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Persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras, parásitos, en diferentes formas de utilización de la porcinaza. Proyecto de Tesis Doctoral, Doctorado en Ciencias Agrarias, Universidad de Caldas. Facultad de Ciencias Agropecuarias Estudiante : Oscar Jaime Betancur Hurtado. Comité Tutorial: Director: Francisco Javier Henao Uribe. PhD. Evaluador Asesor: Jesús Antonio Betancourth, PhD. Evaluador Asesor: Julián Estrada Alvárez, PhD. 1. Resumen ejecutivo La gran cantidad de porcinaza generada en los procesos intensivos de producción de carne de cerdo, limitan el desarrollo potencial de esta industria en Colombia por: contaminación ambiental asociada con vertimiento irregular en fuentes de agua y por restricciones contempladas en la legislación sanitaria para la utilización de la porcinaza en alimentación animal y en biofertlización. Resolución 2640, (ICA, 2007). Como lo menciona Jiménez (2010) el proceso productivo porcícola afecta el medio ambiente mediato, hasta el punto de generar inconvenientes con la autoridad ambiental, además crea inconvenientes con las personas de predios aledaños a la explotación. En la medida en que se continúe con las mismas prácticas de producción el problema se convierte en uno mayor, debido a la

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Persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras, parásitos, en

diferentes formas de utilización de la porcinaza.

Proyecto de Tesis Doctoral, Doctorado en Ciencias Agrarias, Universidad de

Caldas. Facultad de Ciencias Agropecuarias

Estudiante : Oscar Jaime Betancur Hurtado.

Comité Tutorial:

Director: Francisco Javier Henao Uribe. PhD.

Evaluador – Asesor: Jesús Antonio Betancourth, PhD.

Evaluador – Asesor: Julián Estrada Alvárez, PhD.

1. Resumen ejecutivo

La gran cantidad de porcinaza generada en los procesos intensivos de

producción de carne de cerdo, limitan el desarrollo potencial de esta industria

en Colombia por: contaminación ambiental asociada con vertimiento irregular

en fuentes de agua y por restricciones contempladas en la legislación sanitaria

para la utilización de la porcinaza en alimentación animal y en biofertlización.

Resolución 2640, (ICA, 2007).

Como lo menciona Jiménez (2010) el proceso productivo porcícola afecta el

medio ambiente mediato, hasta el punto de generar inconvenientes con la

autoridad ambiental, además crea inconvenientes con las personas de predios

aledaños a la explotación. En la medida en que se continúe con las mismas

prácticas de producción el problema se convierte en uno mayor, debido a la

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contaminación de aguas cercanas, la generación potencial de olores y la

formación de focos de vectores, aspectos que afectan directamente el tema de

salubridad.

La reutilización de residuos pecuarios constituye una técnica de producción

sostenida por una serie de normas que se encaminan a la descontaminación

del ambiente, transformándolos en un producto útil, que favorece la

recuperación del suelo, como también la salud del hombre y de los animales;

son también fuente de nutrientes para animales y ayuda en la recuperación de

energía, mediante el aprovechamiento del biogás y de la materia orgánica

como materia prima de los procesos de compostaje (Pérez and Villegas, 2009).

Es imperativo para el porcicultor convertir la porcinaza en un producto utilizable

en diferentes procesos, que a la par con la carne sume al ingreso total y aporte

efectivamente a la rentabilidad de la empresa.

Castrillón-Quintana et al. (2004), definen la porcinaza como un compuesto que

está formado por heces fecales, descamación entérica y orina mezclados con

el material utilizado como cama, residuos de alimento, polvo, otras partículas y

una cantidad variable de agua proveniente de las labores de lavado y pérdidas

desde los bebederos.

El uso de fuentes alternativas de alimentación de rumiantes para mitigar los

elevados costos de producción que generan los altos precios actuales de

alimentos concentrados, han abierto una gran posibilidad a que se considere la

utilización de porcinaza como materia prima importante para la elaboración de

ensilajes (fermentación en fase sólida), que podrían convertirse en piensos de

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altísima calidad, con un balance adecuado de nutrientes y que ayudaría en

gran medida a la adecuada disposición de este desecho (Estrada et al., 2011a).

