepas a partir del preparado microbiano a base de contenido
ruminal, con el 15,38 % del total.
Actualmente se dispone de muchos medios de cultivo para el aislamiento y
diferenciación de las bacterias lácticas aunque solo a algunos de ellos se les considera
selectivos, entre ellos está MRS para Lactobocillus spp. (Beldarraín et al. 2011). Este
medio de cultivo permitió un buen crecimiento de todas las especies de BAL en este
estudio, lo cual demuestra su utilidad en trabajos de investigación de este tipo.
Una vez cultivados los microorganismos es necesario observar su fenotipo, es decir sus
características físicamente visibles y medibles en un laboratorio, estos métodos
fenotípicos, a pesar de que por sí solos resultan en ocasiones insuficientes para la
correcta identificación de las especies, siguen en vigor y han sido ampliamente
utilizados para la identificación de diferentes grupos de bacterias (Ruíz 2010).
La insuficiencia de la metodología de caracterización basada en el fenotipo se debe
principalmente a la inestabilidad de las características fenotípicas de las BAL, lo cual
puede estar relacionado con la presencia de plásmidos, fenómeno que obstaculiza estas
pruebas en su taxonomía (Pot y Tsakalidou 2009).
Tabla 15. Número y proporción de cepas de bacterias ácido lácticas, aisladas y
caracterizadas de los preparados microbianos
Preparado
microbiano
Numero de
cepas BAL
% del
total
Cepas aisladas % dentro del grupo
Sin Inoculante 4 10,26 Lactobacillus plantarum (2)
Lactobacillus brevis (1)
Lactococcus lactis (1)
50
25
25
A base de suero
fresco de leche
12 30,77 Lactobacillus rhamnosus (3)
Lactobacillus paracasei (2)
Lactobacillus acidophilus (2)
Lactobacillus casei (3)
Lactobacillus fermentum (2)
25
16,67
16,67
25
16,67
A base de estiércol bovino
7 17,95 Enterococcus faecium (3) Lactobacillus salivarius (2)
Lactobacillus plantarum (2)
42,86 28,57
28,57
A base suero
fresco de leche y
estiércol bovino
10 25,64 Lactobacillus casei (3)
Lactobacillus fermentum (1)
Lactobacillus plantarum (2)
Lactobacillus rhamnosus (1)
Lactobacillus acidophilus (2)
Lactobacillus paracasei (1)
30
10
20
10
20
10
A base de
contenido
ruminal
6 15,38 Lactobacillus vitulinus (2)
Lactobacillus ruminus (2)
Pediococcus damnosus (1)
Lactobacilus reuteri (1)
33,33
33,33
16,67
16,67
TOTAL 39 Cepas 100 %
Se considera que las características fenotípicas son métodos clásicos de identificación
basados en las relaciones filogenéticas en función de similitudes entre una serie de
caracteres expresados por las cepas estudiadas. El estudio de estas propiedades tienen
gran validez predictiva y representan una pequeña parte de la información genética, en
donde su expresión, está condicionada por los factores ambientales. Este tipo de estudio
comprende la caracterización cultural, morfológica, fisiológica y bioquímica
(Amorocho 2011).
La caracterización bioquímica se basa en las respuestas del microorganismo a la
fermentación de azúcares, permite diferenciar entre especies de Lactobacillus (McLeod
et al. 2008). En las BAL la ruta más estudiada es la de la lactosa y la capacidad de
fermentación varía entre las diferentes especies lácticas (Hernández 2005).
Los sistemas comerciales que pueden ser usados para la caracterización bacteriana son
API 20 STREP, API 50 CHL, VITEK 2 COMPACT (bioMérieux, France), Diabts
(Rosco, Denmark), BIOLOG GP Micro Plate (BIOLOG Inc US), los cuales ofrecen
bases de datos para la identificación de microorganismos determinados (Pot y
Tsakalidou 2009).
Específicamente en el caso de las BAL, muchos autores emplean la técnica API 50
Biomeriux para la identificación bioquímica (Beldarraín et al. 2011). Por lo que es
habitual la identificación de BAL aisladas de diferentes matrices mediante este sistema
comercial (Ouoba et al. 2009; Todorov y Dicks, 2009; Avila et al. 2010).
Pese a ello, la identificación a nivel de cepa es importante cuando se caracterizan a
probióticos, porque los efectos beneficiosos que puedan tener estas bacterias sobre la
salud no se pueden atribuir de forma generalizada a un género o especie, sino que
dependen de la cepa (Amorocho 2011).
También se ha buscado métodos de laboratorio más prácticos, eficaces, económicos y
útiles para la selección de cepas BAL promisorias que podrían actuar como inóculos
para ensilajes, así se reportó el desarrollo de un método basado en un medio con
extracto de pastos, en donde se inoculan primero las cepas a evaluar, si estas bajan
rápidamente el pH y limitan la producción de N-NH3, se evalúan en ensilaje real y los
resultados han sido similares y reproducibles, por lo que resulta un método útil en la
búsqueda de cepas BAL como inoculantes de ensilaje (Saarisalo et al. 2007).
La caracterización bacteriana desarrollada en este estudio, permitió que del preparado
microbiano sin ningún inoculante, se aislaran cuatro cepas de bacterias ácido lácticas,
dos de Lactobacillus plantarum, lo cual corresponde al 50 %, una de Lactobacillus
brevis y otra de Lactococcus lactis, cada una de éstas representan el 25 % del total del
grupo.
Estas cuatro cepas representan juntas en un mismo nicho ecológico, lo que se denomina,
un consorcio microbiano, el cual, es una asociación natural de dos o más poblaciones
microbianas, de diferentes especies, que actúan conjuntamente como una comunidad en
un sistema complejo, donde todos se benefician de las actividades de los demás. La
asociación refleja estilos de vida sinérgicos o sintróficos (que significa “comiendo
juntos”) en el que el crecimiento y el flujo cíclico de nutrientes se conduce más efectiva
y eficientemente que en poblaciones individuales (Ingraham e Ingraham 2007).
En cambio, en el preparado microbiano en base a suero fresco de leche, se aislaron y
caracterizaron 12 cepas de BAL, con predominio de Lactobacillus rhamnosus (tres
cepas) y Lactobacillus casei (tres cepas), es decir el 25 % de cada una de ellas, seguidas
de Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei y Lactobacillus fermentum (dos
cepas de cada especie bacteriana), lo que representó el 16,67 % cada cepa.
Ha sido informado que Lactobacillus casei y Lactobacillus rhamnosus son bacterias de
fácil identificación por las características de las colonias y por su morfología observada
al microscopio mediante tinciones simples y Gram (Collado 2004).
En este preparado microbiano, a base de suero fresco de leche, existe mayor actividad
bacteriana, demostrada en la cantidad y variedad de cepas aisladas y caracterizadas, lo
cual se evidencia en los resultados de los compuestos obtenidos y sus cantidades
(Capítulo II), lo que ratifica lo expuesto por Ingraham e Ingraham (2007), quienes
sostienen que los cultivos bacterianos mixtos, pueden tener funciones complicadas que
poblaciones individuales no podrían; además, la vida en asociación puede generar
mayor resistencia a las fluctuaciones del ambiente y promover la estabilidad de los
miembros, en el tiempo. Estos rasgos distintivos dependen de dos características,
primero, los miembros de un consorcio se comunican el uno con el otro, ya sea por el
intercambio de sustancias o por señales moleculares, cada población detecta y responde
a la presencia de otras dentro del consorcio, al ejercer sobre ellas un control positivo o
negativo en su crecimiento o metabolismo, o en ambos; esta comunicación permite la
segunda característica importante, la división del trabajo, así la producción total de un
consorcio depende de la combinación de tareas desempeñadas por los constituyentes
individuales, es decir, por las poblaciones microbianas involucradas (Ingraham e
Ingraham 2007), otra importante característica de los consorcios es su capacidad para
cumplir funciones que requieren múltiples pasos.
En el preparado microbiano a base de estiércol bovino se aislaron 7 cepas de BAL, con
predominio de Enterococcus faecium con 3 cepas, lo cual equivale al 42,86 % del total
de cepas de este preparado, seguido de Lactobacillus plantarum y Lactobacillus
salivarius con dos cepas cada una, lo que representó el 28,57 % de cada cepa. Se
observa nuevamente, la presencia de un consorcio microbiano, lo cual tiene incidencia
en los productos finales, puesto que funcionalmente, un consorcio microbiano supera la
suma de sus partes; sus miembros mantienen la compatibilidad metabólica y ecológica
siempre y cuando las transformaciones ambientales que se generan permitan que estos
coexistan cercanamente (Ingraham e Ingraham 2007).
En el preparado microbiano de suero fresco de leche y estiércol bovino se aislaron y
caracterizaron 10 cepas de BAL, con predominio de Lactobacillus casei (30 % del total
de cepas de este preparado), seguido de Lactobacillus plantarum y Lactobacillus
acidophilus (20 % de cada cepa) y por último una cepa de Lactobacillus fermentum,
Lactobacillus rhamnosus y Lactobacillus paracasei (10 % de cada una).
En el preparado microbiano con contenido ruminal, se aislaron y caracterizaron 6 cepas
de BAL, en donde dos correspondieron a Lactobacillus vitulinus y dos a Lactobacillus
ruminus, lo cual representó el 33,33 % de cada cepa con relación al total de cepas
aisladas en este preparado microbiano. Lactobacillus reuteri y Pediococcus damnosus
solo se aisló una cepa, esto equivale al 16,67 % de cada uno con relación al total. Tal
como se observa en la tabla 16, las especies de BAL aisladas y caracterizadas
corresponden en su mayoría al género Lactobacillus sp con 34 cepas que corresponden
al 87,18 %, lo cual determina la incidencia e importancia de este grupo en procesos de
fermentación ácido láctica, le sigue el género Enterococcus sp con 3 cepas, lo cual
equivale al 7,70 % de total, luego aparecen los géneros Lactococcus sp y Pediococcus
sp con una cepa en cada caso, lo cual representa el 2,56 % para cada género.
En todos los preparados microbianos desarrollados, se evidenció la presencia de
consorcios microbianos y no especies únicas de bacterias ácido lácticas, esto en adición
a los resultados obtenidos y reportados en el Capítulo II de la presente tesis, permite
concluir, que un cultivo mixto o consorcio de microorganismos, supera a los cultivos
puros de especies únicas, puesto que, son capaces de utilizar sustratos más complejos
por su sinergismo y en reacciones sucesivas y complementarias, son más resistentes a
los antagonistas, generan mayor cantidad de productos y son más eficientes en la
conversión de sustratos. Por otro lado, se ha verificado la presencia de diferentes cepas
de BAL, las cuales se agrupan en homofermentativas o heterofermentativas, basado en
el producto final de su fermentación (Madigan et al. 2004). Las homofermentativas
como Lactococcus, Streptococcus, Pedicococcus, Vagococcus y algunos Lactobacillus,
poseen la enzima aldolasa y producen ácido láctico como producto principal de la
fermentación de la glucosa utilizando la vía de glucólisis (Embden-Meyerhof)
(Axelsson 1998). Por su parte, los géneros Leuconostoc, Oenococcus, Weisella,
Carnobacterium, Lactosphaera y algunos Lactobacillus son heterofermentativos y
convierten hexosas a pentosas por la vía 6-fosfogluconato-fosfocetolasa, por lo que
además de ácido láctico, generan otros productos como acetato, etanol y CO2 (Ramírez
et al. 2011). En cambio, las heterofermentativas facultativas tienen la capacidad de
utilizar ambas vías, siendo homofermentativo su metabolismo principal; si se modifican
algunas condiciones de cultivo, tales como: la concentración de glucosa, pH y la
restricción de nutrientes, se induce la vía 6-PG/PK causando la fermentación
heteroláctica (Axelsson 2004).
En esta investigación se identificaron cepas homofermentativas, heterofermentativas
obligadas y heterofermentativas facultativas, su distribución se observa en la tabla 17.
La diferencia de una vía a otra es la presencia o ausencia de la enzima aldolasa, enzima
clave en la glucólisis, las heterofermentativas al carecerla, producen solamente 1 mol de
ATP de la glucosa en lugar de 2 como lo hacen las homofermentativas (Mora y García
2007), esto generaría mayor temperatura en ensilajes con inoculación de BAL
homofermentativas, lo cual a su vez favorece un mejor ambiente para el crecimiento de
otros microorganismos y con ello el deterioro aeróbico más temprano del ensilado.
Tabla 16. Distribución por género, de BAL aisladas desde preparados microbianos
a base de suero fresco de leche, estiércol bovino y contenido ruminal
Género bacteriano Número de cepas % del total
Lactobacillus sp 34 87,18
Lactococcus sp 1 2,56
Enterococcus sp 3 7,70
Pediococcus sp 1 2,56
Total 39 100
Tabla 17. Distribución de cepas BAL aisladas de preparados microbianos, según su
afinidad metabólica de fermentación
Tipo de metabolismo
(Madigan et al. 2004)
Número
de cepas
% del
total
Número de Cepas
Homofermentativa 22 56,41 Lactococcus lactis (1)
Lactobacillus rhamnosus (4)
Lactobacillus paracasei (3)
Lactobacillus acidophilus (4)
Enterococcus faecium (3)
Lactobacillus salivarius (2)
Lactobacillus vitulinus (2)
Lactobacillus ruminus (2)
Pediococcus damnosus (1)
Heterofermentativa
obligada
5 12,82 Lactobacillus brevis (1)
Lactobacillus fermentum (3)
Lactobacillus reuteri (1)
Heterofermentativa
facultativa
12 30,77 Lactobacillus plantarum (6)
Lactobacillus casei (6)
Total 39 100 39
Las BAL se encuentran en ambientes naturales o nichos de microorganismos de donde
se pueden aislar, así Martín et al. (2008) reportaron el aislamiento de 350 cepas de
bacterias ácido lácticas (BAL), a partir de quesos frescos, las cuales fueron probadas en
contra de cuatro microorganismos patógenos, tres Gram+ (Listeria monocytogenes,
Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes) y un Gram- (Salmonella agona), las
cepas que mostraron capacidad antagónica, su efecto inhibidor fue: el pH y la
producción de ácidos orgánicos, aunque otras mostraron un efecto inhibidor diferente al
pH.
Las BAL poseen varios mecanismos antagónicos contra patógenos, se destacan la
producción de bacteriocinas, que son derivados del metabolismo, con función
antimicrobiana, de naturaleza peptídica, sintetizadas ribosomalmente y que afectan a
bacterias relacionadas con las que las producen. Las bacteriocinas han sido encontradas
en casi todas las especies bacterianas acido lácticas examinadas hasta la fecha, y aún
dentro de una especie podrían ser producidas diferentes tipos de bacteriocinas,
(Jaramillo et al. 2010).
Las cepas BAL de tipo probiótico que incluyan genes con resistencia a los antibióticos,
pudieran transferir estos, a patógenos intestinales (Mathur y Singh 2005). La obtención
de BAL útiles para ensilajes, debe considerar que las mejores cepas provienen de
sustratos semejantes y que la cepa debe probarse en condiciones ecológicas semejantes
a las anteriores a ser aislada (Rosmini et al. 2004).
En un estudio precedente se aisló cepas de BAL de ensilaje de caña de azúcar y se
evaluó su efecto al ser inoculadas en el mismo tipo de ensilaje, produjeron altas
concentraciones de ácido acético y propiónico, menor población de levaduras, bajo
contenido de etanol y ácido butírico, además de menores pérdidas de materia seca, las
mejores fueron Lactobacillus hilgardii UFLA SIL51 y SIL52, se recomienda su uso
como cultivos iniciadores en ensilajes de caña de azúcar (Ávila et al. 2014). Cinco
cepas de Lactobacillus plantarum y una de Pediococcus acidilactici aisladas desde
heces intestinales de bovinos sanos, con resistencia a la acidez, a la bilis y a la
aerobiosis, tuvieron actividad inhibitoria contra E. coli O157 y F5. Estas BAL
normalmente se presentan en las plantas y que son utilizadas como inoculantes de
ensilajes, por lo que su identificación en este nuevo hábitat, resulta profilácticamente
promisorio (Rodríguez-Palacios et al. 2009).
Recientemente se aislaron dos nuevas cepas, la KCC-10 y la KCC-19 de Lactobacillus
plantarum, desde ensilaje de ray grass italiano, como promisorias productoras de mayor
cantidad de ácido láctico en ensilajes de ray grass italiano, maíz, cebada y paja de arroz,
además de ácido acético y ácido succínico. Su crecimiento rápido pasó de 2,4x105
UFC.g-1
en el día cero hasta 0,6 a 0,7 x109 UFC.g
-1 a los 5 días. El periodo de
estabilidad aeróbica se prolongó de 5 a 50 días. Estas dos cepas pueden ser usadas
como inoculantes apropiados para prolongar la estabilidad y la calidad de fermentación
del ensilaje (Valan et al 2014).
Con la aplicación de la ingeniería genética es posible diseñar y producir nuevas cepas
con características seleccionadas, recientemente se informó la producción de
Lactobacillus plantarum recombinante, mediante la clonación e inserción del gen ß-1,3-
Glucanasa proveniente de Cellulosimicrobium cellulans, con la finalidad de convertir
esta BAL en inoculante de ensilaje para mejorar estabilidad aeróbica, su temperatura y
pH óptimos son 40° C y 6, respectivamente (Özcan et al. 2013).
CAPÍTULO 4. EVALUACIÓN DE ENSILAJES DE RESIDUOS DE
COSECHA, INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS.
Introducción
La producción de ensilajes con inóculos bacterianos tanto elaborados en finca, como
comerciales, es practicada por muchos productores (Cubero et al. 2010), su elección
depende de varios factores relacionados con la tecnología disponible y escala a aplicar.
El tratamiento de ensilajes con inoculantes bacterianos mejora la digestibilidad, calidad
de fermentación y estabilidad aeróbica de varios forrajes (Ruíz et al. 2009).
Estudios con ensilaje de maíz (Nkosi et al. 2009) y ensilaje de papa (Nkosi et al. 2010;
Nkosi y Meeske 2010), mostraron que se produce una mejora de la estabilidad aeróbica
del ensilaje con la inoculación de lactobacilos, de igual manera la calidad de la
fermentación del ensilaje de papa se mejoró con la adición de suero de leche y melaza
(Nkosi y Meeske 2010).
La inoculación del ensilaje de maíz con Lactobacillus lactis y Lactobacillus buchneri
redujo la concentración de nitrógeno amoniacal, pero no afectó el pH. Lactobacillus
buchneri mejoró la estabilidad aeróbica. Tanto el consumo como la digestibilidad de la
materia seca, materia orgánica, proteína bruta y fibra, además de la retención de
nitrógeno, mejoraron con la inoculación (Nkosi et al. 2010).