Según lo reportado por Martinez-Gamba et al. (2001) el uso de la porcinaza

mediante: secado, compostado, lombricompuesto, biodigestores, estercoleros,

y ensilaje, ha contribuido sustancialmente en los procesos de biorremediación;

sin embargo es latente el riesgo de transmisión de microorganismos

patógenos.

El mayor temor es que muchos de estos agentes patógenos puedan ser

compartidos con otras especies animales y aún el hombre, por lo que es

importante descartar aquellos que puedan ser transmitidos del cerdo a otras

especies a través de alguna de las diferentes formas de utilización de la

porcinaza. Dentro de estos agentes patógenos podrían encontrarse: Bacterias

como: Salmonella sp., Mycobacterium sp., Brucella sp., Escherichia coli,

Leptospira sp., Yersinia sp., y Campylobacter sp. Estas bacterias no siempre

están presentes en el estiércol de cerdos, siendo más prevalentes en los

cerdos infectados. (Castrillon Quintana et al., 2004).

De acuerdo con lo afirmado por Beloeil et al. (2003) existe la hipótesis que la

mayor fuente de contaminación por L. monocytogenes corresponde a animales

vivos, siendo las granjas porcinas la fuente primaria de Listeria encontrada en

las centrales de sacrificio. Se piensa que cerdos portadores sanos son los que

introducen L. monocytogenes al interior de este tipo de plantas, como se ha

demostrado con técnicas de PCR. La eliminación intestinal es vista como la

principal vía de transmisión de este patógeno.

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El grupo de Ziemer et al. (2010) sostiene que entre los patógenos bacteriales

zoonóticos que han sido asociados con porcinaza se incluyen: Bacillus

anthracis, Brucella sp., Campylobacter sp., Chlamydia sp., Escherichia coli,

Leptospira sp., Listeria monocytogenes, Mycobacterium spp., Salmonella spp.,

y Yersinia sp.

Según el grupo liderado por Mattison et al.( 2007); desde que se conoció que

los genes de Norovirus comprenden virus que infectan tanto a humanos como

a porcinos, bovinos y roedores, existe la posibilidad de una infección por

transmisión zoonótica. En general, esta transmisión se puede dar a través de la

cadena alimentaria o por contacto directo con los animales.

El grupo de Ziemer et al. (2010) afirma que entre los virus más comunes

hallados en cerdos figuran: El Virus Influenza, agente zoonótico que puede ser

transmitido fácilmente entre animales y humanos. Virus Hepatitis E (HEV), un

virus nuevo estrechamente relacionado genéticamente con el HEV humano,

Norovirus porcino ( NoP. Calicivirus entérico) y Rotavirus ( RV-A y RV-C).

Alcaíno et al. (1989), determinó que en la porcinaza fresca es común encontrar

huevos y larvas de nemátodos como: Choerostrongylais pudendotectus,

Metastrongylus apri, y M. salmi, Hyostrongylus rubidus, Physocephalus

sexalatus, Asearops strongylina, Ascaris suum, Oesophagostomum dentatum y

Oe. longicaudum, Trichuris suis, Strongyloides ransomi y protozoos intestinales

como: Isospora suis, Balantidium coli y diversas Coccidias del género Eimeria.

Entre los parásitos de mayor importancia desde el punto de vista zoonótico

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hayados en porcinaza se encuentran: Ascaris suum, los cuales son altamente

resistentes a condiciones adversas; Giardia intestinalis, que afecta tanto cerdos

jóvenes como adultos y Cryptosporidium spp., parásito intracelular que

típicamente infecta células epiteliales del intestino delgado; pero se han

reportado infecciones por fuera del tracto intestinal. (Ziemer et al., 2010)

Mohos y levaduras como: Aspergillus sp y Candida sp ( Cotrino, 2012).

Otros agentes contaminantes eliminados a través de las excretas porcinas

pueden ser considerados como riesgo potencial para la salud, tales como:

toxinas microbiales, parásitos, virus, arsenicales, antibióticos, drogas,

hormonas, coccidiostatos, metales pesados y elementos traza, antihelmínticos

y nitrofuranos, que deben ser evaluados críticamente antes de que el estiércol

sea utilizado como alimento. (Álvarez y Gutiérrez, 2001).

El presente trabajo pretende aclarar el tema de la viabilidad del uso de la

porcinaza en diferentes rutas, haciendo énfasis en la inocuidad. La evaluación

de la presencia de organismos patógenos, como algunos de los descritos

anteriormente, en las diferentes vías de utilización de excretas en alimentación

animal y como biofertilizante cobra gran importancia, y constituye actualmente

un requisito inevitable.