Los inoculantes de BAL generalmente tienen efectos positivos en las características de
ensilajes de maíz, tales como disminución del pH, mayor producción de ácido láctico,
mayor digestibilidad de la MS, especialmente al usar cepas homofermentativas, y mayor
estabilidad aeróbica al usar heterofermentativas como Lactobacillus buchneri, que
producen más acetato para controlar levaduras y promueven mayor digestibilidad de la
FDN (Filya 2003).
Es por ello que el uso de residuos agrícolas como sustratos, junto a la aplicación cada
vez más frecuente de la inoculación microbiana en el proceso de ensilaje, con el fin de
mejorar el proceso y ciertas características específicas, fue abordado en este capítulo, el
cual se diseñó para caracterizar siete residuos agrícolas pos cosecha y evaluar su
comportamiento como sustratos de ensilajes inoculados con preparados microbianos,
para obtener un producto ensilado apto para la alimentación de rumiantes.
Objetivos
1. Caracterizar siete residuos agrícolas pos cosecha, asociados en tres mezclas
diferentes entre ellos y rastrojo de maíz solo, para la producción de ensilajes
inoculados con preparados microbianos.
2. Seleccionar el mejor ensilaje producido con esta tecnología, en base a sus
características fermentativas, bromatológicas, microbianas, organolépticas, de
digestibilidad y costo, para alimentación de vacas lecheras.
4.2 Materiales y métodos
4.1.1 Selección, recolección y caracterización de los residuos agrícolas pos
cosecha
Se seleccionaron siete residuos agrícolas pos cosecha, generados en la zona central del
país, que involucra las provincias de Chimborazo, Bolívar, Cotopaxi y Tungurahua, en
base a: disponibilidad, bajo costo, facilidad de transporte, características de su
composición química, fácil adaptación al proceso de ensilaje (picado, compactado),
experiencia empírica en su uso como alimento animal, por parte de los productores,
estos fueron, rastrojos de: maíz (Zea mays), fréjol (Phaseolus vulgaris), arveja (Pisum
sativum), trigo (Triticum aestivum) y cebada (Hordeum vulgare), cabezuelas o pellas de
brócoli (Brassica oleracea var Italica) y planta entera de pasto avena (Avena sativa). El
procedimiento para su recolección fue el siguiente:
El rastrojo de trigo, cebada y avena, corresponde a los tallos y restos de espigas de las
plantas maduras que se recolectaron en sacos de yute posterior a la trilla mecánica.
El rastrojo de maíz, incluye toda la planta madura, excepto la raíz y la mazorca de
grano, se recolectó cortando las plantas con machete a una altura de 15 cm desde el
suelo y atando en porciones o cargas de 40 cañas aproximadamente.
El rastrojo de arveja y fréjol, corresponde a plantas enteras fisiológicamente maduras,
incluyen la raíz y las vainas sin grano, se recolectó en sacos de yute luego de la trilla
manual por golpe en un piso de cemento.
El brócoli, corresponde a pellas o cabezuelas de la planta, en buen estado, color verde
oscuro y con pocas hojas de la planta, corresponden al material de rechazo del proceso
de selección para exportación, se recolectaron en cubetas plásticas.
En la tabla 18, se observa la composición química de los residuos utilizados, en la
misma que se determinó MS, PB, FC, EE, C, MO, y ELN según AOAC (1995).
4.1.2 Procedimiento para el pre ensilaje
Los residuos agrícolas se sometieron al siguiente proceso:
1. Se extendieron en una plataforma limpia de cemento bajo sombra
2. Se eliminaron elementos extraños y visibles a simple vista
3. Con rastrillos se sacudieron y voltearon por tres veces para eliminar el barro
4. Se expusieron a un oreo bajo sombra (16 ˚C) durante 24 horas
5. Se picaron en máquina eléctrica marca Cremasco Ec Mini, con un tamaño de
partícula de 3 a 5 cm
6. El material picado se recolectó en recipientes plásticos (tinas), por separado y se
cubrió con material de plástico negro, hasta su utilización en el ensilaje, proceso que
inició 2 horas después del picado.
En cambio, las cabezuelas de brócoli, se picaron con machete en trozos de 3-5 cm, una
hora antes de iniciar el ensilaje.
4.1.3 Mezclas de residuos agrícolas utilizadas para el ensilaje
Como se observa en la tabla 19, se establecieron tres mezclas equitativas (50 % : 50 %)
de dos residuos agrícolas cada una y el rastrojo de maíz solo, en base a criterios de
estacionalidad, disponiblidad y cercanía de un residual con otro, para el proceso de
ensilaje posterior. Para cumplir con los objetivos se ejecutó el experimento 3.
4.1.4 Experimento 3: Caracterización y evaluación de siete residuos agrícolas
post cosecha de: maíz, frejol, arveja, trigo, cebada, avena y brócoli, en la obtención
de ensilajes inoculados con preparados microbianos.
Se plantearon 12 tratamientos con un arreglo factorial 4x3, en donde el factor A es la
mezcla de residuos agrícolas (4) y el factor B es el tipo de preparado microbiano (3),
con 3 repeticiones cada uno, cada repetición fue una funda de ensilaje de 10 kg de peso:
T1 Maíz, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (MAS)
T2 Maíz, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (ME)
T3 Maíz, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (MM)
T4 Fréjol + arveja, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (FAS)
T5 Fréjol + arveja, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (FAE)
T6 Fréjol + arveja, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (FAM)
T7 Trigo + cebada, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (TCS)
T8 Trigo + cebada, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (TCE)
T9 Trigo + cebada, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (TCM)
T10 Brócoli + avena, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (BAS)
T11 Brócoli + avena, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (BAE)
T12 Brócoli + avena, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (BAM)
Tabla 18. Composición química (en base seca) de los residuos agrícolas utilizados
en la producción de ensilajes inoculados con preparados microbianos
Componente (%)
Residual
Materia
Seca
Proteína
bruta
Fibra
cruda
Extracto
etéreo
Cenizas ELN
Materia
orgánica
Rastrojo maíz 75,8 (6,5) 7,5 (1,6) 38,5 (3,4) 1,55 (0,20) 11,95 (1,2) 40,5 (2,8) 88,05 (2,4)
Rastrojo cebada 75,4 (6,8) 4,9 (0,7) 39,4 (4,1) 1,78 (0,22) 12,60 (1,1) 41,32 (2,9) 87,40 (2,2)
Rastrojo trigo 74,3 (7,3) 5,2 (0,8) 39,2 (3,8) 1,65 (0,18) 12,10 (0,9) 41,85 (2,6) 87,90 (1,8)
Rastrojo fréjol 74,2 (5,3) 10,8 (1,0) 36,8 (3,9) 1,9 (0,28) 11,75 (0,8) 38,75 (2,6) 88,25 (1,6)
Rastrojo arveja 73,8 (6,1) 11,1 (1,2) 35,7 (2,8) 1,72 (0,30) 11,90 (0,9) 39,58 (2,2) 88,10 (1,8)
Rastrojo avena 68,7 (5,5) 9,3 (1,1) 34,4 (2,7) 1,98 (0,25) 12,82 (0,7) 41,50 (2,4) 87,18 (1,4)
Cabezuela brócoli 14,3 (2,1) 23,0 (2,2) 24,9 (1,8) 1,78 (0,27) 11,90 (1,4) 38,42 (1,9) 88,10 (2,8)
( ): Valores entre paréntesis corresponde a la desviación estándar
Tabla 19. Mezclas equitativas de residuos pos cosecha para ensilajes inoculados
No. Residuos agrícolas Razón de la mezcla
1 Rastrojo de maíz Residual abundante y con buenas características para
ensilaje
2 Ratrojos: fréjol +
arveja
Dos leguminosas que generalmente se cultivan en áreas
cercanas y por estacionalidad
3 Pajas: trigo + cebada Dos cereales que se cultivan en áreas contiguas de terreno
y por estacionalidad
4 Brócoli + paja de
avena
Se cultivan en la misma finca, el brócoli tiene alta
humedad y proteína, la avena aporta fibra
4.1.5 Preparación del ensilaje
Las mezclas equitativas de residuos pos cosecha fueron sometidos a fermentación en
estado sólido (FES), mediante ensilaje en fundas de polietileno de color negro, de 50x70
cm, con capacidad para 10 Kg cada una. Para esto:
1. Se preparó una solución de melaza con el 2 % de urea, bien disuelta y homogenizada,
de esta solución se añadió a cada preparado microbiano un 10 % con relación a su
volumen, se homogenizó y se midió las cantidades a utilizar en cada tratamiento.
2. Se ensiló, mezclando manualmente en tinas plásticas los residuos agrícolas picados
en trozos de 3-5 cm, en proporción 3 Kg de residuos agrícolas más 1 L de preparado
microbiano, según cada tratamiento. Estas mezclas bien homogenizadas se colocaron
en triple funda, se extrajo el oxígeno mediante presión manual externa y se sellaron
herméticamente con cinta adhesiva, se identificaron y colocaron en una estantería de
madera ubicada dentro del laboratorio en condiciones de sombra.
La fermentación duró 25 días, tiempo que fue determinado en el trabajo de
investigación previo de Díaz (2002).
4.1.6 Toma de muestras y análisis de laboratorio
Concluido el proceso de fermentación, se abrió cada silo y se tomaron 5 muestras de
500 g de cada tratamiento, introduciendo la mano en 5 diferentes direcciones del
material ensilado y recolectando las muestras por separado cada vez, en frascos de
vidrio color ámbar con tapa rosca, se refrigeraron a 5±2 ˚C, e iniciaron los análisis de
laboratorio para determinar:
1) Componentes bromatológicos: MS, PB, FB, EE, C, MO, y ELN, según AOAC
(1995).
2) FDN y FDA, según Van Soest et al. (1991).
3) Digestibilidad In vitro de los nutrientes, según Goering y Van Soest (1970).
4) Características organolépticas: color, olor y textura, según Gross (1969).
5) Cuantificación de microorganismos: hongos filamentosos, levaduras, bacterias
aerobias mesófilas y bacterias coliformes, según Petrifilm 3M (2005). Las bacterias
ácido lácticas en agar MRS.
6) Indicadores fermentativos: pH, con un potenciómetro digital pH tester 1, ácidos
láctico, acético, butírico y Nitrógeno amoniacal, según AOAC (1995).
7) Costo de producción del ensilado expresado en USD.kg-1
, mediante matriz de Excel.
4.1.7 Análisis estadístico
Se realizó análisis de varianza según diseño completamente aleatorizado, con un arreglo
factorial 4x3 (factor A: mezcla de residuos agrícolas y factor B: tipo de preparado
microbiano), además se aplicó la dócima de Duncan (P<0,05).
4.2 Resultados y discusión
4.2.1 Indicadores de composición química
En la tabla 20, referente a la composición química de los ensilajes, se observa que el
contenido de MS difiere estadísticamente (P<0,001) entre tratamientos, con un mayor
valor para el ensilaje fréjol-arveja-estiércol (FAE) con un 35,68 %, y el menor valor
para el ensilaje brócoli-avena-suero (BAS) con 15,8 %. Las diferencias estadísticas son
intra tratamientos en el caso del ensilaje de brócoli-avena, no así para los demás, donde
no hay diferencia entre al menos dos de los tres inoculantes utilizados.
Lo citado refleja que el contenido de MS del residual antes de ensilar influye sobre su
contenido al final del proceso. Los rastrojos secos de cereales como el trigo, cebada y
maíz, y de leguminosas como el fréjol y arveja, poseen mayor contenido de MS que el
brócoli principalmente, cuya composición es mayormente húmeda. Según Harrison y
Fransen (1991), existen pérdidas de materia seca en efluentes del silo cuando el
Tabla 20. Indicadores químicos (en %) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas de
cosecha, inoculados con preparados microbianos.
Indicadores Residuo
PM
Maíz Frejol+
arveja
Trigo+
cebada
Brocoli+
avena
EE(±)
Signif.
Materia Seca
Suero 21,59 d 30,47
f 34,63
h 15,80
a
0,13
P<0,001 Estiércol 24,15
e 31,36
g 35,68
i 18,37
c
Mixto 21,71 d 30,74
f 35,33
i 17,26
b
Fibra Cruda
(base seca)
Suero 30,32 f 32,73
h 33,69
i 26,30
a
0,08
P<0,001 Estiércol 28,23
c 29,21
d 34,58
k 28,19
c
Mixto 29,54 e 31,28
g 34,08
j 27,26
b
Extracto Etéreo
(base seca)
Suero 1,84 fg
1,26 c 1,75
ef 1,91
fg
0,06
P<0,001 Estiércol 0,97
a 1,13
abc 1,46
d 1,84
fg
Mixto 1,07 ab
1,16 bc
1,64 e 1,96
g
Materia
Orgánica (base
seca)
Suero 88,22 k 87,54
h 86,84
g 86,09
c
0,02
P<0,001 Estiércol 86,69
f 88,55
l 86,16
d 85,42
a
Mixto 87,68 i 87,86
j 86,33
e 85,78
b
Cenizas (base
seca)
Suero 11,78 b 12,46
e 13,16
f 13,91
j 0,0157
P<0,001 Estiércol 13,31 g 11,45
a 13,84
i 14,58
l
Mixto 12,32 d 12,14
c 13,67
h 14,22
k
ELN
(base seca)
Suero 39,58 cd
39,88 d 39,71
cd 38,52
b
0,15
P<0,001 Estiércol 43,25
g 46,09
h 39,54
cd 37,81
a
Mixto 41,91 e 42,76
f 39,37
c 38,11
ab
FDA
Suero 29,15 c 34,74
g 36,06
j 25,45
a
0,01
P<0,001 Estiércol 31,14
f 35,46
i 37,54
l 29,54
d
Mixto 30,74 e 35,04
h 37,13
k 27,06
b
a,b,c,d,e …l: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
PM: preparado microbiano
contenido de MS del ensilaje es menor al 25 %, éstas disminuyen de 7,2 a 1,6 y 0,4 %
del ensilaje de gramíneas con 15, 20 y 25 % de MS respectivamente.
Por otro lado, Wattiaux (2009) reportó que usualmente un ensilaje con mayor cantidad
de MS es más palatable en parte, debido a su bajo contenido de ácido láctico, así, vacas
de 500 kg ingieren 1 kg adicional de ensilaje por cada 5 % de incremento en MS por
encima de 20 %. Estos resultados indican que los ensilajes obtenidos con rastrojos,
poseen valores más adecuados para materia seca que el de brócoli y avena.
El contenido de proteína bruta en ensilajes a base de mezclas de residuos agrícolas
(figura 13) expresó diferencias estadísticas (P<0,001) tanto entre tratamientos, como
entre inoculantes dentro de cada tratamiento, el mayor valor correspondió para el
ensilaje brócoli-avena-suero (BAS), seguido de los ensilajes del mismo tratamiento
pero, con inoculante mixto (BAM), y con inoculante de estiércol bovino (BAE).
Los ensilajes de rastrojos tuvieron un rango de proteína del 10,59 % para trigo-cebada-
estiércol (TCE), que corresponde al valor más bajo obtenido para proteína, hasta 16,48
% para el tratamiento maíz-suero (MAS).
El incremento de proteína en el ensilaje es notable en todos los tratamientos, así en el
maíz-suero (MAS) sube en 9 percentiles, en el tratamiento maíz-estiércol (ME) se
obtiene un incremento de 6,73 percentiles y para el tratamiento maíz-mixto (MM) de 9
percentiles.
De igual manera en los tratamientos de trigo-cebada, se logró un incremento promedio
de 6,12 percentiles, al subir el contenido de proteína a un promedio de 11,17 %, al
tomar en cuenta los tres inoculantes evaluados, este comportamiento se repite en los
demás tratamientos pero con menor intensidad, así en el tratamiento de fréjol y arveja,
se logra un incremento promedio mínimo de 1,8 percentiles en el ensilaje como valor
promedio de los tres inoculantes, y en el tratamiento de brócoli-avena un incremento de
la proteína de 2,32 percentiles, al subir de 16,15 % como valor promedio en los residuos
agrícolas a 18,47 % como valor promedio en los ensilajes de los tres inoculantes. Este
incremento de proteína se basa en la producción de proteína microbiana expresada tanto
como metabolitos extracelulares de las BAL y otros microorganismos presentes en el
proceso, como en la síntesis de la misma célula bacteriana, que al final es parte del
producto generado y aporta con proteína al resultado final.
Se evidencia que los sustratos evaluados son adecuados para el crecimiento de las cepas
BAL presentes en los preparados microbianos.
En otra investigación, Aguirre et al. (2010) al estudiar el comportamiento de dos
presentaciones de la caña de azúcar (entera y residuos) bajo tres procesos: físico
(molienda), biológico (fermentación) y químico (aditivos), encontraron una mejora en la
concentración de proteína la cual se incrementó de 2,6 a 13,2 % (10,6 percentiles) en los
residuos y de 1,5 a 10,9 % (9,4 percentiles) en la caña entera.
Con relación al contenido de fibra cruda en los ensilajes de residuos agrícolas, se
determinaron diferencias estadísticas (P<0,001) entre los tratamientos, a excepción del
tratamiento ME el cual con un valor de 28,23 % de fibra no difiere estadísticamente con
el tratamiento brócoli-avena-estiércol (BAE) con un valor de 28,19 %. El valor más
alto para la fibra se obtuvo en el tratamiento trigo-cebada-estiércol (TCE) con 34,58 %
y el menor valor le corresponde al tratamiento BAS con 26,3 %.
Dentro de cada tratamiento, al evaluar el efecto de los inoculantes, se observa que
existen diferencias estadísticas entre ellos sobre el indicador fibra, donde existe mayor
efecto del estiércol para degradar la fibra en los tratamientos con maíz y con fréjol-
arveja, no así en los de trigo-cebada y brócoli-avena, donde el mayor efecto para
degradar la fibra lo ejerce el inoculante suero fresco de leche. Efecto atribuido a la
acción del ácido láctico y los AGCC generados por microrganismos de los incolulates
que acidifican el medio e hidrolizan la fibra con liberación de carbohidratos
fermentescibles.
Los valores encontrados para las porciones de fibra estudiadas, FDN (figura 14) y FDA,
en ensilajes de residuos agrícolas, difieren estadísticamente (P<0,001) entre todos los
tratamientos y entre los inoculantes dentro de cada tratamiento, lo cual significa que
hubo un efecto de éstos sobre el indicador. El mayor efecto sobre FDN y FDA, se
detecta con el inoculante suero fresco de leche en todos los tratamientos, esto se debe al
efecto del ácido láctico y AGCC generados por los microorganismos contenidos en este
preparado microbiano, el cual posee una flora mixta formada por BAL homo y hetero
fermentativas, lo cual le confiere características promisorias para acidificar e hidrolizar
la fibra y favorecer posiblemente una mejor digestibilidad del sustrato tratado. Así lo
manifiestan Ozkose et al. (2009), quienes encontraron reducción en las fracciones de
fibra de paja de trigo ensilado con inoculación de Lactobacillus lactis en comparación
con el control. Además, las fracciones de fibra (FDN y FDA) del ensilaje se redujeron
con la inoculación. Al igual que en otros estudios, en donde se informa que el contenido
de fibra se reduce con la inoculación (Keady y Steen 1994; Ozkose et al. 2009), citados
por Nkosi (2009) y Nikkhah et al. (2011).
Los valores de FDN oscilan desde 48,36 % en el tratamiento BASL hasta 64,35 % para
el tratamiento TCEB, lo cual demuestra la diferencia en contenido de fibra de los
residuos agrícolas, tendencia que se mantiene en los ensilajes de estos. Este
comportamiento, se repite en los mismos tratamientos para FDA, con valores que van
desde 25,45 hasta 37,54 %.
En el ensilaje de pencas de nopal con adición de pollinaza, se observó una disminución
de FDN y FDA, mejoraron la DIVMS, EM y PC, por efecto de los microorganismos de
Figura 13. Contenido de proteína de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos
Figura 14. Fibra detergente neutro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos
las excretas de pollo utilizadas, no se tuvo los mismos resultados al utilizar estiércol
bovino como aditivo biológico del mismo ensilaje (Alejos 2013).
Para el contenido de extracto etéreo en ensilajes de residuos agrícolas, pese a que se
encontraron diferencias estadísticas (P<0,001) entre ciertos tratamientos, no se distingue
una tendencia clara y uniforme que exprese un real efecto de algún sustrato e inoculante
sobre este indicador, con valores que concuerdan más bien con los originales de los
residuos agrícolas, con poca alteración, así el promedio para los tratamientos con maíz
fue de 1,29 % en comparación con el valor del residual original de 1,55 %, igual
comparación se efectúa con los tratamientos con arveja-fréjol (1,18 % vs 1,81 %), trigo-
cebada (1,62 % vs 1,72 %) y para brócoli-avena (1,9 % vs 1,88 %).
Sobre el contenido de cenizas de ensilajes de residuos agrícolas, hubo diferencias
estadísticas (P<0,001) entre tratamientos y entre inoculantes dentro de cada tratamiento,
lo cual tiene relación con el contenido original de cenizas de los residuos agrícolas
utilizados y de la melaza incluida, ya que se reportó en ensilaje de maíz con melaza, un
aumento de la concentración de cenizas (Kim et al. 2014), en general este componente
sufre pocas variaciones en los procesos de fermentación en estado sólido. El mayor
contenido de cenizas lo tuvo BAEB con 14,58 % y el menor valor correspondió a FAEB
con 11,45 %. Por tener relación directa con el valor de materia orgánica, el
comportamiento de ésta, es similar.
Para el indicador Extracto libre de nitrógeno (ELN), se observó que los valores más
altos correspondieron a los tratamientos de rastrojo de fréjol y arveja y sus tres
inoculantes, con 46,09 % para FAEB, 42,76 % para FAM y 39,88 % para FAS, en
contraste los menores valores correspondieron para los tratamientos a base de brócoli y
avena y sus tres inoculantes, tal como se observó en la tabla 20.
Se determinaron diferencias estadísticas (P<0,001) para los valores de la digestibilidad
in vitro (figura 15) entre el tratamiento MAS cuyo valor fue el más alto con 63,07 %
con los demás tratamientos, y con los otros dos inoculantes del mismo residual, en
cambio no hubo diferencia estadística entre los tres inoculantes del tratamiento fréjol-
arveja, así como entre los inoculantes del tratamiento trigo-cebada. El menor valor para
la digestibilidad correspondió al tratamiento FAE con 47,66 %.
4.2.4 Indicadores fermentativos
Generalmente, el pH es una de las más sencillas y rápidas formas de evaluación de la
calidad del ensilaje (Babayemi 2009). Los valores de este indicador (figura 16),
fluctuaron entre 4,08 y 4,98, siendo el menor valor para el ensilaje MAS y el mayor
para el ensilaje TCE, se determinó diferencias estadísticas (P<0,001) entre el
tratamiento MAS con los demás tratamientos, los restantes no difirieron entre sí y se
agruparon con resultados similares, así el mayor grupo de tratamientos sin diferencia
estadística fueron MM, FAE, FAM, TCS, TCM y BAE, cuyos valores de pH se
ubicaron en un rango de 4,54 hasta 4,6.
El pH de los tratamientos MAS, FAS, TCS y TCM es considerado ideal según el
contenido de MS, los demás tratamientos se ubican con valores muy cercanos a los
ideales. Sin embargo, valores menores son mejores para garantizar ausencia de
patógenos, lo cual en este estudio se demostró mediante el análisis de coliformes, con
valores nulos para este tipo de microorganismos, en todos los tratamientos. Igual que en
este estudio, en otra investigación se demuestra que la inoculación redujo el pH del
ensilaje de sorgo dulce en comparación con el control, lo cual concuerda con estudios
previos (Nkosi et al. 2009.) que informaron reducción del pH en el ensilaje de maíz
inoculado en comparación con el control.
Figura 15. Digestibilidad In vitro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos.
Figura 16. Comportamiento del pH, en cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos
Los valores para ácido láctico se observan en las figuras 17 y 18. Se evidencia una
relación directa entre el pH y el contenido de ácido láctico de los tratamientos, así el
MAS que tiene el menor valor de pH posee también la mayor proporción de ácido
láctico (65,75 %), lo que le permite diferir estadísticamente (P<0,001) en este indicador
con los demás tratamientos, de igual manera coincide el tratamiento TCE con el mayor
valor de pH y la menor proporción de ácido láctico (54,56 %). Además la melaza en
todos los tratamientos, es generadora de lactato a través del metabolismo microbiano
(Mûhlbach 2001).
De esta manera, el pH de todos los tratamientos se ubica en el rango adecuado para este
tipo de fermentación, cuyo valor debe ser mucho más bajo que el del producto original
(Meneses et al. 2007), citado por Ventura-Canseco et al. (2012). Sin embargo valores
menores son los más apropiados para garantizar ciertos parámetros de calidad como
ausencia de patógenos, lo cual se demostró en este estudio por la ausencia de coliformes
en todos los tratamientos.
El contenido de ácido butírico de ensilajes de residuos agrícolas (tabla 21) tuvo menor
concentración en el MAS con 4,17 %, el cual difiere estadísticamente (P<0,001) con los
demás tratamientos, se observó que el tratamiento TCE contiene mayor concentración
de éste ácido orgánico, con 6,87 %, lo cual disminuye la calidad del ensilaje, por un
posible enranciamiento y olor desagradable del producto. Si estos valores para ácido
butírico se calificaran con el sistema de Flieg (1938) reportado por Ojeda (1991)
obtendrían puntajes entre 15/50 y 10/50 puntos respectivamente.
El ácido acético en ensilajes de residuos agrícolas (tabla 21) generado por algunas BAL
heterofermentativas se determinó en un rango de 30,06 % para MAS que es el valor más
bajo, hasta 38,56 % como valor más elevado y que corresponde al tratamiento TCE,
tratamiento que tuvo además el pH más alto de todos, esto indica que este AGCC no
Figura 17. Proporción de Ácido láctico (en % sobre los ácidos totales) de cuatro
ensilajes de residuos agrícolas, inoculados con preparados microbianos
Figura 18. Concentración de Ácido láctico (mg.g-1
) de cuatro ensilajes de residuos
agrícolas, inoculados con preparados microbianos
Tabla 21. Indicadores fermentativos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas.
Indicador Residuo
PM
Maíz Frejol+
Arveja
Trigo+
Cebada
Brocoli+
Avena
EE(±)
Signif.
Nitrógeno
amoniacal
(% del N total)
Suero 3,46 a 5,66
c 5,35
b 7,05
g 0,01
P<0,001 Estiércol 8,92 k 7,23
h 6,86
f 9,45
l
Mixto 7,55 i 6,26
e 6,03
d 8,05
j
Ácido acético*
Suero 30,06 a
(5,70)
37,55 h
(7,90)
35,44 e
(7,10)
35,24 d
(6,90)
0,01
P<0,001 Estiércol 34,90
c
(6,30)
37,73 i
(6,90)
38,56 k
(7,10)
37,52 h
(6,80)
Mixto 33,23 b
(6,30)
38,44 j
(7,30)
35,93 f
(6,70)
36,80 g
(7,20)
Ácido butírico*
Suero 4,17 a
(0,80)
5,26 d
(1,10)
6,03 i
(1,20)
5,77 g
(1,10)
0,01
P<0,001 Estiércol 4,85
c
(0,90)
5,64 f
(1,00)
6,87 k
(1,30)
6,05 i
(1,10)
Mixto 4,36 b
(0,80)
5,54 e
(1,10)
6,57 j
(1,20)
5,96 h
(1,20)
a,b,c,d,e … l: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
*Datos de la primera fila en cada casillero de los ácidos, corresponde al % sobre los ácidos totales
*Datos de segunda fila ( ) en cada casillero de los ácidos, corresponde al contenido de estos, en mg.g-1
PM: preparado microbiano
influye mayormente sobre él y más bien se lo relaciona con la estabilidad aeróbica pos
apertura del silo. Hubo diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos y entre
inoculantes dentro de cada tratamiento para este indicador.
Algunos trabajos reportan beneficios sobre la estabilidad aeróbica en ensilajes
inoculados, así, Filya et al. (2004) reportaron a Propionibacterium acidipropionici
como bacteria efectiva para proteger ensilajes de trigo, sorgo y maíz, ante el deterioro
aeróbico, lograron mayores concentraciones de ácido acético y propiónico,
disminuyeron el conteo de levaduras y la producción de CO2. De igual manera Filya
(2003) al utilizar Lactobacillus buchneri con L. plantarum, redujo la producción de N-
NH3, las pérdidas en la fermentación y logró mayor estabilidad aeróbica del ensilaje de
trigo, maíz y sorgo, con mayor generación de ácido acético e inhibición de levaduras, lo
cual sugiere que esta BAL heterofermentativa sola o junto a homofermentativas mejora
la estabilidad aeróbica del ensilaje. Además, Lima et al. (2010) al ensilar dos variedades
de sorgo más soya, con y sin melaza e inoculadas con Lactobacillus sp, obtuvieron
ensilajes de buena calidad, con menor cantidad de acetato y mayor de propionato.
En contraste, Xing et al. (2009) no reportaron ningún efecto de la inoculación sobre la
estabilidad aeróbica del ensilaje de sorgo dulce.
Con relación al contenido de nitrógeno amoniacal de los ensilajes (tabla 21) se
evidencian diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos y entre inoculantes
dentro de cada tratamiento, lo cual demuestra la influencia que tienen tanto el tipo de
sustrato como el tipo de preparado microbiano en la generación de este compuesto en el
ensilaje, se detectó que el valor más bajo corresponde al tratamiento MAS con 3,46 %,
valor adecuado para la calidad del ensilaje, seguido de TCS y de FAS. Los demás
valores superan el 6 % de concentración, llegando hasta 9,45 % en el tratamiento BAE,
calificado como el de menor calidad para este indicador.
Los preparados microbianos utilizados en este trabajo, tienen cepas BAL homo y
heterofermentativas, a eso se debe la variación en los indicadores fermentativos, así lo
demostró Muck (2010), quien sostiene que cuando los forrajes se inoculan con BAL
homofermentativas antes del ensilado, el ensilaje resultante generalmente tiene un pH
más bajo y una mayor concentración de ácido láctico, concentraciones más bajas de
ácido acético, ácido butírico y NH3-N en comparación con los inoculantes BAL
heterofermentativas. De igual forma con homo fermentación, Contreras-Govea et al.
(2011) informaron que en ensilaje de alfalfa inoculado con Lactobacillus lactis, se
reduce el nitrógeno no proteico.
4.2.3 Indicadores microbiológicos
Como se observa en la figura 19, la mayor concentración de bacterias ácido lácticas
(BAL), en ensilajes de residuos agrícolas, correspondió al tratamiento MAS con
254x105 UFC.g
-1, el cual difiere estadísticamente (P<0,001) de los demás tratamientos,
y cuya carga microbiana explica la mayor concentración detectada de ácido láctico y el
menor valor del pH, por otro lado el preparado microbiano utilizado en este tratamiento
a base de suero fresco de leche, contiene varias cepas de Lactobacilos
homofermentativos, lo cual demuestra este tipo de comportamiento.
De igual manera se explica el comportamiento del tratamiento TCE cuya cantidad de
BAL se ubica en 161,6x105 UFC.g
-1, el cual posee la menor concentración de ácido
láctico y el valor de pH más alto entre todos los tratamientos, en este caso se utilizó
como inoculante el preparado microbiano a base de estiércol bovino, producto que
contuvo cepas de BAL heterofermentativas facultativas como Lactobacillus plantarum
y homofermentativas como Enterococcus faecium y Lactobacillus salivarius.
La cuantificación de hongos filamentosos en ensilajes de residuos agrícolas (tabla 22)
demostró que el tratamiento con menor carga fue el MAS con 8,2x103 UPC.g
-1, el
mismo que difiere estadísticamente (P<0,001) de los demás tratamientos, le siguen los
otros dos tratamientos con el mismo sustrato (rastrojo de maíz) ME con 11,8 y MM con
12,6x103 UPC.g
-1, respectivamente. Al contrario el tratamiento con mayor población de
hongos fue el BAS con 17,6x103 UPC.g
-1, lo cual expresa peligro de deterioro aeróbico
al momento de apertura del silo, aunque podrían existir en ese ambiente hongos que
favorezcan la degradación de fibra, tal como lo cita Valiño (1999), quien comprobó que
el incremento en la población de hongos presentes en la microbiota del bagazo, una vez
que ha sido fermentado e incorporado los nutrientes necesarios para su crecimiento,
posibilitan la disminución de la fibra, al aumentar su valor nutritivo, esto valida su
utilización como biotransformadores de sustratos fibrosos con fines de empleo en la
alimentación animal.
En referencia a la cuantificación de levaduras en estos ensilajes (tabla 22) el tratamiento
con la menor carga fue TCE con 109,4x103 UPC.g
-1, y el de mayor carga fue TCS con
156,2x103 UPC.g
-1. Se determinó diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos.
Estos valores demuestran la amplia afinidad de las levaduras por los sustratos
evaluados. En otro estudio con el uso de inoculantes bacterianos que incluían bacterias
homofermentativas no tuvo buenos resultados en ensilaje de trigo; los ensilajes tratados
tendieron a deteriorarse más rápido que los ensilajes usados como control y a favorecer
el desarrollo de levaduras y mohos (Weinberg et al. 1999). Se sugirió que la producción
de AGCC, que inhibe el desarrollo de levaduras y mohos, era insuficiente. Al incluir
cepas especiales de ciertas bacterias este problema fue aliviado. Se ensayó con
Lactobacillus buchneri heterofermentativo en varios laboratorios de investigación y los
resultados fueron promisorios (Ashbell y Weinberg 2001).
Figura 19. Cuantificación de BAL (1x105UFC.g
-1) en cuatro ensilajes de residuos
agrícolas, inoculados con preparados microbianos
Tabla 22. Indicadores microbiológicos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,
inoculados con preparados microbianos
Variables Residuo
PM
Maíz Frejol+
Arveja
Trigo+
Cebada
Brocoli+
Avena
EE(±)
Signif.
Aerobios
mesofilos
totales
(1x106 UFC.g
-1)
Suero 434,20 j 397,20
i 366,40
d 396,40
i
0,81
P<0,001 Estiércol 360,20
c 377,40
f 303,80
a 385,40
g
Mixto 360,00 c 375,00
e 319,60
b 392,80
h
Hongos
(1x103 UPC.g
-1)
Suero 8,20 a 13,80
c 14,00
c 17,60
g
0,41
P<0,001 Estiércol 12,60
b 16,60
efg 16,80
fg 16,00
def
Mixto 11,80 b 15,40
de 15,00
cd 15,40
de
Levaduras
(1x103 UPC.g
-1)
Suero 123,40 c 144,60
h 156,20
j 148,80
i
0,48
P<0,001 Estiércol 116,60
b 134,60
e 109,40
a 136,80
f
Mixto 116,40 b 126,60
d 135,20
e 141,00
g
a,b,c,d,e … j: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
PM: preparado microbiano
Los resultados mostraron que Propionibacterium acidipropionici y la combinación de
éste con Lactobacillus plantarum no mejoraron la estabilidad aeróbica del ensilaje de
sorgo y de maíz con bajo contenido de materia seca, los cuales son proclives al deterioro
aeróbico (Filya et al. 2006). Sin embargo, los inoculantes que contienen Lactobacillus
buchneri han mejorado la estabilidad aeróbica de diferentes ensilajes (Driehuis et al.
2001; Weinberg et al. 2002;. Kleinschmidt et al. 2005; Nkosi y Meeske, 2010). Este
efecto se atribuye al efecto inhibidor de ácido acético producido por Lactobacillus
buchneri en el deterioro por hongos (Nkosi 2009).
Se ha demostrado en ensilaje de maíz que la adición de melaza incrementa el recuento
de levaduras (>105 UFC.g
-1) y esto ayuda al deterio pos apertura con aumento de
temperatura (Huisden et al. 2009). En ensilajes de maíz y trigo, el mayor deterioro
aeróbico post apertura del silo, entre 3 y 6 días de estudio, se dio a 30° C de temperatura
ambiental, con mayor proliferación de levaduras, hongos filamentosos, producción de
CO2 e incremento del pH, en comparación con los tratamientos expuestos a 10, 20 y 40°
C (Ashbell et al. 2002).
Estos valores demuestran la afinidad de las levaduras por los sustratos evaluados. En un
estudio se observó que el ensilaje de maíz con adición de inoculantes bacterianos
comerciales (Buchneri 500 y Pioneer 11C33 ) subió el lactato, disminuyeron las
levaduras, tuvo una fermentación más heteroláctica, por ende aumentó su estabilidad
(Huisden et al. 2009).