2. Conformación y trayectoria del equipo de investigadores

El grupo de Biotecnología Agraria COL0029577, categoría B, se integró en

enero de 2002, es liderado por el Dr. Francisco Javier Henao U., cuenta con 11

investigadores, entre ellos, dos estudiante de maestría, tres de doctorado y un

joven investigador. El grupo se articula con otros afines para dar soporte

científico a los Programas de Maestría en Sistemas de producción

Agropecuaria y de Doctorado en Ciencias Agrarias, y al Instituto de

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Biotecnología Agropecuaria. Las líneas de investigación del grupo son:

Mejoramiento Genético y Biología de Reproducción, Nutrición y Alimentación,

Medicina Preventiva y Gestión Ambiental.

La presente investigación pertenece a la línea de Nutrición y Alimentación,

liderada por Julián Estrada Á., PhD; en esta línea, como producto de los

resultados de las investigaciones realizadas, se han publicado tres artículos

científicos en revistas nacionales y extranjeras de diferentes categorías, un

libro y un capitulo de libro. De los artículos en mención guardan relación con el

proyecto los siguientes:

Julián Estrada Á., Emilio M. Aranda I., Gastón Pichard D. y Francisco J.

Henao U. 2011. Efecto de la fermentación en estado sólido de la porcinaza

sobre la persistencia de patógenos en el ensilaje. Boletín Científico. Centro de

Museos. Museo de Historia natural. ISSN 0123 – 3068. bol.cient.mus.hist.nat.

15 (2):71–80.

Julio Ernesto Vargas S., Julián Estrada Á. 2011. Evaluación de la producción

y la calidad nutricional de cinco especies forrajeras (arbustivas y arbóreas) para

corte en condiciones de bosque seco tropical. vet.zootec. 5(2):55-67.

Julián Estrada Á., Emilio M. Aranda I., Gastón Pichard D. y Francisco J.

Henao U. 201?. Ensilaje de caña de azúcar integral enriquecido con porcinaza

fresca. Revista MVZ Córdoba. ISSN versión electrónica: 1909-0544. En

arbitraje.

Julián Estrada Á., 2011. Estrategias de incorporación de porcinaza en

ensilajes para suplementación de bovinos. Tesis Doctoral. Universidad de

Caldas - Doctorado en Ciencias Agrarias.

Julián Estrada Á., 2002. Pastos y forrajes para el trópico Colombiano. Centro

editorial, Universidad de Caldas. ISBN: 958-8041-76-7. 511 p.

Alejandro Ceballos M., Victoria Rubio B., Julián Estrada Á., 2008.

Desequilibrios minerales de bovinos en sistemas silvopastoriles. En: Ganadería

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del futuro – Investigación para el desarrollo. Eds Murgueitio, Cuartas y Naranjo.

ISBN: 978-958-9386-55-2. Fundación Cipav. Cali. Colombia. Pág. 431-450

Las actividades más recientes han sido en: alimentación alternativa de

rumiantes con porcinaza ensilada y mediciones de metano como subproducto

de la fermentación ruminal.

3. Descripción del proyecto

3.1. Planteamiento de la pregunta o problema de investigación y su

justificación

La porcinaza podría considerarse como una alternativa viable para la

alimentación de Bovinos ( En sus formas fresca, seca o ensilada) así como

biofertilizante ( En sus fases líquida y sólida a partir de estercolero, fresca,

como lombricompuesto o como efluente del biodigestor), allanando así un

camino muy favorable para la adecuada disposición de este desecho y

asegurando el control de sus efectos contaminantes, adicional al efecto positivo

en ambos sistemas de explotación al generar un ingreso adicional en la

porcicultura y abaratar costos de producción en los Bovinos; sin embargo este

tipo de subproductos deben garantizar su inocuidad para la especie objetivo a

suplementar.

Por ello se quiere responder a los siguientes interrogantes:

• ¿ Cuál es el riesgo sanitario real derivado de la utilización de la

porcinaza como biofertilizante o como alimento?

• ¿Cuál es la viabilidad de las metodologías de utilización de la porcinaza

tomando como criterio de evaluación la persistencia de virus, bacterias,

mohos, levaduras y parásitos ?