En relación a los resultados de los conteos de Bacterias aerobias totales, se observa el
valor más alto corresponde al tratamiento MAS con 434,2x106 UFC.g
-1 y el valor más
bajo fue para el tratamiento TCE con 303,8x106 UFC.g
-1, con diferencias estadísticas
entre todos los tratamientos (P<0,001). Esto demuestra que cada sustrato sirvió de base
para el crecimiento de un número diferente de microorganismos, influido por el
preparado microbiano inoculado, esta carga bacteriana no tiene una funcionalidad
definida dentro del endilaje y puede ser beneficiosa o perjudicial, dependiendo de los
grupos bacterianos que la conforman, aunque en sentido general en ensilajes bien
elaborados se relaciona con efectos positivos y una mayor actividad biológica.
En todos los tratamientos se eliminaron los coliformes, dado que los análisis realizados
al final del proceso, es decir a la apertura del silo, demostraron resultados con cargas
nulas de este tipo de micoorganismo indicador de mala calidad higiénica de un ensilaje.
Al analizar en forma integral los resultados de los experimentos 3 y 4, se induce que el
pH bajo indica que el suero fresco de leche junto a la melaza (Ventura et al. 2012), las
sales minerales y el agua, actúan como un bioacelerante y estabilizador del proceso de
fermentación, mediante la proliferación a gran escala de bacterias acido lácticas homo y
heterofermentativas, estas producen ácidos orgánicos como el láctico y acético, que
logran descender el pH del medio (García et al. 2005), por tanto eliminar los patógenos
(Dallaire et al. 2006 y Piñeros et al. 2011), se mejora la digestibilidad del producto para
rumiantes como las vacas lecheras, finalmente los microorganismos se incorporaron en
forma de biomasa, con el aporte de proteína al producto final, demostrado por Brizuela
et al. (2007), al utilizar activadores microbianos en los procesos de transformación de
residuos agrícolas de la cosecha cañera hacia alimento para animales, en trabajos
similares de Veloz (2004), Ayavaca (1999) y Auquilla (2002), se obtuvieron resultados
semejantes con relación al descenso del pH, de igual manera lo demuestra Piñeros et al.
(2011), quienes necesitaron cuatro semanas para lograr la fermentación completa al
ensilar residuales de café, guayaba, morera, cítricos, plátano, arveja y frejol, junto al 3
% de melaza, corroborado por Sampaio et al. (2013) en ensilaje de pastos tropicales,
todo esto en un período de tiempo relativamente corto (25 d).
Por otro lado se demuestra que esta tecnología mejora la calidad nutricional de residuos
agrícolas que como el rastrojo de maíz y otros aquí evaluados, han disminuido su valor
biológico como alimento para animales, de igual manera Saavedra et al. (2013), en un
estudio encontraron diferencias en la calidad nutricional del forraje de maíz, se observó
la pérdida de la calidad conforme avanza el estado fenológico del cultivo y la
recuperación en un grado aceptable del residuo de cosecha a través del proceso de
amonificación, el cual incrementó la proteína de 3,4 % a 6,85 %; redujo FDN de 86 % a
80,2 %; al igual que la FDA, de 62,3 % a 54,1 %; mientras que la DIVMS se
incrementó de 29 % a 43,3 % respecto al rastrojo de cosecha. Además estas tecnologías
tienen bajos costos, 0,10 USD.kg-1
, amonificando y 0,12 USD.kg-1
, ensilando con
inoculación de preparados microbianos; y son alternativa de alimentación de rumiantes
que puede ser considerada por los productores especialmente en épocas críticas.
4.2.4 Evaluación organoléptica de los ensilajes
Al evaluar tres características organolépticas de los ensilajes: color, olor y textura,
según Gross (1969) (figura 20) se determinó el valor más alto de 100 puntos en los tres
indicadores para el ensilaje MAS, al cual se le verificó un color original similar a su
material de partida, olor agradable a fruta madura y textura adecuada, lo cual, según
Kung y Shaver (2002), es propio de un buen ensilaje, seguido por los tratamientos MM,
TCS, TCM con 90 puntos en los tres aspectos, el tratamiento que obtuvo el menor
puntaje fue el ensilaje BAE con 85 puntos para olor y textura, y 80 puntos para color.
Todos los tratamiento superaron valores de 80 puntos en las tres características
evaluadas, y se califican como de buena y excelente calidad (Gross 1969) con
características adecuadas para el consumo animal.
Figura 20. Evaluación organoléptica de ensilajes de mezclas de residuos agrísolas,
inoculados con preparados microbianos
100
90
90
85
85
85
90
80
90
85
90
85
100
85
90
90
85
85
85
85
90
90
90
85
100
90
90
85
90
90
90
85
90
90
90
85
0 20 40 60 80 100 120
Maíz suero leche
Fréjol arveja suero leche
Trigo cebada suero leche
Brócoli avena suero leche
Maíz estiércol bovino
Fréjol arveja estiércol bovino
Trigo cebada estiércol bovino
Brócoli avena estiércol bovino
Maíz mixto
Fréjol arveja mixto
Trigo cebada mixto
Brócoli avena mixto
Textura Olor Color
4.3 Costo de producción de los ensilajes evaluados
En la figura 21, se observa el costo de producción en dólares norteaméricanos USD.kg-1
de cada ensilaje. El detalle del cálculo de este anáilis económico consta en el Anexo 4.
El menor costo con 0,12 USD.kg-1
correspondió al ensilaje MAS, seguido en términos
de menor a mayor costo por el tratamiento MM con 0,13; luego con un costo de 0,14 se
ubican los tratamientos ME, FAE y TCE, y como el tratamiento más costoso se ubica el
BAS con 0,21 USD.kg-1
. Este indicador es muy importante al momento de la
transferencia de tecnología al sector productivo, en base al cual muchas veces se toman
decisiones de producir o no, un ensilaje. Estos costos son competitivos en el mercado
ecuatoriano, en comparación con los costos de otras fuentes alimenticias suplementarias
para el ganado bovino lechero. Un estudio sobre ensilaje de residuales y subproductos
agroindustriales sugirió que es factible producirlo de manera barata y con buena calidad
(Kim et al. 2014).
Figura 21. Costo de producción (USD.kg-1
) de ensilajes de mezclas de residuos
agrícolas, inoculados con preparados microbianos
0,12
0,16 0,17
0,21
0,14 0,14 0,14
0,18
0,13
0,15 0,16
0,19
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
Maíz Fréjol+arveja Trigo+cebada Brócoli+avena
PM suero leche PM estiércol bovino PM mixto
4.4 Selección del ensilaje para su producción en mayor volumen y evaluación en
vacas lecheras en Ecuador
Mediante la matriz de evaluación de la tabla 23, diseñada con indicadores objetivos
valorados sobre 100 puntos cada uno, se seleccionaron los tres mejores tratamientos, al
obtener los más altos puntajes en la sumatoria de valoración de indicadores, que
corresponden a los ensilajes de rastrojo de maíz inoculados con los tres preparados
microbianos, a ser evaluados en la alimentación de vacas lecheras. A este producto se le
denominó “BIORÉS”, término que significa: alimento biológico para reses o vacas, en
honor a su origen y destino. BIORÉS tiene tres variantes: BIORÉS-S para el ensilaje
con preparado microbiano con suero fresco de leche, BIORÉS-E para el ensilaje con
preparado microbiano con estiércol bovino y BIORÉS-M para el ensilaje con preparado
microbiano mixto (suero fresco de leche + estiércol bovino).
Los indicadores fueron: características bromatológicas (MS, PB, FDN), digestibilidad in
vitro (%), características microbiológicas (BAL, coliformes), características
fermentativas (pH, ácido láctico y nitrógeno amoniacal), características sensoriales
(promedio de color, olor y textura), abundancia de los residuos en el medio (cantidad
disponible), facilidad de obtención y transporte (logística), bajo costo (precio en USD) y
facilidad de proceso (picado y compactación). Los detalles de su valoración constan en
el anexo 3.
Tabla 23. Matriz para la evaluación y selección de ensilajes para producción en mayor
volumen y prueba biológica alimenticia en vacas lecheras
Maíz Fréjol+arveja Trigo+cebada Brócoli+avena
No Parámetro Indicador Suero Estiércol Mixto Suero Estiércol Mixto Suero Estiércol Mixto Suero Estiércol Mixto
1 Características
bromatológicas
MS 90 100 90 90 90 90 80 80 80 80 80 80
PB 85 73 78 71 63 65 60 55 58 100 91 95
FDN 87 84 86 75 73 74 71 67 68 100 92 96
2
Digestibilidad
In vitro % 100 91 91 77 75 76 90 91 93 95 91 95
3 Características
microbiológicas BAL 89 62 64 66 60 64 58 56 57 65 60 61
Coliformes 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
4 Características
fermentativas
pH 100 85 88 91 88 87 89 78 88 90 88 90
Ácido láctico 100 92 95 87 86 85 89 83 88 90 86 87
NH3 100 60 80 80 80 80 80 80 80 80 60 60
5 Características
sensoriales
Promedio de
color, olor y
textura
100 87 90 88 87 88 90 88 90 87 83 85
6
Abundancia de
los residuos en
el medio
Cantidad
disponible 100 100 100 70 70 70 80 80 80 50 50 50
7
Facilidad de
obtención y
transporte
Logística 100 100 100 70 70 70 80 80 80 80 80 80
8 Bajo costo Precio 100 83 92 58 83 67 67 83 75 25 50 42
9
Facilidad de
proceso
Picado y
compactación 100 100 100 70 70 70 80 80 80 80 80 80
TOTAL 1351 1217 1253 1093 1095 1086 1113 1101 1117 1122 1090 1100
Según el mayor puntaje obtenido, se seleccionaron a los ensilajes de rastrojo de maíz con los tres
preparados microbianos para ser producidos en mayor volumen y probados en vacas lecheras en el
Ecuador. Se propone la denominación de BIORÉS para el producto obtenido.
CAPÌTULO 5. PRODUCCIÓN Y EVALUACIÓN DE ENSILAJES DE
RESIDUOS DE COSECHA DE MAÍZ, INOCULADOS CON PREPARADOS
MICROBIANOS PARA ALIMENTAR VACAS LECHERAS.
Introducción
Según Quinga (2014), los agroecosistemas que incluyen ganadería bovina e incorporan
como innovación tecnológica el uso de ensilaje de maíz, su dinámica se basa en los
ingresos por venta de leche y sus principales indicadores de productividad y
rentabilidad son los relacionados con este producto.
Según Idris et al. (2001), el cultivo del maíz dulce es muy popular en el mundo, después
de la cosecha del grano, las cañas generan 12 t de MS.ha-1
y son una fuente de
nutrientes muy apropiada para bovinos, con un 9,6 % de proteína bruta (PB) y 7,82
MJ.kg-1
de energía metabolizable, supera a la mayoría de pastos forrajeros tropicales, es
ideal para conservar como ensilaje para uso en épocas críticas, para alimentar el ganado
de los pequeños campesinos lecheros.
El valor nutritivo y la fermentación del ensilaje de maíz pueden ser mejorados por el
tratamiento con inoculantes bacterianos y enzimas fibrolíticas. La adición de
inoculantes bacterianos (BAL) incrementó los contenidos de FDN en híbridos de maíz,
mientras que cuando se inoculó con enzima xylanasa y Trichoderma viride
(Fibrozyme®), este contenido disminuyó en los mismos, así como en los valores de pH,
así mismo, incrementó la concentración de ácido láctico. En lo que se refiere a la
proteína bruta la adición del inoculante a base de L. plantarum, P. acidilactici, E.
faecium y B. salivarius (SillAll™), mejoró su concentración (Ruíz et al 2009). Por otra
parte, los materiales de desecho de alimentos, tales como suero de leche (Bautista-
Trujillo et al, 2009) y la melaza de caña de azúcar (Van Niekerk et al. 2007 y Nkosi et
al. 2009) se puede utilizar como aditivos para ensilaje de patatas picadas, con alta
humedad, por ejemplo.
Está citada en acápites anteriores de este trabajo, la importancia de la ganadería lechera
en Ecuador, de igual manera la existencia de residuos orgánicos mal utilizados y
algunos contaminantes, la posibilidad tecnológica de aprovecharlos mediante procesos
biotecnológicos de FES y el estudio previo desarrollado para la producción, evaluación
y selección tanto de preparados microbianos como residuos agrícolas, además las citas
que anteceden, demuestran el uso actual de este tipo de tecnología, por ello, este
capítulo aborda el uso del rastrojo de maíz, como sustrato de ensilaje inoculado con
preparados microbianos que pueden ser elaborados por el mismo productor para
sustituir los costosos productos comerciales que además incorporan cepas de BAL no
adaptadas a nuestros sustratos y ecología, y, determinar su efecto en el comportamiento
biológico y productivo de vacas lecheras en el Ecuador.
Objetivo
Producir ensilajes de residuos de cosecha de maíz inoculados con preparados
microbianos para evaluarlos en la alimentación de vacas lecheras.
5.1 Experimento 5. Producción y evaluación de ensilado, a partir de residuos
agrícolas de cosecha de maíz, inoculado con preparados microbianos, en la
alimentación de vacas lecheras.
5.1.1 Materiales y métodos
5.1.1.1 Ubicación geográfica del sitio de la investigación
La investigación se desarrolló en las condiciones geográficas y ecológicas de la ciudad
de Riobamba, Ecuador, a una altitud de 2860 msnm, bajo las condiciones
meteorológicas que se exponen en la tabla 24.
Tabla 24. Condiciones meteorológicas de la ciudad de Riobamba, Ecuador
Características
A ñ o s
2010 2011 2012 2013 Promedio
Temperatura (ºC) 13,20 13,40 13,50 13,70 13,45
Precipitación (mm) 628,80 531,60 500,40 573,60 558,60
Humedad relativa (%) 71,00 70,00 63,00 61,00 66,25
Fuente: Estación Meteorológica FRN-ESPOCH (2014).
5.1.1.2 Tratamientos experimentales
Se utilizaron 40 vacas Holstein mestizas, de entre cuatro y cinco años de edad, todas de
tercera lactancia y ubicadas en el segundo tercio de la etapa (entre 90 y 210 días post
parto), con un peso promedio inicial de 486,25 +/- 3,71 kg, distribuidas en cuatro
tratamientos con 10 réplicas cada uno, los tratamientos fueron:
T0: ensilaje de rastrojo de maíz sin inoculación
T1: ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano a base de
suero fresco de leche
T2: ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano a base de
estiércol bovino
T3: ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano mixto
(suero fresco de leche y estiércol bovino).
Bajo un diseño completamente aleatorizado. Cada semoviente representó una unidad
experimental. El estudio tuvo una duración de 120 días, divididos en 30 días de
adaptación a la dieta y 90 días de mediciones experimentales.
5.1.1.3 Preparación del ensilaje
El rastrojo de maíz fue sometido a FES, mediante ensilaje en cuatro silos tipo cajón,
construidos con tableros de madera, sobre piso de tierra compactada, cuyas dimensiones
fueron: 2 m de ancho x 1 m de alto x 6 m de largo, con capacidad para 7200 kg, cada
uno, en 12 m3, esto es 600 kg.m
-3, y con una gradiente del 5 % de caída, con la
inoculación de uno de los tres preparados microbianos: 1) a partir de suero fresco de
leche, 2) a partir de estiércol bovino y 3) mixto a partir de suero fresco de leche y
estiércol bovino, los mismos que fueron obtenidos, evaluados y seleccionados en la
primera etapa de este trabajo. El control no tuvo inoculación, solamente adición de
melaza más urea al 2 %, en igual proporción y volumen que los demás tratamientos.
Los preparados microbianos se elaboraron en tanques metálicos circulares con
capacidad para 200 L cada uno, mediante el proceso y dosificación descrita en el
Capítulo II. A estos se les adicionó un 10 % con relación a su volumen de una solución
de melaza con el 2 % de urea, bien disuelta y homogenizada, con la finalidad de poner a
disposición de los microorganismos una fuente de carbono y una de nitrógeno para su
metabolismo en la primera etapa de la fermentación.
Se ensiló, a través del mezclado del rastrojo de maíz troceado mecánicamente en una
picadora de pasto Cremasco, en trozos de 3-5 cm, en proporción de 3 kg de rastrojo más
1 L de preparado microbiano, según cada tratamiento, y en el caso del control se utilizó
únicamente melaza con el 2 % de urea, se homogenizó sobre piso de cemento liso y
limpio con el apoyo de rastrillos de dientes largos. Estas mezclas se colocaron en los
silos forrados internamente con plástico negro, se compactó para extraer el oxígeno
mediante apisonado con un pisón de madera, en capas de 15 cm aproximadamente,
hasta llenar el silo, y se sellaron herméticamente con plástico negro y se colocaron en su
parte superior tablas presionadas con una capa de arena y piedras de aproximadamente
20 cm de altura.
La fermentación duró 25 días, tiempo que fue determinado en trabajos de investigación
previos de Díaz (2002).
5.1.1.4 Toma de muestras para análisis de laboratorio
Al final del proceso, se abrieron los silos, por la parte frontal, cortando el plástico y se
tomó 500 g de muestra de cada repetición, para lo cual se hizo un primer corte
transversal en rebanada en la pared frontal expuesta del silo tipo cajón, se descartaron
los primeros 50 cm del ensilaje y se realizó un segundo corte igual que el primero, en
esa pared del ensilaje se tomaron 5 muestras con la mano, de los sitios que coincidían
con las 5 puntas del dibujo de una letra “W”, en frascos de vidrio color ámbar con tapa
rosca, se refrigeraron a 5±2 ˚C, e iniciaron los análisis de laboratorio.
Las muestras de leche de todas las vacas en estudio, fueron tomadas en el momento del
ordeño, en forma individual del recipiente de recolección de leche del sistema de ordeño
de cada vaca, una vez por semana durante el ensayo, en frascos estériles de vidrio con
tapa rosca, llevadas al laboratorio y conservadas en refrigeración (5±2°C) hasta efectuar
su análisis.
Las muestras de sangre de las vacas se tomaron por duplicado, desde la vena yugular,
con aplicación de buenas prácticas veterinarias, el día 75 y el día 120 al final del ensayo.
5.1.1.5 Mediciones experimentales
En las muestras tomadas del ensilaje que fue abierto el día 25 de la fermentación, se
determinaron:
La digestibilidad in vitro de: MS, MO, PC, EE, ELN y FC, según Goering y Van
Soest (1970).