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Este trabajo se orienta a establecer el riesgo real derivado de la persistencia de

la carga de patógenos en la porcinaza, usada como alimento y como

biofertilizante, de lo cual derivarán consecuencias prácticas en biorremediación,

producción porcina, fertilización de cultivos y alimentación animal (Protección

ambiental y rendimiento económico).

3.2. Marco Teórico.

3.2.1. Introducción.

Según FEDEGAN (2006) uno de los grandes problemas que vive el mundo

actualmente es la pobre oferta de alimento para una población que crece cada

día más; esto debido quizá, uno a la falta de eficiencia de las cadenas

productoras de alimento y otro a los altos costos de producción en especial de

las diferentes fuentes de proteína de origen animal.

Una de las mayores contribuciones para alimentar a los más de 7 billones de

habitantes que se estima existen hoy en el planeta, debe ser el de producir

carne de cerdo de excelente calidad a través de las granjas tecnificadas que

existen hoy en Europa y alrededor del mundo. (McOrist, 2012)

Nuestro país, por su ubicación geográfica excepcional, ofrece grandes

oportunidades para el desarrollo de cualquiera de las actividades

agropecuarias y es así como los sistemas de producción de Porcinos y Bovinos

no solo tienen gran potencial de crecimiento sino que, en las últimas décadas,

han tenido un importante desarrollo especialmente en lo que respecta al

mejoramiento genético y a la implementación de nuevas tecnologías como :

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Fertilización in vitro, transferencia de embriones, Inseminación artificial a

tiempo fijo, nuevos sistemas de alimentación, mejoramiento de praderas, etc.

Colombia cuenta con un total de 114’174.800 hectáreas, de las cuales

50’910.793 hectáreas ( que representan el 45%) posee actividad agropecuaria.

El 77% del área se destina a la actividad pecuaria, lo cual muestra un ligero

incremento en comparación con años anteriores. Según estos datos, se puede

observar que, pese al leve incremento de las áreas destinadas para la

actividad pecuaria, aún se mantiene la diferencia entre sistemas productivos

agrícolas y pecuarios atribuída a tendencias históricas orientadas al aumento

de áreas en pastos para la ganadería, en detrimento de las áreas destinadas

para el desarrollo de actividades agrícolas que hoy corresponden solo al 7%,

el 16% restante del área, son territorios que corresponden a bosques naturales

o áreas en otros usos como infraestructura y vivienda (ENA, 2008)

La Ganadería Bovina participa con el 3,6% del PIB total, el 27% del total

agropecuario y el 64% del total pecuario (FEDEGAN, 2009).

Para el año 2009 la población Bovina nacional se estimaba en 27.359.290

cabezas, un 16% más frente a 23,6 millones de 2008. Del Hato ganadero total

el 70% corresponde a producción de carne (19.026.750 cabezas), el 28% a

producción doble propósito (7.741.010 cabezas) y el 2.16% a producción de

leche (591.530 cabezas); mostrando un importante crecimiento el segmento de

producción de carne que en 2008 correspondía al 53%. El Departamento del

Meta posee el mayor inventario Bovino con el 10.2 % del total nacional,

seguido por Antioquia 9,4%, Casanare con el 8,6% y Córdoba 8,5% ( Mapfre-

Crediseguros Informe sector cárnico, 2010).

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El consumo per cápita de carne bovina para el año 2009 correspondió a 18.7

kg/ año ( Mapfre-Crediseguros Informe sector cárnico, 2010). Mientras que el

consumo de carne de cerdo en Colombia llegó en el 2011 a 5,1 kilos / año.

(Porcicultutra colombiana, 2012). Colombia escapa a esta dinámica y mientras

en el mundo el consumo per cápita de cerdo al año es de 15 kilos, en nuestro

país bordea los 5 kilogramos, de los cuales 4,5 kilos corresponden a carne

procedente de animales de granjas tecnificadas. (Espectador.com, 2008)

Durante los tres últimos años el sector porcìcola ha crecido positivamente, al

finalizar el 2011 se evidenció un aumento de 9.8% frente al 2010. El beneficio

formal de porcinos en Colombia en el año 2011 cerro con 2’743.056 cabezas

sacrificadas. Fuente Asoporcicultores, (Porcicultutra colombiana, 2012)

El sector porcícola ha realizado importantes esfuerzos en términos de

desarrollo tecnológico, en mejoramiento genético, óptima infraestructura en

granjas, formación técnica y laboral calificada, implementación del programa

continuado de estatus sanitario, cumplimiento de alta bioseguridad y desarrollo

nutricional en balanceados, entre otros temas, que se conjugan con la

exigencia de la resolución ICA 2640 para lograr la certificación y enfocarse en

darle un cambio de visión a la Porcicultura Colombiana, para convertirla en la

industria de la carne de cerdo, que ofrezca un producto más magro, nutritivo,

saludable, confiable y de excelente calidad (Otero, 2010).