NDT (%), ED (kcal) y EM (kcal), según (Shimada 2007) :
NDT (%) = ((PB x Dig) + (FC x Dig) + ((EE x Dig)x2,25) + (ELN x Dig))/100
ED (kcal) = NDT x 4,4
EM (kcal) = ED x 0,82
En las vacas, se determinaron: el peso inicial y final (Kg) con una báscula marca
Toledo, con capacidad para 600 kg y una sensibilidad de 0,25 kg, consumo de forraje
(Kg MS.día-1
), consumo de ensilaje (Kg MS.día-1
), consumo total de alimento (Kg
MS.día-1)
, conversión alimentaria (Kg MS.L-1
leche), producción de leche (L.vaca-1
.día-
1), producción de leche ajustada al 4% de grasa (L.vaca
-1.día
-1), glucosa en sangre
(mg.dL-1
) por el método GOD-POD (Prueba de color-enzimático, glucosa oxidasa) en
Espectrofotómetro, urea en sangre (mg.dL-1
) por el método UV a tiempo fijo en
Espectrofotómetro, costo de leche (USD.L-1
) e indicador beneficio.costo-1
, mediante una
matriz de Excel, consumo proteína (g.vaca-1
.día-1
).
La calidad de la leche se evaluó mediante la determinación de: acidez (%), proteína (%),
grasa (%), densidad, sólidos totales (%), según AOAC (1995), pH con un potenciómetro
digital marca pH tester 1, además características sensoriales como: olor, sabor, color y
consistencia (valoradas en escala de puntos) según Witting (1981).
5.1.1.6 Prueba biológica alimenticia con vacas productoras de leche
Las vacas se adaptaron al ensilaje ad libitum durante 30 días, en este tiempo se
determinó que el máximo consumo de ensilaje en promedio era de 5,5 kg.vaca-1
.dia-1
y
no se registró la producción de leche. Los 90 días posteriores del estudio se suministró
entonces 5,5 Kg de ensilaje en base húmeda, a cada vaca, una vez al día, durante el
primer ordeño entre las 6:00 y 7:00 h, en comederos individuales dispuestos en el
establo, en donde se midió el consumo por vaca.dia-1
, pesando la oferta y el sobrante del
ensilaje, y luego se pastoreó las vacas divididas en grupos de 10 cada uno, según cada
tratamiento, por nueve horas diarias en una pradera con una mezcla forrajera formada
por Pennisetum clandestinum (kikuyo) (60 %), Lolium perenne (Raigras perenne) (20
%) y Trifolium repens (trébol blanco) (20 %), con el sistema de cerca eléctrica, con dos
cambios de sitio de la cerca.d-1
. Además se determinó el valor estimado del consumo de
forraje.vaca-1
.dia-1
, en cada tratamiento, mediante el método del cuadrante con tres
lanzamientos.sitio-1
, corte a 10 cm de altura y pesaje de pasto, antes y después del
pastoreo, una vez cada dos días.
La producción diaria de leche durante los 90 días del estudio, se registró en dos ordeños,
uno por la mañana (6 h) y otro por la tarde (17 h), automáticamente para cada vaca
mediante el Software del sistema de ordeño marca alfa laval.
5.1.1.7 Manejo sanitario de los animales
El plan sanitario consistió en un examen coproparasitario completo a los animales el día
8 antes del inicio del estudio, se les desparasitó con albendazol según posología del
producto comercial. Además se administró una dosis de vitaminas ADE según
posología del producto comercial, ocho días después de la desparasitación.
Durante el estudio se valoró cada 8 días la presencia de mastitis mediante la prueba
CMT (California mastitis test) utilizando la paleta de 4 pocillos y el reactivo lauril
sulfato de sodio.
Todos los días durante el ordeño se aplicaron Buenas prácticas veterinarias (BPV),
incluyendo lavado, secado y sellado con yodo, de cada pezón de las vacas.
Además se realizó una frecuente observación del estado de salud de todos los animales,
especialmente durante la salida al pastoreo por el problema de timpanismo al estar
presente una leguminosa (trébol) como parte de la mezcla forrajera.
5.1.1.8 Análisis estadístico
Se realizó análisis de varianza según diseño completamente aleatorizado y se aplicó
dócima de Duncan para P<0,05.
Para la producción de leche, se realizó análisis de varianza con modelo multiplicativo
(Menchaca 1978).
El paquete estadístico utilizado fue Infostat, v2011 (Di Rienzo et al. 2008)
5.2 Resultados y discusión
5.2.1 Digestibilidad de componentes del ensilaje
Los resultados para los indicadores de digestibilidad de los componentes del ensilaje se
presentan en la figura 22, donde se observa que los valores más altos para la
digestibilidad corresponden al tratamiento ensilaje de maíz inoculado con preparado
microbiano a base de suero fresco de leche (EMzSL), para todos los nutrientes
evaluados, le siguen el tratamiento ensilaje de maíz con inoculación mixta (EMzM), el
ensilaje de maíz con inoculación del preparado microbiano a base de estiércol bovino
(EMzEB) y con los valores más bajos para este indicador se ubica el tratamiento testigo
ó Ensilaje de rastrojo de maíz sin inoculación (EMz).
Para la materia seca, proteína, ELN y fibra, se encontraron diferencias estadísticas
(P<0,001) entre todos los tratamientos, no así para la materia orgánica y la grasa en
donde los tratamientos EMzEB y EMzM no difirieron entre ellos, pero si con el EMzSL
y EMz.
Según estos resultados, es posible que el ensilaje inoculado con estos preparados
microbianos poseedores de altas poblaciones de BAL y otros microorganismos, hayan
influido sobre la digestibilidad. Resultados similares han sido reportados por diferentes
investigadores, así, Franco et al. (2009) estudió la adición de un preparado de bacterias
acidolácticas (SULIBAL) a dietas mixtas de alfalfa y rastrojo de maíz, más concentrado
comercial. Este producto fue aplicado en ovinos y produjo beneficios al mejorar el
consumo in vivo y la digestibilidad estimada in situ, además plantearon que promovía la
síntesis de proteína microbiana en el rumen por la evidencia indirecta aportada en la
formación y desaparición de NH3. Nkosi et al. (2011) también concluyeron que la
inoculación del ensilaje de maíz con dos BAL Lactobacillus lactis y Lactobacillus
buchneri mejoró el consumo y la digestibilidad de la materia seca, materia orgánica,
Figura 22. Valores de digestibilidad (en %) de los componentes del ensilaje de
rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
proteína bruta y la fibra, y también mejoró la fermentación del ensilaje y digestibilidad
de la dieta y Ozkose et al. (2009) informaron también reducciones en las fracciones
fibrosas en ensilaje de paja de trigo inoculado con Lactobacillus lactis. Esto concuerda
con otros estudios que informaron la reducción del contenido de fibra con la inoculación
(Keady y Steen 1994) y Nadeau et al. (2000), adicionaron además enzimas con
Lactobacillus buchneri, y obtuvieron el mismo resultado. De igual manera Aksu et al.
(2004), al estudiar el efecto del inoculante comercial Bonsilage®, en ensilaje de maíz,
reportaron mejoras sustanciales en la digestibilidad de la MS (68.53 vs 59.73 %), MO
(66.95 vs 64.10 %), PB (50.30 vs 48.39 %) FDN (66.11 vs 63.35 %) y FDA (59.35 vs
55.33 %). Weinberg et al. (2007) estudiaron el efecto de fuentes de BAL en varias
combinaciones de almidón tuvieron el potencial para mejorar los indicadores de
digestibilidad de MS y FDN, in vitro y como inoculante en ensilaje de maíz y Thomas
et al. (2013) al inocular Lactobacillus plantarum y L. buchneri en ensilaje de sorgo
además de reducir la FDN en 6,47 % y la FDA en un 3,25 %, se incrementó la
degradabilidad de la pared celular y mejoró la digestibilidad in vitro de los nutrientes.
En estudios sobre la fisiología ruminal, Weinberg et al. (2003) demostraron que BAL de
12 inoculantes comerciales pueden sobrevivir en líquido ruminal in vitro, incubado a
39° C, al incrementar la población microbiana, disminuyó el pH, lo cual sugiere un
efecto positivo en el ambiente ruminal y estos autores sugirieron que estos resultados
pudieran ser el primer paso para estudiar con mayor profundidad el posible efecto de las
BAL como aditivo zootécnico en ensilajes para vacas lecheras.
En cuanto a la producción de AGV totales a nivel ruminal Mohammed et al. (2012)
reportaron mayores valores y la variación de las relaciones entre los ácidos láctico,
acético y propiónico, en vacas alimentadas con ensilaje de alfalfa inoculado con
Lactobacillus plantarum, sin encontrar cambios en la población microbiana ruminal, en
el consumo de MS, ni en la producción láctea.
Nikkhah et al. (2011) encontraron resultados positivos de la inoculación de ensilaje de
maíz con Lactobacillus plantarum, en el contenido de butirato, pH y producción de
AGV en el rumen, en vacas Holstein.
En estudios efectuados en rumen artificial (RUSITEC) con ensilaje de planta de maíz
inoculado con Lactobacillus plantarum y L. fermentum, Homolka et al. (2009)
encontraron también mayor producción de AGV, además de acetato, n-butirato, lo cual
favoreció la eficiencia de la síntesis proteica microbial durante la fermentación, sin
efecto sobre el incremento de los ácidos grasos trans 11 C18:1 y trans 11 C18:2, ni
sobre el decremento de la biohidrogenación de los ácidos grasos C18 y Jatkauskas y
Vrotniakiené (2006) al inocular Lactobacillus plantarum y Pediococcus acidilactici en
ensilajes de pastos, encontraron afectación en la fermentación ruminal, al modificar la
relación de la flora con el incremento de la población protozoaria y la disminución de la
fracción acetato y el incremento de propionato.
Sin embargo hay trabajos que no encontraron efecto de los inoculantes comerciales o
no, sobre la reducción de la fibra como fuente energética para la producción de ácido
láctico, así como sobre la digestibilidad (Kung et al. 2007; Muck 2010; Meeske et al.
2002) aunque la inoculación mejoró la calidad de fermentación (Okine et al. 2005 y
Arriola et al. 2011).
Al parecer existen opiniones contradictorias con relación al efecto de los inoculantes
sobre la fibra y la digestibilidad que pudieran estar relacionados con las cepas BAL de
origen, su producción de ácido láctico y su influencia sobre la fermentación que
generan, para obtener el ensilado a partir de diferentes sustratos y sus mezclas, sin
embargo concuerdan que se produce mejora en la calidad de los indicadores
fermentativos del ensilaje con estos inoculantes.
Los resultados del presente estudio, demuestran el efecto de los inoculantes sobre la
digestibilidad in vitro de MS, PC, MO, ELN, EE y FC. El mejor ensilaje es aquel
inoculado con el preparado microbiano a base de suero fresco de leche (PMSL), puesto
que alcanza valores altos de digestibilidad para un ensilaje de residuos celulósicos de
rastrojo que pudiera estar relacionado con un efecto positivo al interactuar las cepas
BAL con los microorganismos ruminales y estimular la funcionalidad del rumen, lo que
concuerda con los resultados obtenidos en los trabajos anteriormente citados.
5.2.2 Aporte energético de los ensilajes
En la figura 23 se muestran los resultados relacionados con el aporte energético de los
ensilajes inoculados y el control, expresado como energía digestible (ED) y energía
metabolizable. Se observa que los mayores valores en cuanto a estos dos indicadores se
presentan en los tratamientos con inoculación, con diferencias estadísticas entre todos
los tratamientos. El mayor aporte energético se obtiene en el tratamiento EMzSL con
2,76 Mcal.kg-1
de ED y 2,26 Mcal.kg-1
de EM que pudiera convertir a este ensilaje en
una fuente promisoria de energía para la producción de leche.
La literatura relaciona estudios en ensilaje de planta de maíz inoculado con productos
comerciales de BAL homo y heterofermentativas, éstas produjeron mayor energía
digestible y metabolizable, además mejoró el consumo de MS en 6,14 %, la ganancia de
peso y la conversión alimenticia en 8 y 3,4 %, respectivamente, en bovinos de engorde
(Acosta et al. 2012). Los resultados citados con el uso de productos comerciales de
BAL homo y heterofermentativas coinciden con el presente estudio donde se trabajó
con preparados microbianos que contenían microorganismos con igual efecto sobre el
metabolismo fermentativo.
Figura 23. Energía digestible y energía metabolizable (Mcal.kg-1
) del ensilaje de
rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Al estudiar los ensilajes inoculados con los preparados microbianos se obtuvo aportes
en los nutrientes digestibles totales (NDT) con diferencias estadísticas (P<0,001) entre
todos los tratamientos. Al igual que la ED y EM, este indicador mostró su mayor valor
en el EMzSL con 62,7 %, seguido de EMzM con 59,04 %, luego el EMzEB con 57,67
% con respecto al EMz con 56,62 %. No se encontró en la literatura disponible datos
referidos a este indicador en inoculantes microbianos sobre sustratos fibrosos de
residuos de cosecha, por lo que es de gran importancia ofrecer estos primeros resultados
de NDT, los cuales evidentemente junto con la ED y EM, demuestran el efecto de la
inoculación con estos preparados microbianos en el ensilaje de rastrojo de maíz de gran
interés en la alimentación de bovinos de leche.
5.2.3 Peso inicial y final de las vacas
En la tabla 25 se presentan los datos del peso inicial de los semovientes, el cual se ubicó
en un rango de 485,6 a 487,1 kg, con una media de 486,25 kg ± 3,71 sin notarse
diferencias estadísticas (P<0,001), de igual manera para el peso final en donde los
valores se ubicaron entre 490,6 hasta 491,82 kg, con una media de 491,13 kg ± 3,68 sin
diferencias estadísticas. Los resultados encontrados indican que los tratamientos de
ensilajes con y sin inoculación no influyeron en el peso de las vacas.
El incremento de peso observado de 5 kg, entre el inicio y el final del trabajo, durante
120 días, se ajusta a la curva de crecimiento y ganancia de peso normal por edad en
vacas lecheras de este tipo.
5.2.4 Consumo de alimento y conversión alimentaria en las vacas
Como se observa en la tabla 25 en los indicadores relacionados con el consumo tanto de
forraje verde como de ensilaje, se evidencia que el mayor consumo de forraje
corresponde al tratamiento EMzM con 0,22 kg de MS.d-1
con respecto al control
(P<0,01). Sin embargo cuando se realiza el análisis del consumo de ensilaje en este
Tabla 25. Peso vivo y consumo de alimento de vacas suplementadas con ensilaje de
rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos
Tratam.
Variables
EMz EMzSL EMzEB EMzM Sign
Peso Inicial 485,60
±2,32
485,70
±4,03
487,10
±4,93
486,60
±3,44
NS
Peso Final 490,61
±0,3748
491,82
±0,3743
490,60
±0,3758
491,47
±0,3737 NS
Consumo de forraje
(Kg MS.día-1
)
9,68 a
±0,0468
9,65 a
±0,0467
9,77 a
±0,0469
9,90 b
±0,0466
P<0,01
Consumo de ensilaje
(Kg MS.día-1
) 0,96
b
±0,0123
1,16 c
±0,0123
0,92 a
±0,0123
0,97 b
±0,0123 P<0,001
Consumo total de
alimento (Kg
MS.día-1
)
10,65 a
±0,0545
10,81ab
±0,0545
10,67 a
±0,0547
10,86 b
±0,0544 P<0,05
a,b,c: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).
mismo tratamiento se encontró que no difiere estadísticamente del control y el mayor
valor se encontró en el tratamiento EMzSL con 0,3 kg de MS.d-1
respecto al control
(P<0,001) y los valores de consumo total de alimento reflejan que el tratamiento EMzM
tuvo el mayor valor sin diferir del tratamiento EMzSL.
En la evaluación organoléptica de ensilajes de mezclas de residuos agrícolas en donde
se obtuvieron los mejores valores con el ensilaje de maíz con suero de leche, datos
discutidos en el capítulo 4, se relacionan con el indicador de consumo, lo cual sugiere
que el ensilaje inoculado con preparado microbiano a base de suero fresco de leche,
pudiera generar características sensoriales adecuadas para darle mayor palatabilidad.
Okine et al. (2005) encontraron similares resultados con inoculante comercial a base de
BAL al ensilar pulpa de patatas, además, reportaron un incremento en el consumo de
MS. De igual forma Meeske y Basson (1998) en rumiantes menores reportaron
incrementos en el consumo de ensilaje de maíz inoculado con bacterias ácido lácticas,
así como mejor ganancia de peso y mayor eficiencia de conversión. También
Bayatkouhsar et al. (2011) detectaron mayor consumo de MS en vacas alimentadas con
ensilaje de planta entera de maíz inoculado con un producto comercial (Lactisil).
Además Nikkhah et al. (2011) reportaron mayor consumo de MS en vacas Holstein de
media lactancia alimentadas con 329 g.kg-1
de ración en MS de ensilaje de maíz
inoculado con Lactobacillus plantarum, y Acosta et al. (2012) citaron un incremento en
el consumo de MS del 6,14 %, en bovinos de engorde alimentados con ensilaje de
planta de maíz inoculado con BAL homo y heterofermentativas.
Sin embargo, Arriola et al. (2011b) no encontraron diferencias en el consumo de
ensilaje de maíz, inoculado con tres productos comerciales y Mohammadzadeh et al.
(2012) reportaron disminución en el consumo de MS de ensilajes de maíz afectado por
la helada e inoculados con dos productos bacterianos comerciales en vacas lecheras.
El análisis de estos resultados sugiere que el consumo de los ensilajes puede estar
condicionado a la diferencia entre los indicadores de textura, olor y color
proporcionados por el tipo de residuo, la acción de las mezclas de ácidos orgánicos
producidos por el metabolismo microbiano de los preparados microbianos y su
concentración al final de la fermentación, factores que en conjunto determinan la
palatabilidad para el consumo en vacas lecheras, tal como se evidencia en este trabajo.
En la figura 24 se presentan los resultados del consumo de proteína en g.vaca-1
.día-1
en
vacas alimentadas con ensilajes de rastrojo de maíz inoculados con preparados
microbianos. Estos resultados tienen origen en el contenido de proteína tanto del
ensilaje como de la pradera pastoreada y el consumo de éstos por las vacas. Los
ensilajes de mejor aceptación y por tanto de mayor aporte nutricional en las vacas,
fueron EMzM y EMzSL. Es notable la diferencia en este consumo por las vacas, en los
ensilados con inoculación de suero de leche y el mixto, sin embargo, el análisis de los
datos estadísticos muestra que a pesar de no existir diferencias entre el control y el
tratamiento EMzEB hay una respuesta animal en el consumo de proteína con 49,57
g.vaca-1
.día-1
por encima del control, lo cual demuestra el efecto de los preparados
microbianos obre este indicador.