Las cifras de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la

Alimentación (FAO) son contundentes. Durante 2007 se consumieron en el

mundo 283 millones de toneladas de carne, de las cuales 110,7 millones

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correspondieron a la de cerdo, 86,2 millones de aves y 66,6 millones al bovino,

lo que convierte a la carne de cerdo como la proteína más consumida alrededor

del mundo (Olaya, 2011).

La producción porcina ha cambiado dramáticamente en las tres últimas

décadas, de un modelo pequeño y de subsistencia a operaciones grandes

alimentadas con productos concentrados. Esta tendencia hacia operaciones

mayores es promovida por reducción en costos de producción y logísticas tanto

para productores como para procesadores de carne (Kunz et al., 2009). Una

tendencia adicional en producción de carne es la migración de operaciones de

producción de países desarrollados a países en desarrollo debido a costos

bajos de operación, disponibilidad de alimento, tierra, agua, a la vez que de

menores políticas restrictivas en lo ambiental comparado con países Europeos

o Estados Unidos.(Kunz et al., 2009).

Como podemos ver tanto la producción bovina como la porcina representan

dos grandes eslabones de la economía nacional y a su vez son fuentes

generadoras de empleo y de alimento, convirtiéndose en importantes áreas que

debemos eficientizar.

3.2.2. Porcinaza.

La porcinaza se ha convertido en algunos sitios, en un gran contaminante no

solo por su olor, sino por la generación de residuos orgánicos en las fuentes de

agua. Por otra parte, en la industria porcina se utiliza una alta cantidad de agua

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para la eliminación de estos desechos, colaborando en la contaminación de

dichas fuentes de agua (Porcicultores, 2006)

En países como Brasil por ejemplo el almacenamiento de porcinaza líquida y

posterior aplicación a la tierra es la práctica predominante de manejo de este

desecho al igual que en otras partes del mundo debido a su simplicidad, bajo

costo y la posible reducción de costos en la producción agrícola a través del

reemplazo de fertilizantes químicos por los nutrientes fecales (Kunz et al.,

2009).

En algunas zonas de nuestro país, especialmente en Antioquia, acuden a

modelos productivos que se identifican con un modelo de produccion pecuario “

cerdos-pastos-leche”, en el que los pastos del ganado bovino son fertilizados

con estiércol licuado de cerdos. (Ochoa et al., 2000)

Ese uso inadecuado de porcinaza se ha identificado como un factor importante

de riesgo ambiental para la transmisión de leptospirosis. Es necesario

desarrollar tecnologías apropiadas para el tratamiento y manejo de las excretas

porcinas mediante el diseño de tanques estercoleros de sedimentación y

separación de sólidos o la utilización de biodegradantes para la generación de

gas combustible. Con estos sistemas de tratamiento se puede reducir la carga

orgánica y biológica contaminante (Ochoa et al., 2000).

Para la elección del sistema de tratamiento de la porcinaza, la eficacia para

eliminar los nuevos contaminantes emergentes (antibióticos, las moléculas de

estrógeno,..), también ha de tenerse en cuenta, pero para eso, también se

necesitan datos de investigación. (Bernet and Beline, 2009).

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El reciclaje de heces de cerdos para la alimentación animal ayuda a reducir la

contaminación del medio ambiente cuasada por los sólidos y hace posible el

aprovechamiento del alto contenido de nutrientes, disminuyendo los costos de

alimentación. Sin embargo, algunos autores han observado que el uso de las

heces sin tratamiento aumenta los riesgos a través del reciclaje de los

microorganismos patógenos y otros contaminantes (Martínez-Gamba et al.,

2001).

La Porcinaza tratada contiene niveles sustanciales tanto de microorganismos

resistentes como de antimicrobianos ; por tanto la aplicación de porcinaza a

las praderas podría contribuir al riesgo para la salud pública asociado con el

incremento de la prevalencia de resistencia antimicrobiana en patógenos

directamente a través de la transmisión de microorganismos patógenos

resistentes a antimicrobianos, e indirectamente, a través de la introducción y

selección de genes de resistencia antimicobiana (Zhi et al., 2010).

Los resultados de muchos estudios indican que los genes de resistencia a

antibióticos se incrementan en abundancia y diversidad en la biota de cerdos

que consumen alimentos medicados con antibióticos a dosis subterapéuticas.

Algunos genes enriquecidos tales como: aminoglucosido O-fosfotransferasas,

confieren resistancia a antibióticos que no fueron administrados en los

estudios, demostrando el potencial de selección indirecta de resistencia a

antibióticos no utilizados en el alimento. (Looft et al., 2012)

Los huevos de parásitos presentes en la porcinaza son muy susceptibles a

temperaturas superiores a 30º C y pH cercano a 4 ( Nuñez et al., 1987; Reyes,

1963). Reportados por (Estrada et al., 2011b). Nuñez et al. 1987 encontraron

que a 35º c y pH próximo a 4, se inactivan casi todos los huevos de parásitos, a

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excepción del 78.6% de Ascaris. La persistencia de los huevos de Ascaris es

explicada por estos autores por la condición especial de la cutícula de sus

huevos (Gonçalves et al., 2008.

)

La cryptosporidiosis es una enfermedad zoonótica de distribución mundial,

frecuente en animales jóvenes, se caracteriza por ocasionar diarreas en

humanos y otros mamíferos, aunque en ocasiones cursa sin manifestaciones

clínicas. Se reporta con frecuencia en cerdos y bovinos, siendo las excretas el

emjor medio de transmisión de esta patología. (VENTURINI LUCILA et al.,

2006)

A la fecha, han sido reconocidas 20 especies de Cryptosporidium. Dos han sido

encontradas en peces, una en anfibios, dos en reptiles, tres en aves, y doce en

mamíferos. Cerca de 61 genotipos de Cryptosporidium con un estado de

especies incierto se ha encontrado basados en secuencias de SSUrRNA. El

gen gp-60 mostró un alto grado de polimorfismo secuencial entre diferentes

aislados de varias especies de Cryptosporidium, de esta forma varios grupos

de subtipos y subgenotipos han sido identificados, de los cuales los subtipos de

C. parvum IIa y IId se encontraron como zoonóticos, esta información ha sido

de gran interés para efectos de Taxonomía, epidemiología, transmisión e

información genético- morfológica para cada especie (Plutzer and Karanis,

2009).

3.2.3. Estrategias de mitigación d elos efectos contaminantes de la

porcinaza.

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La biotecnología microbiana entre los años 60 y 70 se centró en la mejora de

las condiciones de cultivo de microorganismos (preparación de material crudo y

diseño de fermentadores) y en la purificación de productos. La aparición de la

tecnología de ADN recombinante cambio la evolución biotecnológica,

introduciendo diversos genes a microorganismos, capaces de realizar otras

funciones mas complejas de degradación, transformación o síntesis de gran

variedad de compuestos (HERNÁNDEZ, 2002).

Los microorganismos son capaces de utilizar una gran variedad de compuestos

orgánicos, naturales o sintéticos, como fuente de carbono y energía, lo cual

implica que disponen de enzimas capaces de degradar casi cualquier sustrato

y convertirse en competidores directos con los microorganismos patógenos

eliminados en la materia orgánica, siempre y cuando se lleve a cabo un

adecuado proceso de eliminación de los residuos orgánicos (inhibición

competitiva por sustratos); tal capacidad de degradación de sustratos es

comparable con la actividad del sistema inmune de fabricar anticuerpos contra

cualquier antígeno nuevo generado (HERNÁNDEZ, 2002)

Los desechos generados de las producciones porcinas presentan un elevado

potencial contaminante si no se tratan adecuadamente, pero también pueden

ser una alternativa energética importante y una fuente de alimento para otras

especies, además la incorporación de la porcinaza al suelo contribuye al

mejoramiento de las condiciones físico-químicas y biológicas del mismo, así

como al mejoramiento de la productividad agrícola (Oliveira, 1993). Las

principales fuentes potenciales de patógenos en las granjas son las

relacionadas con el manejo del estiércol animal. El adecuado manejo del

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estiércol puede controlar directamente la carga de patógenos e indirectamente

influir en la supervivencia y el transporte de patógenos del suelo a los recursos

hídricos a través de la modificación del entorno microbiano (Goss and

Richards, 2008.).