Algunos trabajos recientes (Calsamiglia et al. 2009) sugieren que las necesidades
proteicas tanto del animal como en el rumen se han sobreestimado, y que niveles
inferiores a los actualmente recomendados serían suficientes para mantener niveles de
producción elevados con mayores eficiencias de retención de N y menor emisión de N
al medio, siempre y cuando se equilibren los niveles de aminoácidos, lo que concuerda
con el consumo de proteína observado en el presente estudio que garantizó la
producción de leche con una composición química normal y además ganancia de peso
diaria, lo cual se refleja en el siguiente acápite.
5.2.5 Producción de leche en las vacas
En la figura 25, se aprecia la producción de leche ajustada al 4 % de grasa, que fue
estadísticamente diferente (P<0,001) en todos los tratamientos. La mejor producción
correspondió al EMzSL con 14,2 L.vaca-1
.d-1
, con una diferencia de 5,03 L.vaca-1
.d-1
con respecto al control, seguido de los otros dos ensilajes inoculados (EMzM con 11, 93
L, luego el EMzEB con 11,12 L.
Al parecer la producción está influida por el tipo de inoculante del ensilaje, puesto que
el material residual empleado como sustrato es el mismo para todos los tratamientos y
las variaciones en el contenido de materia seca no influyen en la producción, lo cual fue
demostrado por Khan et al. (2012) quienes comprobaron que la edad de corte de la
planta de maíz para ensilaje, con diferentes concentraciones de materia seca, no incidió
en la producción de leche, pero sí dio lugar a una variación en la composición de la
grasa de la leche.
En un estudio similar Meeske et al. (2002b) inoculó ensilaje de planta entera de avena
con una enzima que contenía inoculante bacteriano ácido láctico y determinó
únicamente un incremento de 1 kg.vaca-1
.d-1
en la producción de leche de las vacas
Jersey evaluadas. En otro estudio Bayatkouhsar et al. (2011) con ensilaje de planta
entera de maíz con 30 % de MS e inoculado con un preparado microbiano fresco
elaborado en laboratorio, determinó un incremento de 1,3 kg.d-1
en la producción de
leche. Por otro lado Yasuda et al. (2007) informaron que las BAL al ser mezcladas con
el forraje mejoraron la producción de leche en vacas Holstein. En otro estudio, para
mejorar la producción y calidad de la leche, Nocek et al. (2003) ofertaron suplementos
de BAL con una combinación directa de Lactobacillus plantarum y Enterococcus
faecium con inicio a los 21 d antes del parto hasta 70 d de lactancia, donde demostraron
aumentos en el consumo voluntario, la producción de leche y el porcentaje de proteína,
Figura 24. Consumo de proteína (g.vaca-1
.día-1
) en vacas alimentadas con ensilaje
de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 25. Producción de leche en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de
maíz, inoculado con preparados microbianos.
ambos inoculantes formaron parte de las BAL que contenían el inóculo empleado en la
elaboración del ensilaje del presente trabajo. Además, Yasuda et al. (2007) demostraron
una mayor producción de leche, sólidos totales, grasa, proteína y sólidos no grasos al
emplear una combinación de prebióticos y probióticos.
El ensilaje inoculado es rico en microorganismos BAL y otros que se encuentran
activados, por lo que se puede comparar los resultados obtenidos con los de Van Vuuren
(2003) donde se incluyeron levaduras vivas Sacharomyces cerevisiae en la ración y se
observó aumento en la ingestión, producción y grasa en la leche. Galina et al. (2010) en
cabras encontraron que el grupo de animales que consumió un suplemento liberador de
N más un preparado microbiano (rico en lactobacilos y levaduras) incrementó la
producción de leche individual en 27 %.
Para estos autores, los preparados microbianos son los que determinan la respuesta
productiva.
En contraste Meeske et al. (2002); Boga y Gorgulu (2007); Arriola et al. (2011b);
Nikkhah et al. (2011) y Mohammadzadeh et al. (2012), no encontraron influencia
cuando analizaron el posible efecto de los ensilajes inoculados sobre la producción de
leche en vacas.
No todos los resultados de los autores citados evidencian que hay efecto de los ensilajes
inoculados sobre la producción de leche en vacas, sin embargo, en el presente estudio se
destaca el ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano a base
de suero fresco de leche, por sus características tanto microbiológicas, químicas,
fermentativas y sensoriales, mejor consumo de ensilaje, mayor aporte proteico, mejor
producción de leche y mejor conversión alimentaria, por tanto es el ensilaje de mejor
calidad producido en este trabajo. La respuesta pudo estar determinada por mayor
entrada de nutrientes al animal y mejor sincronización de la actividad ruminal por el
efecto asociativo de los alimentos ofrecidos y la acción activadora del producto
biológico.
Aunque no se realizaron estudios en la fisiología del rumen, en acápites anteriores se
analizó el posible efecto que produciría el contenido microbiano de los ensilajes
inoculados sobre la actividad microbiana ruminal que incrementa la digestibilidad de los
componentes químicos, así como los metabolitos tales como AGV y amoniaco,
fundamentalmente, con aumento en la síntesis de proteína microbiana de sobrepaso, lo
cual se reflejó en una mayor productividad de las vacas lecheras. Algunos trabajos como
los de Newbold (2003); Van Vuuren (2003) y Marrero (2005) reportaron que el
incremento en el consumo y la digestibilidad es el resultado de una mayor actividad de
los microorganismos celulolíticos, que se asocia a la utilización de preparados
microbianos en rumiantes, ricos en microorganismos como lactobacilos y levaduras.
Otra posibilidad que se obtiene al suministrar productos biológicos activados es el
aporte de aminoácidos preformados y ácidos grasos (Elías 1983).
Además, se considera que en base a conceptos ya conocidos sobre la síntesis de la leche,
los resultados del incremento de ésta, en los experimentos realizados pueden ser
atribuidos a que en la glándula mamaria el volumen de la leche sintetizada está
fuertemente correlacionado a la síntesis de lactosa en las células secretoras, esto se debe
al fuerte poder osmótico que tiene la lactosa, lo cual pudiera incorporar agua al lumen
del alveolo y determinar el volumen de leche (Pendini 2008).
Por otro lado los precursores de la lactosa son la glucosa junto a la galactosa y como
principios glucogénicos actúan el lactato, piruvato, glicerol y ciertos aminoácidos como
la alanina y la glutamina, donde actúa como transportador la biotina (Coxx y Nelson
2004). Estos elementos son producidos en la fermentación ruminal a partir de los
hidratos de carbono solubles, ácidos grasos y compuestos nitrogenados.
En la figura 26 se presentan los resultados de la conversión alimentaria (CA) obtenida
en vacas lecheras alimentadas con ensilajes de rastrojo de maíz inoculados con
preparados microbianos, este indicador fue mejor en el tratamiento EMzSL con un valor
de 0,79; seguida de EMzM con 0,93, luego EMzEB con 0,94 y el valor menos eficiente
fue para EMz con 1,08 con diferencias estadísticas entre los tratamientos.
Acosta et al. (2012) citaron que la conversión alimentaria mejoró en 3,4 % en bovinos
de engorde alimentados con ensilaje de planta de maíz inoculado con productos
comerciales de BAL homo y heterofermentativas.
El trabajo citado concuerda con nuestros resultados, donde los animales muestran
mayor eficiencia de conversión cuando son alimentados con ensilajes de maíz
inoculados con productos microbianos que contienen BAL.
5.2.6 Contenido de glucosa y urea en la sangre de las vacas
En la figura 27 se presentan los resultados de la concentración de glucosa y urea
determinadas tanto a la mitad del ensayo (75 d) como al final de éste (120 d), ambos
indicadores con diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos.
Los resultados obtenidos en el indicador concentración de glucosa fue mayor en la
sangre de vacas alimentadas con EMzSL con 59,79 mg.dL-1
, con diferencias estadísticas
con los demás tratamientos (P<0,001).
En el periodo de lactancia que se realizó este estudio, es el más regular y la
concentración de glucosa en la sangre presumiblemente es estable, puesto que ya pasó el
pico de producción de leche. En esta etapa la concentración de glucosa es más baja,
Sakha et al. (2006), reportó que los niveles de glucosa descienden en la sangre de vacas
Holstein durante el pico de producción de leche a los 30 días post-parto, posiblemente
debido al aumento de la demanda de energía en esta época de la lactancia.
Figura 26. Conversión alimentaria en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de
maíz, inoculado con preparados microbianos.
Figura 27. Contenido de glucosa y urea en sangre de vacas alimentadas con
ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.
Los resultados obtenidos en este trabajo son similares a los reportados por Chapa et al.
(2001), citados por Razz y Clavero (2004).
Otros autores, Knaus et al. (1998), mencionaron que al utilizar suplementos con
proteína sobre pasante, puede incrementarse la glucosa por efecto indirecto en el
aumento de la proporción de precursores glucogénicos. Por otro lado Ghorbani et al.
(2002) determinaron que la glucosa en sangre de bovinos de engorde se mantuvo
estable, pese al suministro directo de microbios vivos en la dieta para evaluar su efecto
sobre el control de la acidosis ruminal con dietas ricas en concentrado.
En el presente estudio, se observa (figura 27) que el tratamiento EMzSL influyó sobre el
mayor contenido de glucosa en sangre de las vacas, lo cual coincide en el mismo
tratamiento con un mayor consumo de proteína, estos dos factores asociados podrían
generar mayor producción de leche, por la influencia que tienen los dos principios
nutritivos sobre las rutas metabólicas para la síntesis de la leche (Coxx y Nelson 2004).
Con relación a la concentración de urea en la sangre de las vacas, se puede distinguir
una mayor concentración en los tratamientos que incluyen como fuente de inoculación
del ensilaje al estiércol bovino, EMzEB y EMzM, en su orden, la menor concentración
correspondió a EMzSL. Estos resultados evidencian efectos de los ensilajes con
preparados microbianos sobre el indicador urea.
Al respecto, Arias y Nesti (1999), señalan que cuando el consumo de proteína
degradable es alto, o el consumo de carbohidratos degradables es bajo, el nivel de
NH3.100 mL-1
sobrepasa la concentración de 3-5 mg en el rumen, que según Satter y
Slyter (1974) es la cantidad óptima para aumentar el crecimiento microbiano y síntesis
de proteína del contenido ruminal; cuando existe exceso de amonio, éste, pasa al hígado
a través de la sangre, donde es transformado y eliminado, y trae como consecuencia un
incremento de los niveles de urea en la sangre con pérdidas en 4 ATP.mol-1
de urea
formada (Coxx y Nelson 2004). Además, Hess et al. (1999), indicaron que uno de los
factores que determinan los niveles de urea en la sangre, es la dieta que se le suministra
al animal y el grado de degradabilidad de la proteína a nivel ruminal. Asimismo,
sugieren que el contenido de urea en sangre es un buen indicador del estado de nutrición
de los animales y sirve como herramienta para ajustar el suministro de proteína y
energía en la dieta de vacas.
Sin embargo, Bayatkouhsar et al. (2011) no detectaron diferencias en los metabolitos de
la sangre en vacas alimentadas con ensilaje de planta entera de maíz inoculado con un
producto comercial (Lactisil). Por otro lado, Meeske et al. (2002) al medir la urea en
leche, reportaron decremento en su concentración en vacas Jersey, alimentadas con
ensilaje inoculado de planta entera de avena y Rajala-Schultz et al. (2001), citaron que
las disminuciones de los niveles de urea están asociadas a una mayor tasa de preñez y a
menores pérdidas embriónicas tempranas antes del reconocimiento de la preñez.
Tanto los valores de glucosa como de urea en la sangre de las vacas en estudio,
corresponden a valores normales (RAR 2000), el rango es de 6 a 22 mg.dL-1
para urea y
de 40 a 80 mg.dL-1
para glucosa de bovinos adultos.
En el presente estudio a pesar de tener resultados normales dentro del rango para
bovinos adultos, todos los valores determinados se ubican en el límite superior del
rango, lo cual demuestra que la dieta aporta suficiente proteína y energía para los
animales, cubre sus requerimientos sin producir trastornos metabólicos en los mismos.
5.2.7 Calidad de la leche de vacas alimentadas con los ensilajes
En la figura 28 se presentan los resultados tanto para acidez como para pH de la leche,
estos no presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos y tuvieron valores
normales para leche cruda según la normativa ecuatoriana (NTE-INEN 9:2012) cuyo
rango es de 13,75 hasta 13,91 % para acidez y de 6,57 hasta 6,65 para pH.
En la figura 29 se muestran los resultados obtenidos para el contenido de grasa y
proteína de la leche. Con relación a la grasa se encontró un valor mayor en el
tratamiento EMzSL difiriendo estadísticamente de los demás tratamientos (P<0,001), lo
cual resulta de interés económico en sistemas en donde se paga la leche por su
contenido graso.
Un estudio de Wanapat et al. (2014), reportaron un ligero incremento de grasa en la
leche de vacas mestizas Holstein-Thai alimentadas con una dieta ad libitum de ensilaje
de planta entera de arroz con adición de urea y melaza (1,5 y 3 % respectivamente). De
igual manera en otro estudio Bayatkouhsar et al. (2011) determinaron un incremento de
0,65 kg.d-1
en grasa en vacas alimentadas con ensilaje de planta entera de maíz con 30
% de MS e inoculado con un preparado microbiano fresco elaborado en laboratorio.
En contraste Arriola et al. (2011b) no encontraron variación en las concentraciones de
grasa de la leche de vacas alimentadas con ensilaje inoculado con productos bacterianos
comerciales.
Los resultados del presente estudio, así como los citados de otros autores demuestran
que es posible alterar la cantidad de la grasa de la leche mediante la manipulación de la
dieta y específicamente al suministrar ensilajes inoculados, esto es importante desde el
punto de vista económico tanto por el mayor costo que la leche adquiere al contener
más grasa como por su rendimiento en la industria láctea del queso y otros derivados.
Con relación a la concentración de proteína de igual manera se determinó el mejor valor
para el EMzSL, el cual difiere estadísticamente (P<0,001) de los demás tratamientos,
mientras que no hay diferencias entre los tratamientos EMzM y EMzEB.
Se conoce que al incrementar la proteína dietética, aumenta también la de la leche,
debido quizá a la contribución en un aminoácido limitante u otro, asociado al
incremento en el suministro en energía en la glándula mamaria (Hanigan et al. 2001).
Figura 28. Acidez y pH dela leche de vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de
maíz, inoculado con preparados microbianos
Figura 29. Contenido de proteína y grasa en la leche de vacas alimentadas con
ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos
Estos cambios ocurridos en la proteína se podrían atribuir al mayor consumo de materia
seca y mejor utilización de la proteína, como uno de los nutrimentos determinantes en la
variación de la producción durante la lactación (García-Trujillo y García-López 1990).
Además, el ensilaje inoculado pudo contribuir con fuentes de aminoácidos y proteína
bacteriana de sobrepaso, para la síntesis de proteína en la glándula mamaria, lo que
produce variaciones en los componentes de la leche (Ferrando y Boza 2010).
Adicionalmente, se ha demostrado que la inclusión de metionina y lisina protegida en el
rumen incrementa la producción de leche y su contenido en proteína (Madsen et al.
2003). Si tenemos en cuenta que el ensilaje utilizado contiene una alta población de
Lactobacillus y levaduras y que estos microorganismos son altos sintetizadores de
metionina y lisina (Lee et al. 2001 y Odunfa 2001), entonces es posible que el ensilaje
haya contribuido al suministro de ambos aminoácidos, al pasar a las partes bajas del
sistema digestivo. A su vez, existe la posibilidad de que ciertas especies del grupo BAL
del ensilaje se implanten en el íleon terminal y contribuyan a la síntesis de ambos
aminoácidos esenciales, como ha ocurrido en varias especies animales (Metges y Loh
2003).
Esto contrasta con el trabajo de Arriola et al. (2011b) que no encontraron variación en la
proteína de la leche de vacas alimentadas con ensilaje inoculado con productos
comerciales y Mohammadzadeh et al. (2012) quienes reportaron disminución de la
concentración de proteína de la leche en vacas alimentadas con ensilaje de maíz
afectado por una helada e inoculado con productos bacterianos comerciales.
Estos resultados sugieren que el ensilaje de rastrojo de maíz inoculado con preparado
microbiano a base de suero fresco de leche influyó en este indicador, mediante la
modificación de la dieta, ya que se trata de un ensilaje con características nutricionales,
microbiológicas y fermentativas superiores a los otros tratamientos.
Al respecto, Pendini (2008) indicó que la composición de la dieta afecta la producción y
composición de la leche, así la nutrición o el manejo de la alimentación alteran
principalmente el contenido de grasa, en menor medida el de proteína y prácticamente
no tiene ningún efecto sobre la lactosa. La producción y composición de la leche
depende del número de células secretoras, de la capacidad de síntesis de las células y de
la cantidad de nutrientes que llegan a la glándula mamaria. Los dos primeros factores
dependen del estado fisiológico de la lactancia, edad del animal, correlación hormonal y
la salud de la ubre. La cantidad de nutrientes depende de la cantidad de alimento
consumido, la composición de la dieta y de la movilización de reservas corporales. Un
adecuado balance de carbohidratos no estructurales en la dieta suele resultar en un
incremento de los tenores de proteínas y de grasa en la leche. Por lo general la grasa
constituye del 3 al 6 % de la leche, dependiendo de la raza y alimentación. La
concentración proteica varía entre 3 y 4 % en dependencia la raza y la relación con la
cantidad de grasa (mayor cantidad de grasa, mayor cantidad de proteína).
El análisis de la cita anterior, permite inferir que para lograr un aumento en los
componentes de la leche, la dieta debe contener los nutrientes necesarios para la síntesis
y que estos nutrientes se encuentren en forma equilibrada, además, que los precursores
sanguíneos de la leche pueden ser modificados a través de la dieta, modificando la
fermentación ruminal y/o incorporando alimentos que mejoren el aporte de nutrientes
vía intestinal. Las relación energía-fibra-proteína de la dieta determina la disponibilidad
de nutrientes como glucosa, aminoácidos y triglicéridos para la síntesis láctea.
El contenido de sólidos totales fue de 12,62 %, 12,23 %, 11,89 % y 11,61 % para
EMzSL, EMzM, EMzEB y EMz, respectivamente, este valor se encuentra por encima
del valor mínimo establecido de 11,2 %, en la norma NTE-INEN 9:2012, sobresale el
tratamiento EMzSL, seguido de EMzM, EMzEB y EMz, con diferencias estadísticas
(P<0,001) entre tratamientos. Se evidencia efecto de la dieta sobre este indicador, el
cual es el resultado de la suma de los principales componentes nutritivos de la leche
como la proteína, la grasa, los carbohidratos y otros.