La infiltración rápida es un proceso efectivo para la remoción de fósforo,

metales pesados y aún de organismos patógenos. En instalaciones ubicadas

en Phoeniz, Arizona se alcanzó remoción de virus del 99,9%, después de pasar

aguas residuales a través de 30 pies ( 10m) de arena a una carga de 300

pies/año ( 100m/año). (Crites and Tehobanoglous, 2000).

3.2.4. Rutas de utilización de la porcinaza en Colombia.

En la actualidad en la industria porcina se ha recurrido a diferentes rutas de

utilización de la porcinaza como:

3.2.4.1. Compost.

El compost es el producto del compostaje. El compostaje es la degradación

microbiana de materia orgánica sólida, que involucra respiración aeróbica

pasando por una etapa termófila, de la que se obtiene un producto estabilizado,

no contaminante y útil, que reduce la masa, el volumen, las posibilidades de

contaminación, los olores desagradables, el desarrollo de insectos, y produce

la inactivación de patógenos (De Carlo et al., 2001. ). Según Komilis &

Tziouvaras, 2009, el Compost se define comúnmente como materia orgánica

estabilizada o madurada, un compost de alta calidad debe ser entonces

maduro y estable.

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El compostaje es un proceso biotecnológico aeróbico, por medio del cual

diferentes microorganismos degradan inicialmente la materia orgánica en

estado sólido en nutrientes más simples, dióxido de carbono y agua. En una

segunda etapa conocida como maduración, se forman macromoléculas

orgánicas tales como ácidos húmicos produciendo un fertilizante orgánico

llamado compost. (Ruggieri et al., 2009)

Con el incremento de las explotaciones porcinas, la aplicación continua al suelo

de las aguas residuales supone un problema ambiental, especialmente la

contaminación de los efluentes hídricos con N y P, así como la contaminación

con metano y el olor de las lagunas anaeróbicas. El tratamiento posterior de las

aguas residuales puede ayudar a reducir este problema y el compostaje de los

sólidos de la porcinaza puede ser una tecnología apropiada (Imbeah, 1998. ).

El compostaje como proceso industrial para el tratamiento de los residuos

sólidos orgánicos encierra un doble propósito: en primera instancia posibilita la

estabilización química y biológica de los residuos, por lo que reduce

considerablemente su impacto ambiental como contaminante orgánico. El

segundo aspecto importante se refiere a su aplicación agronómica dado que

suministra al suelo con vocación agrícola una importante reserva energética,

estructura y estabilidad contribuyendo a restituir su valioso componente

orgánico (CORANTIOQUIA, 2003. ).

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Dado que el manejo de desechos ha sido una de las grandes preocupaciones

en materia ambiental en las últimas décadas, la estabilización biológica de la

fracción orgánica de desechos municipales a una forma estable suficiente para

aplicarla sobre el suelo, puede ser posible con tratameintos via aeróbica o

anaeróbica; el compost es una de estas alternativas. (Walker et al., 2009).

3.2.4.2. Biodigestor.

Un biodigestor es la aplicación tecnológica de la digestión anaeróbica. La

misma consiste en una descomposición metanogénica de la materia orgánica,

en ausencia de oxígeno, que involucra un grupo de diferentes tipos de

microorganismos, para transformar la materia orgánica en biogás (Wilkie,

2005). El material extraído del digestor es rico en nutrientes (amoníaco, fósforo,

potasio, y más de una docena de elementos traza), y es un excelente

acondicionador del suelo (Tulayakul et al., 2011. ).

La generación y uso de biogás como fuente de energía renovable, es una

opción con garantía de rentabilidad, pues no sólo resuelve un problema

ambiental al momento de reutilizar materia orgánica sino que permite a las

instalaciones pecuarias un ahorro económico al volverse autosustentable en

energía eléctrica y/o calorífica (Casas et al., 2009.).

3.2.4.3. Porcinaza seca

El estiércol seco es estable, relativamente inodoro, y genera muy pocas

moscas (Hart, 1964.). Generalmente tiene un contenido de humedad inferior al

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30 por ciento (Beck, 2003. ). El estiércol con alta humedad y baja densidad no

es adecuado para su uso. La densificación del estiércol seco es el mejor

método para disminuir el volumen de estiércol lo que a su vez disminuye los

costos de manipulación y almacenamiento (Alemi et al., 2010.).