En relación a la densidad (%) el tratamiento EMzSL con un valor de 1,037 difiere
estadísticamente de los demás. Este indicador está relacionado con el contenido de
sólidos en la leche y tiene importancia tanto para la nutrición del ternero, como para los
consumidores humanos que disponen de mayores nutrientes al consumir leche, de igual
manera incide positivamente sobre el rendimiento quesero en la industria láctea.
La evaluación sensorial determinó valores máximos para las escalas de puntos (5/5) en
las características de olor, sabor, color y consistencia, de la leche de las vacas de todos
los tratamientos, según Witting (1981), sin diferencias entre ellos.
Todos los valores de calidad de la leche de este estudio, se ubican dentro del rango
normal, según la normativa alimentaria vigente en Ecuador (NTE-INEN 9:2012).
5.2.8 Costo de producción de leche y estimación del indicador beneficio.costo-1
En la figura 30 se presentan los resultados del cálculo realizado para obtener los costos
de producción del litro de leche, donde se observa que el mayor costo lo posee el
tratamiento EMz con 0,37 USD.L-1
, seguido del EMzEB con 0,31; luego el EMzM con
0,29 y el más bajo costo lo presentó el tratamiento EMzSL con 0,25 USD.L-1
. Estos
costos se calcularon con datos económicos y precios reales correspondientes al primer
trimestre del año 2014 en Ecuador. El detalle del cálculo realizado se presenta en el
anexo 4.
Como se observa, el costo de producción del litro de leche obtenido en esta
investigación, es menor al reportado por la FAO (2010) de 0,375 USD.L-1
, en todos los
tratamientos, por lo que el uso de ensilaje con inoculación redujo el costo de
producción, además de generar un incremento de la producción. Los resultados
Figura 30. Costo de producción de leche e indicador beneficio.costo-1
, mediante la
alimentación de vacas con ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con preparados
microbianos.
0,37
0,25 0,31 0,29
1,11
1,29
1,18 1,21
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
EMz EMzSL EMzEB EMzM
Costo en (USD.L-1 leche) Indicador Beneficio.Costo-1
obtenidos ratifican lo expuesto por Okereke et al. (2008) citados por Thomas et al.
(2010), quienes manifestaron que los costos de alimentación en la producción animal,
representan del 70 al 80% de los costos totales, por lo que reducirlos es muy importante,
lo cual se puede lograr mediante el aprovechamiento de subproductos y residuos agro
industriales, como es el caso del presente estudio.
Para el indicador beneficio.costo-1
calculado, se determina un valor más alto para el
tratamiento EMzSL con 1,29 lo cual significa que por cada dólar invertido en la
ganadería lechera con aplicación de esta tecnología, se logra recuperar la inversión y
obtener una ganancia del 29 % ó lo que es lo mismo 29 centavos por cada dólar
invertido, le siguen en su orden los tratamientos EMzM con 1,21; el EMzEB con 1,18 y
por último el tratamiento testigo con 1,11; valor que representa lo que actualmente se
obtiene como rendimiento económico en la ganadería de leche en la zona andina del
Ecuador, con la tecnología tradicional de ensilar rastrojos de maíz sin inoculación
microbiana. El detalle del cálculo de este indicador se presenta en el anexo 4. Al
respecto Tobía et al. (2003), mencionaron que existe un beneficio económico derivado
del uso de inoculantes bacterianos en ensilajes de maíz y alfalfa, señalaron incrementos
de 6 a 10 y de 14 a 15 dólares.t-1
de maíz y de alfalfa ensilados, respectivamente,
producto de las mejoras en la preservación y en la utilización del ensilaje en la
alimentación de las vacas de leche. Este análisis económico es quizá, el indicador más
importante, a la hora de convencer al productor ganadero, que se incline por la adopción
de una nueva tecnología, por lo tanto en este estudio se tiene esta ventaja, de que la
nueva tecnología desarrollada genera mayores beneficios económicos.
CAPÍTULO 6. DISCUSIÓN GENERAL
La investigación, por naturaleza, debe estar orientada hacia la solución de problemas,
principalmente aquellos que se consideran prioritarios para la especie humana, en la
actualidad la FAO hace un llamado urgente, a buscar alternativas para mitigar el hambre en
el mundo, flagelo que afecta a millones de personas, este aspecto motiva la búsqueda de
tecnologías adecuadas para aprovechar de mejor manera los recursos, diversificar la
producción, mejorar la productividad, crear mejor acceso a los alimentos y procurar una
distribución más equitativa de la riqueza. En este sentido se ha propuesto aportar con esta
investigación desde la óptica de la ganadería bovina productora de leche como fuente de
seguridad alimentaria, principalmente para pequeños y medianos productores en el
Ecuador y en lugares del mundo con similares condiciones agroecológicas y sociales. El
diagnóstico realizado detectó la carencia de un sistema estable de alimentación para el
ganado bovino lechero en épocas de escasez de pastos, que provoca la disminución de la
producción, de los ingresos y de la calidad de vida de los pequeños ganaderos, y por otro
lado por las condiciones de biodiversidad del país, se generan abundantes residuos
agroindustriales que son mal utilizados y contaminan el ambiente. En este punto se
propone la aplicación de la biotecnología convencional para transformar algunos de estos
residuos orgánicos en alimento de buena calidad y a bajo costo, para las vacas lecheras. La
principal tecnología utilizada es la fermentación en estado sólido (FES), acompañada de
trabajos complementarios de campo y laboratorio que permiten generar productos a través
de una tecnología de fácil transferencia a los ganaderos, aunque se identifican otros
beneficiarios en la cadena, incluyendo a los técnicos pecuarios, comerciantes,
consumidores y otros.
Los resultados obtenidos en el presente trabajo se agrupan en tres aspectos fundamentales:
1) la obtención y caracterización de preparados microbianos a base de suero fresco de
leche, estiércol bovino y contenido ruminal, que incluyan microorganismos con actividad
ácido láctica, 2) la caracterización de siete residuos agrícolas pos cosecha que en sinergia
con los preparados microbianos, desarrollen fermentaciones eficientes mediante el ensilaje
y 3) la evaluación de los mejores ensilados obtenidos, en la alimentación de vacas lecheras
en la zona andina del Ecuador. La interrelación de estos tres aspectos abordados, generaron
la confirmación de la Hipótesis planteada al inicio del trabajo y con esto se logró dar
respuesta a los objetivos establecidos en la presente investigación.
Los inoculantes microbianos para ensilaje han tenido un gran auge en los últimos años en
diversos países; sin embargo, en muchas regiones del mundo, se carece de información
comparativa y detallada al respecto que especifique los efectos que sobre el ensilaje se
producen al utilizar un determinado aditivo. Además, se requiere información sobre la
conveniencia de su utilización al considerar la gran variedad de material que se utiliza para
ensilar (Ruíz et al. 2009).
Ecuador como otros países, tienen dependencia tecnológica en lo referente a inoculantes
bacterianos para ensilajes y deben importar éste tipo de material biológico, con erogación
de divisas y con el riesgo de que estos no funcionen tal como se esperaba, porque se debe
tomar en que cuenta que los efectos de los inoculantes pueden variar de un lugar a otro
(Schmidt & Kung 2010). Además el conocimiento profundo del metabolismo y la
fisiología de bacterias ácido lácticas aisladas de diferentes fuentes y de sus mezclas en
distintos sustratos de fermentación, permitirá generar mezclas microbianas cada vez más
definidas y reproducibles, lo que constituirá un factor de progreso en la tarea de disminuir
los costos de producción (Cock y Naranjo 2005). Ante esta situación, el presente trabajo
logró diseñar y elaborar con tecnología convencional de laboratorio y luego de campo,
mediante fermentación líquida, nuevos preparados microbianos a base de residuos
agroindustriales como: suero fresco de leche, estiércol bovino y contenido ruminal, cuyas
características de bajo costo y abundancia, son adecuadas para el desarrollo de esta
tecnología, materiales que junto a otros elementos como la melaza de caña, la urea, las
sales minerales y el agua, en asociación, forman un medio nutricional, bioquímico y
ecológico adecuado para el crecimiento y expresión de las cepas BAL contenidas en los
residuos orgánicos ya citados.
Durante la obtención de los nuevos preparados microbianos se observaron algunos
fenómenos importantes, se evidenció tanto el crecimiento como la síntesis microbiana
durante la fermentación, así tanto las BAL como las levaduras crecieron
exponencialmente, estos microorganismos produjeron enzimas con acción proteolítica y
amilolítica, lo cual puede favorecer una mayor degradación de compuestos durante la
fermentación, los mayores valores de N amoniacal producidos en los tratamientos a base
de estiércol bovino y contenido ruminal, posiblemente se deban a la presencia de bacterias
ureolíticas con acción ureasa positiva, la competencia biológica entre distintos tipos de
bacterias que generan varios tipos de productos y las de tipo ácido lácticas, definieron la
curva del pH, indicador que descendió gracias a la producción de ácido láctico y otros
AGCC, este fenómeno de antagonismo biológico eliminó los coliformes.
Los tres mejores preparados microbianos obtenidos fueron en su orden 1) a base de suero
fresco de leche, 2) a base de una combinación de suero fresco de leche y estiércol bovino,
y 3) a base de estiércol bovino, estos poseen características adecuadas en la concentración
de AGCC y ácido láctico, un pH bajo capaz de eliminar patógenos como los coliformes, un
buen contenido de enzimas proteasas y amilasas, nitrógeno proteico, amoniacal y total,
dentro de los rangos apropiados para este tipo de fermentaciones, alta concentración de
BAL (>106 UFC.mL
-1), sin coliformes, una población <10
6 UFC.mL
-1 de hongos y
levaduras, sólidos disueltos de 8,9 a 11,5 °Brix, lo cual permite prever un buen
rendimiento como inoculante de ensilajes de residuos orgánicos. Los inoculantes
microbiales contienen bacterias seleccionadas para dominar la fermentación de los cultivos
en el silo. Se pueden definir como inoculantes formados tanto por cepas BAL
homofermentativas que producen solo ácido láctico y dentro de ellos se encuentran
especies de Lactobacillus como Lactobacillus rhamnosus, y especies de Pediococcus spp,
y Enterococcus spp., como por cepas heterofermentativas que producen ácido láctico,
ácido acético o etanol, y bióxido de carbono como Lactobacillus casei (Contreras y Muck
2006). Estos inóculos bacterianos promueven una fermentación rápida y eficiente de los
materiales ensilados, lo cual incrementa la calidad y cantidad del producto final. Estos
aditivos presentan algunas ventajas sobre otros, tales como su bajo costo, la seguridad en
su manejo, su baja tasa de aplicación por cantidad de forraje picado, así como el hecho de
no contaminar el ambiente (Bolsen et al. 1995).
Es necesario realizar un control básico de la calidad de este tipo de preparados microbianos
el cual consiste en determinar pH, cantidad de BAL, cantidad y relación de ácido láctico y
AGCC, así como el contenido de nitrógeno amoniacal, además, sería importante
determinar la presencia de bacterias clostrídicas debido al uso de estiércol como inóculo.
En base a la caracterización realizada, se seleccionó los tres preparados microbianos que
fueron utilizados como inoculantes bacterianos en la siguiente fase de producción de
ensilajes a base de siete residuos agrícolas pos cosecha. No fueron seleccionados los
preparados microbianos a base de contenido ruminal y aquel sin inoculación (control), por
sus características inferiores como posibles inoculantes de ensilajes.
A partir de los nuevos preparados microbianos, se aislaron 39 cepas BAL, de las cuales 4
fueron del preparado microbiano sin inoculante, 12 del preparado microbiano a base de
suero fresco de leche, 7 del preparado microbiano a base de estiércol fresco de bovino, 10
correspondieron al preparado mixto de suero fresco de leche y estiércol bovino y 6 cepas a
partir del preparado microbiano a base de contenido ruminal. Lo cual demuestra que estos
residuos orgánicos son fuentes autóctonas de BAL.
Las BAL aisladas y caracterizadas corresponden en su mayoría al género Lactobacillus sp
con 34 cepas que corresponden al 87,18 %, lo cual determina la incidencia e importancia
de este grupo en procesos de fermentación ácido láctica, le sigue el género Enterococcus sp
con 3 cepas, lo cual equivale al 7,70 % de total, luego aparecen los géneros Lactococcus sp
y Pediococcus sp con una cepa en cada caso, lo cual representa el 2,56 % para cada género.
Dentro de los géneros citados se incluyen tanto cepas homofermentativas, como
heterofermentativas obligadas y heterofermentativas facultativas. Estas cepas pasarán a
formar parte de los ensilajes al ser inoculadas (Tobía et al. 2003).
Es necesario estudiar cómo se asocian los inóculos a la flora epifítica del residuo orgánico,
para ello es necesario conocerla en cada caso, por ejemplo Sampaio et al. (2013) encontró
como bacteria ácido láctica epifítica predominante en Brachiaria decumbens y Panicum
maximum a Lactobacillus fermentum, pero al ensilar estos pastos, dan respuestas diferentes
en la curva de descenso del pH, el valor más alto fue para Panicum (4,89) que para
Brachiaria (4,51). En el presente estudio se demostraron sinergias entre los
microorganismos y los sustratos, dadas sus altas poblaciones y producción de metabolitos.
Además en todos los preparados microbianos desarrollados, se evidencia la presencia de
consorcios microbianos y no especies únicas de bacterias ácido lácticas, lo cual indica, que
un cultivo mixto o consorcio de microorganismos, es capaz de utilizar sustratos complejos
por su trabajo en equipo y en reacciones sucesivas o complementarias, o ambas, son
resistentes a los antagonistas, generan mayor cantidad de sustancias o productos y son más
eficientes en la conversión de sustratos impuros.
Los siete residuos agrícolas evaluados se catalogaron como adecuados para ensilaje,
aunque, esto depende del estado de madurez fisiológica del material vegetal utilizado
(Ramírez et al. 2013) y con buenas características de composición como alimento para
rumiantes, aunque los valores para MS un fueron tan altos, los de proteína si lo fueron
gracias al crecimiento y síntesis microbiana de BAL y otros microorganismos presentes
que incluyen levaduras, se disminuyó la fibra, hecho propiciado por la acidificación que
generaron los ácidos orgánicos de las BAL, con el incremento de la digestibilidad, su
inocuidad estuvo demostrada por el descenso del pH influido por el ácido láctico
producido. La tecnología de inoculación de ensilajes aplicada mejoró la calidad de los
residuales en un tiempo corto de fermentación de 25 d, en comparación con los ensilajes
tradicionales que normalmente necesitan mayor tiempo.
Por otro lado, el efecto de los aditivos usados en ensilajes es heterogéneo, lo que indica que
la respuesta obtenida al utilizar este tipo de productos, está influida por las características
propias de los forrajes utilizados, por lo que es recomendable seleccionar tanto al sustrato
como al aditivo adecuado para lograr ventajas en la relación costo-beneficio (Ruíz et al.
2009). El presente estudio destaca la incorporación de hortalizas como el brócoli, en el
ensilaje para la dieta de vacas lecheras, lo cual representa el aprovechamiento de un
recurso alternativo y abundante en el medio, al respecto Losada et al. (1992) informó que
el uso del brócoli reduce el consumo de concentrado, aporta 33 % de proteína, 15 % de
fibra, incrementa la proteína de la leche (5,3 %), aunque disminuye la grasa (2,8 %).
Esta investigación generó así una alternativa para el aprovechamiento de residuales
orgánicos, que se pueden aprovechar para alimentación animal mediante esta tecnología.
Al final, por metodología experimental y para cumplir con los objetivos de la investigación
se seleccionó un residuo agrícola, el cual fue llevado a proceso de producción a mayor
volumen para evaluar su rendimiento como alimento en vacas lecheras. La selección se
realizó con el uso de una matriz cuantitativa de evaluación, de la cual se obtuvo que el
mejor residuo orgánico correspondiera al rastrojo de maíz, e inoculado con los tres nuevos
preparados microbianos elaborados a base de suero fresco de leche, estiércol bovino y una
combinación de ambos residuos orgánicos en partes iguales.
Se utilizó un grupo de vacas con pesos homogéneos, su variación fue leve, incremento al
parecer debido al avance de la edad de las vacas, más no al efecto de los tratamientos.
Al evaluar los tratamientos con rastrojo de maíz en las vacas, se observó que la mejor
digestibilidad de todos los nutrientes presenta aquel que fue inoculado con preparado
microbiano a base de suero fresco de leche, lo cual ratifica la eficiencia de los inoculantes
microbianos en ensilajes para vacas lecheras, tal como lo reportó Nkosi et al. (2011). Este
preparado microbiano contiene cepas de BAL, tanto homo como heterofermentativas, las
cuales demostraron una asociación sinérgica en el ensilaje, esto presenta ventajas sobre
ensilajes inoculados con BAL únicamente homofermentativas, que son propensos al
deterior aeróbico (Muck 2010). Según Schmidt y Kung Jr (2010), el ensilado de maíz es
sensible al deterioro aeróbico, debido a su alta concentración de almidón y ácidos
orgánicos, que son utilizados por los microorganismos indeseables, el ensilaje del presente
estudio difiere al usar como sustrato al rastrojo que carece de granos, por lo que el nivel de
almidón es bajo. Aunque los inóculos homofermentativos son más eficientes en el uso de
la energía que los heterofermentativos, así por cada molécula de glucosa se produce dos
moléculas de ácido láctico, una mayor recuperación de materia seca y poca pérdida de
energía en el ensilaje, en cambio en la heterofermentación por cada molécula de glucosa
se genera una molécula de ácido láctico, una de ácido acético o etanol, y bióxido de
carbono, éste, sale del ensilaje como un gas, con pérdidas de materia seca (Contreras y
Muck 2006).
Los resultados del presente estudio, demuestran el efecto de los inoculantes sobre la
digestibilidad in vitro de MS, PC, MO, ELN, EE y FC. Esto pudiera estar relacionado con
un efecto positivo al interactuar las cepas BAL con los microorganismos ruminales y
estimular la funcionalidad del rumen, de aquí nace la importancia de investigar nuevas
alternativas con inoculantes formados por consorcios microbianos, los mismos que tienen
algunas ventajas sobre cepas puras.
En lo referente al aporte energético de estos ensilajes, los mejores valores tanto de ED,
EM, como de NDT, los posee el EMzSL, lo cual convierte a este ensilaje en fuente
interesante de energía durante la producción de leche. Los demás inoculantes también
expresan un efecto positivo sobre estos componentes, puesto que superan al control sin
inoculación (EMz). La literatura disponible no cita resultados sobre NDT en inoculantes
microbianos sobre sustratos fibrosos de residuos de cosecha, por lo que es de gran
importancia ofrecer estos primeros resultados.
El indicador de consumo de ensilaje en vacas, se relaciona con características sensoriales
del producto que le otorga mayor palatabilidad, los mejores valores para los dos
indicadores fueron para el ensilaje de maíz con suero de leche.
La mejor producción correspondió al EMzSL con un 50 % superior al control, seguido de
los otros dos ensilajes inoculados (EMzM y EMzEB). Al parecer esta respuesta está
influida por el tipo de inoculante del ensilaje, puesto que el material residual empleado es
el mismo para todos los tratamientos.
Concomitante a esto, se observó un incremento en la concentración de glucosa en la sangre
de vacas alimentadas con EMzSL en relación a los demás tratamientos, al tener presente
que la glucosa junto a la galactosa son los precursores de la lactosa, su disponibilidad en
mayor concentración siempre resultará importante para la producción de leche. Además, el
volumen de la leche sintetizada por la glándula mamaria está fuertemente correlacionado a
la síntesis de lactosa por las células secretoras, donde el fuerte poder osmótico de la lactosa
como precursor de la leche pudiera incorporar agua al lumen del alveolo y determinar el
volumen de leche producido.
Por otro lado, es posible que el contenido microbiano de los ensilajes inoculados haya
influido en la actividad microbiana ruminal que incrementó la digestibilidad de los
componentes químicos, así como los metabolitos tales como AGV (Baytok et al. 2005) y
amoniaco, fundamentalmente, con aumento en la síntesis de proteína microbiana de
sobrepaso, lo cual se reflejó en una mayor productividad de las vacas lecheras.
Se obtuvo con el tratamiento EMzSL mejor consumo de ensilaje, por tanto mayor aporte
proteico de la dieta, mejor producción de leche, por ende mejor conversión alimentaria, lo
cual tuvo un impacto positivo en el costo de producción de la leche (0,25 USD.L-1
) y el
rendimiento económico de esta tecnología, cuyo indicador beneficio.costo-1
fue de 1,29,
que superó al control con 0,18 USD de ganancia por cada dólar invertido. Esto concuerda
con Díaz et al. (En imprenta 2014), quienes sostuvieron que el preparado microbiano
acelera y regula el proceso de fermentación y contribuye al incremento de proteína del
ensilaje, el mismo que al utilizarse como suplemento en vacas lecheras, concentra mayores
nutrientes e incrementa la producción de leche, que genera mayor rentabilidad económica.
Todos los valores de calidad de la leche de este estudio, se ubican dentro del rango de
valores adecuados para leche cruda de vaca, según la normativa alimentaria vigente en
Ecuador (NTE-INEN 9:2012). En donde el tratamiento EMzSL presentó mayor contenido
de proteína y de grasa, y superó al control con un 11% para los dos compuestos, lo cual es
interesante en lugares en donde el precio de la leche se define en función de ellos.
Se debe considerar que para lograr un aumento en los componentes de la leche, la dieta
debe contener los nutrientes necesarios para la síntesis y que estos nutrientes se encuentren
en forma equilibrada, además se conoce que los precursores sanguíneos de la leche pueden
ser modificados a través de la dieta, modificando la fermentación ruminal y/o incorporando
alimentos que mejoren el aporte de nutrientes vía intestinal (Pendini 2008), así desde el
punto de vista de la composición de la leche, un adecuado balance de Carbohidratos no
estructurales en la dieta suele resultar en un incremento de los tenores de proteínas y de
grasa en la leche.
La tecnología desarrollada debe ser transferida a los productores, para ello, Reynolds
(2001), cita algunas sugerencias para aumentar la adopción del ensilaje por pequeños
campesinos en el trópico, las mismas que se ajustan a los resultados de este trabajo:
identificar y desarrollar tecnologías más sencillas y de menor costo, usar más
frecuentemente y en mayor cantidad los residuos orgánicos de cosechas, utilizar mezclas
de sustratos, usar materiales de buena calidad, fomentar el uso de la melaza al ensilar,
privilegiar el uso de subproductos para ensilarlos con el empleo de tecnologías sencillas y
así permitir un aporte continuo de alimentos durante la temporada seca, lo que acarrea
como beneficios un mayor ingreso, mejor seguridad alimentaria y menor contaminación
ambiental, desarrollar técnicas apropiadas para la producción de pequeñas cantidades de
ensilaje como fundas fáciles y prácticas para su uso por los pequeños campesinos. Pese a
los resultados de este trabajo, aún no existe un conocimiento suficiente de los
subproductos, de sus cualidades nutritivas, como de los problemas que puedan ocasionar, y
tampoco existen estructuras adecuadas para su conservación, ni para su correcta utilización
en las dietas, por falta de conocimientos (Martínez et al. 2008).
Finalmente, el incremento de la digestibilidad de ensilajes de planta entera de maíz para
vacas, es una opción efectiva para mitigar las emisiones de gases con efecto invernadero,
lo cual debe ser estudiado y cuantificado (Vellinga y Hoving 2011).
Con esta propuesta tecnológica, se aporta en nuestro país al interés estatal, por desarrollar
tecnología propia en el ámbito de los aditivos biológicos para el proceso de ensilaje y
apoyo a los pequeños productores de ganado de leche, tal como fueran los objetivos de los
proyectos de investigación financiados institucionalmente por el gobierno: FUNDACYT-
PFN 057 y BIOAGRO-ESPOCH.
CONCLUSIONES
1. Se seleccionaron tres preparados microbianos, el de suero fresco de leche, el de
estiércol bovino y la combinación de los anteriores, como fuentes de inoculantes
bacterianos para ensilaje de residuos agrícolas, el mejor fue el suero de leche.
2. Se desarrolló una alternativa tecnológica para el aprovechamiento de varios residuos
agroindustriales, lo cual es un aporte a la mitigación de la contaminación ambiental.
3. A partir de los nuevos preparados microbianos, se aislaron 39 cepas de bacterias ácido
lácticas, identificadas como Lactobacillus, Enterococcus, Pediococcus y Lactococcus,
donde se incluyen doce especies.
4. Se caracterizaron siete residuos agrícolas pos cosecha, para la producción de ensilajes
inoculados con preparados microbianos.
5. En base a sus características fermentativas, químicas, microbianas, organolépticas, de
digestibilidad y costo, se seleccionó el ensilaje de rastrojo de maíz con los tres
preparados microbianos para alimentación de vacas lecheras.
6. Se demuestra la relación ecológica sinérgica entre los inóculos bacterianos y la
microflora epifítica de los residuos agrícolas utilizados.
7. Se comprueba que la mejor mezcla para el ensilaje es el rastrojo de maíz con el
preparado microbiano a base de suero fresco de leche, el cual demostró el mejor
comportamiento biológico, a este producto se le denominó BIORÉS.
8. El producto BIORÉS suplementado en vacas lecheras incrementó los indicadores de
calidad de la leche en grasa y proteína en un 11 % y estimuló la producción láctea.
9. Con la metodología empleada se obtiene un producto que incrementa el indicador
beneficio.costo-1
de 1,11 a 1,29 para los productores que decidan aplicarla en sus
explotaciones.
RECOMENDACIONES
1. Introducir el producto BIORÉS, en la alimentación de vacas lecheras Holstein
mestizas, como suplemento en cualquier época del año.
2. Realizar estudios para evaluar en vacas lecheras y otros rumiantes, los demás ensilajes
de residuos agrícolas ya caracterizados, mayores tiempos de fermentación y la
influencia de este tipo de ensilajes en la fisiología del rumen.
3. Elaborar un manual de control y aseguramiento de la calidad de ensilajes de residuos
agroindustriales e inoculados con preparados microbianos.
4. Completar el registro comercial del producto BIORÉS y sus componentes
tecnológicos.
5. Completar la transferencia de tecnología a los productores de ganado de leche del área
de influencia de la investigación, en el Ecuador.
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Anexo 1. Escala de Mc Farland, para la estimación de la concentración bacteriana
en una solución
Tubo Cl2Ba (1%) SO4H2 (1%) UFC.mL-1
0,5 0,05 9,95 1,5x108
1 0,1 9,9 3,0x108
2 0,2 9,8 6,0x108
3 0,3 9,7 9,0x108
4 0,4 9,6 1,2x109
5 0,5 9,5 1,5x109
6 0,6 9,4 1,8x109
7 0,7 9,3 2,1x109
8 0,8 9,2 2,4x109
9 0,9 9,1 2.7x109
10 1,0 9,0 3,0x109
Anexo 2. Superficie, producción y generación de residuos orgánicos de siete cultivos
en Ecuador
Producto Superficie
cosechada
(ha)
Producción
nacional (t)*
Residuos
generados
(%)**
Tipo de
residuo
generado
Maíz 397203 1243327 75 Rastrojo
Trigo 9318 7450 65 Paja
Cebada 20017 10962 65 Paja
Avena 2544 27984 58 Paja
Arveja 1177 366 48 Rastrojo
Fréjol 35108 9990 45 Rastrojo
Brócoli 3422 48682 35 Cabezuelas
Fuente: Censo Nacional Agropecuario (2012).
* Producto útil comestible
** Incluye únicamente los residuos agrícolas utilizados en esta investigación
Anexo 3. Matriz para la selección de los mejores ensilajes (Según Díaz 2014).
Maíz
Fréjol
+arveja
Trigo
+cebada
Brócoli
+avena
No Variable Indicador S E M S E M S E M S E M
1 Características bromatológicas
MS
PB
FDN
2 Digestibilidad In vitro %
3 Características
microbiológicas BAL
Coliformes
4 Características
fermentativas
pH
Ácido láctico
NH3
5 Características
sensoriales
Promedio de
color, olor y textura
6 Abundancia de los
residuales en el medio
Cantidad
disponible
7 Facilidad de obtención y
transporte Logística
8 Bajo costo Precio
9 Facilidad de proceso
Picado y
compactación
TOTAL (Sobre 1400 puntos)
Los indicadores valorados sobre 100 puntos cada uno, fueron:
1) Características bromatológicas:
Para MS, se diseñó una escala de puntaje que se asignó a cada ensilaje según su
contenido de MS
Contenido de MS (%) del ensilaje Puntaje asignado
<20 80
20-24 90
25-28 100
29-32 90
>32 80
Para PB, se asignó el mayor puntaje (100) al ensilaje que contuvo el mayor contenido
proteico, esto es al ensilaje de brócoli + avena con inoculante a base de suero fresco de
leche, que tuvo 19,37 % de PB. Y se estableció para los demás ensilajes un puntaje en
función de su contenido proteico en relación a éste patrón.
Para FDN, se asignó 100 puntos al ensilaje de brócoli + avena con inoculante a base
de suero fresco de leche, que fue el mejor valor con 48,36 % de FDN y en función de
este se asignaron por relación directa los puntajes a los demás tratamientos.
2) Para la digestibilidad in vitro, se asignó 100 puntos al ensilaje de rastrojo de maíz
inoculado con preparado microbiano a base de suero fresco de leche, que tuvo el mejor
valor con 63,07 % para este indicador, y en función de este se calcularon los puntajes
para los demás tratamientos.
3) Características microbiológicas:
Para BAL, se asignó 100 puntos al ensilaje de rastrojo de maíz con suero fresco de
leche, por su mayor contenido de estas bacterias con 254,6x105 UFC.mL
-1, y en
función de esto se asignaron los puntajes para los demás tratamientos.
Para el indicador Coliformes, se asignó 100 puntos a todos los tratamientos,
puesto que todos habían eliminado este grupo de patógenos, al final del proceso.
4) Características fermentativas:
Para el pH, se asignó 100 puntos al ensilaje de maíz con inoculante de suero
fresco de leche, por su valor más bajo con 4,08 y en función de esto se asignaron
los puntajes para los demás tratamientos.
Para el ácido láctico, se asignó 100 puntos al ensilaje de maíz con inoculante a
base de suero fresco de leche, por su mayor proporción del compuesto con
relación a los ácidos totales de 65,75 % y en función de esto se asignaron los
puntajes para los demás tratamientos.
Para el Nitrógeno amoniacal, se diseñó una escala de puntaje que fue asignado a
cada ensilaje, según su contenido de este compuesto:
Contenido de Nitrógeno amoniacal (%) en el ensilaje Puntaje asignado
<5 100
5,1-8,0 80
>8 60
5) Para las características sensoriales: se utilizó el valor promedio obtenido por cada
tratamiento en la evaluación de color, olor y textura, con un máximo de 100 puntos.
6) Para el indicador: abundancia de los residuales en el medio, se evaluó la cantidad
disponible del residual en época de producción y durante todo un año, y por
comparación de asignaron puntajes de 100 para el más abundante y en forma
escalonada descendente para los demás tratamientos, conforme su existencia sea
menor en cantidad, en el medio.
7) Para el indicador: facilidad de obtención y transporte, se consideró estas dos
características propias de cada residual, como elementos para su puntuación, así al
residual más fácil de obtener y transportar se le asignó 100 puntos y en forma
descendente a los demás residuales evaluados.
8) El análisis efectuado al indicador “bajo costo” permitió asignar el mayor puntaje de
100 al residual más barato en la zona al adquirir 1 t de peso, y en función de esto se
calculó los puntajes para los demás tratamientos, es decir a mayor costo menor
puntaje.
9) La facilidad de proceso, referida al picado y la compactación, para el ensilaje, permitió
asignar el mayor puntaje de 100 al residual que presenta las dos ventajas juntas, y en
forma descendente a los demás.
Anexo 4. Cálculo de costos de los preparados microbianos y ensilajes e indicador
beneficio.costo-1
(B/C).
ANALISIS ECONOMICO
1. Costo de producción de los preparados microbianos
TRATAMIENTOS
No. CONCEPTO Sin inoc. SL EB M
EGRESOS (USD)
1 Inóculante (SL o EB) 0,00 0,33 1,32 0,83
2 Melaza de caña 6,40 6,40 6,40 6,40
3 Urea 0,30 0,30 0,30 0,30
4 Sal mineral 0,30 0,30 0,30 0,30
5 Agua 0,02 0,02 0,02 0,02
6 Materiales e implementos 2,00 2,00 2,00 2,00
7 TOTAL EGRESOS (USD) 9,02 9,35 10,34 9,84
8 Producción (L) 100,00 100,00 100,00 100,00
9 Costo en USD.L-1 de preparado microbiano 0,090 0,093 0,103 0,098
Detalle de costos (en USD)
Suero de leche (SL) 0,01 L
Estiércol bovino (EB) 0,04 kg
Melaza de caña 0,32 kg
Urea 0,3 kg
Sal mineral 0,45 kg
Agua 0,0004 L
Materiales e implementos (Solo uso) 2 Tanque, pala
ANALISIS ECONOMICO
2. Costo de producción de los ensilajes de residuos agrícolas post cosecha
TRATAMIENTOS
Maíz Fréjol + arveja Trigo+cebada Brócoli 75+avena 25
No. CONCEPTO Sin inoc. SL EB M SL EB M SL EB M SL EB M
EGRESOS
1 Costo del preparado microbiano 2,25 2,34 2,58 2,46 2,34 2,58 2,46 2,34 2,58 2,46 2,34 2,58 2,46
2 Costo del residual 2,25 2,25 2,25 2,25 3,00 3,00 3,00 5,25 5,25 5,25 7,69 7,69 7,69
3 Mano de obra 3,00 5,00 7,00 6,00 9,00 6,00 8,00 7,00 4,00 6,00 9,00 6,00 7,00
4 Materiales e implementos 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
5 TOTAL EGRESOS 9,50 11,59 13,83 12,71 16,34 13,58 15,46 16,59 13,83 15,71 21,02 18,27 19,15
6 Kg producidos 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
COSTO.Kg-1 de ensilaje 0,10 0,12 0,14 0,13 0,16 0,14 0,15 0,17 0,14 0,16 0,21 0,18 0,19
Detalle de los costos
Rastrojo de maíz kg 0,03
Costo del preparado microbiano
Rastrojo de fréjol kg 0,04
SI SL EB M
Rastrojo de arveja kg 0,04
0,090 0,093 0,103 0,098
Paja de trigo kg 0,07
Paja de cebada kg 0,07
Brócoli kg 0,2
Paja de avena kg 0,07
Mano de obra h 1
Materiales e implementos Plásticos 2
ANALISIS ECONOMICO 3. Costo de producción de 1 L de leche en vacas Holstein alimentadas con ensilajes de
rastrojo de maíz inoculados e Indicador beneficio.costo-1 (B/C).
TRATAMIENTOS
No. CONCEPTO EMz EMSL EMEB EMSLEB
EGRESOS (USD)
1 Cotización de las vacas 1 1068,32 1068,54 1071,62 1070,52
2 Costo del forraje consumido 0,48 0,48 0,49 0,48
3 Costo del ensilaje consumido 0,46 0,64 0,53 0,58
4 Costos por sanidad 0,60 0,60 0,60 0,60
5 Mano de obra 0,50 0,50 0,50 0,50
6 Servicios básicos 0,10 0,10 0,10 0,10
7 Depreciación de instalaciones y equipos 1,25 1,25 1,25 1,25
8 TOTAL EGRESOS DIARIOS 3,40 3,58 3,47 3,52
9 TOTAL EGRESOS PERIODO 120 DIAS 1475,72 1497,77 1488,13 1492,33
INGRESOS
10 Producción de leche (L.vaca-1.d-1) 9,17 14,20 11,12 11,93
11 Costo venta USD.L-1 de leche 0,48 0,48 0,48 0,48
12 Ingresos diarios por venta de leche (USD)
4,40 6,82 5,34 5,73
13 Cotización de las vacas 2 (USD) 1079,34 1082,00 1079,32 1081,23
14 Ingresos por venta de leche periodo 120 dias (USD)
528,19 817,92 640,51 687,17
15 Venta de abono (estiércol) periodo 120 dias (USD)
30,00 30,00 30,00 30,00
16 TOTAL INGRESOS PERIODO 120 DIAS (USD)
1637,53 1929,92 1749,83 1798,40
17 Costo de leche USD.L-1 (Egresos/producción)
0,37 0,25 0,31 0,29
18 Indicador Beneficio.costo-1
(Ingresos/Egresos) 1,11 1,29 1,18 1,21