3.2.4.4. Lombricompuesto.

El lombricompuesto es un fertilizante orgánico, biorregulador y corrector del

suelo cuya característica fundamental es la bioestabilidad, pues no provee

lugar a la fermentación o putrefacción (López et al., 2008. ). Las lombrices se

encargan de fraccionar el sustrato orgánico estimulando la actividad microbiana

e incrementando las tasas de mineralización, de forma que el residuo orgánico

se transforma rápidamente en un substrato humificado cuya textura y tamaño

de partícula son mucho más finas que las de los compost termofílicos

tradicionales (Domínguez et al., 2010.).

3.2.4.5. Estercolero (fase líquida y fase sólida).

El estercolero es una construcción que se diseña para retener estiércol

(Pittamiglio, 2004. ). La incorporación o inyección de la fracción líquida del

estiércol al suelo disminuye las pérdidas de N, C y S en formas gaseosas. Una

forma de mejorar el manejo del estiércol para evitar la pérdida de nutrientes es

separar el estiércol fresco en sus fracciones sólida y líquida, e incorporar o

inyectar la fracción líquida al suelo o a cualquier otro sustrato en distintos

sistemas de producción (Capulín et al., 2001. ).

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El estiércol sólido se produce normalmente cuando las camas se combinan con

el estiércol. El estiércol líquido (más del 90% de agua) se produce cuando casi

no se usa cama, y donde a la orina contenida se le agrega agua (West and

Turnbull, . 200?. ).

3.2.4.6. Ensilaje

El ensilado es un método de conservación de forrajes. Se basa en las bacterias

ácido lácticas (BAL) que bajo condiciones anaeróbicas convierten

carbohidratos hidrosolubles en ácidos orgánicos, (Filya, 2003. ). El proceso

ocurre en dos fases: una inicial aerobia, que ocurre hasta el agotamiento del

oxígeno o los carbohidratos solubles presentes en el sustrato, los cuales son

convertidos en agua, dióxido de carbono y calor, esta fase es de corta

duración. La segunda fase es anaerobia, y en ella los monosacáridos presentes

son transformados en etanol, dióxido de carbono, ácido acético y láctico

(Garcés et al., 2004.). Al generarse estos ácidos el pH del material ensilado

baja a un nivel que inhibe la presencia de microorganismos que inducen la

putrefacción (Garcés et al., 2006.). (Silveira and Franco, 2006. ).

La porcinaza se ha empleado como fuente de proteína y de minerales en la

producción de ensilajes (Campabadal, 2003.), mezclada con plantas forrajeras,

como la caña de azúcar (Saccharum officinarum), pobres en estos nutrientes,

pero rica en carbohidratos de fácil fermentación (De Lima et al., 2010.)

El proceso de ensilaje no mejora la calidad del forraje, solo conserva su valor

nutricional como los componentes energéticos y proteícos mediante procesos

de fermentación manteniéndolo estable por mucho tiempo (Franco et al., 2005.

). El ensilaje tiene como ventajas el incremento en la aceptabilidad de los

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animales, baja pérdida de nutrientes, se adapta a muchos sistemas de

alimentación existentes, permite el almacenamiento, control de patógenos, es

desodorizante, utiliza la fracción solida y líquida del estiércol (Arndt et al.,

1979.).

FEDEGAN (2006) propone mejorar la carga animal por área, sin perder

producción, por ello se han propuesto alternativas de suplementación para la

alimentación de rumiantes, encontrando el ensilaje como una de las mejores

alternativas.

Así lo demuestra Estrada, 2011 en su tesis doctoral quien de manera amplia y

profunda, aborda el tema del ensilaje en alimentación de Bovinos, aclarando

dudas acerca de la calidad nutricional y sanitaria de las materias primas

utilizadas y de los productos obtenidos en el proceso de fermentación; y quien

además evaluó el efecto de esta estrategia de alimentación con relación a la

generación de metano.

3.3. Objetivos

General.

Establecer la persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras, y

parásitos, en las diferentes formas de utilización de la porcinaza en

Colombia, mediante técnicas diagnósticas avanzadas.

Específicos.

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Establecer la presencia en porcinaza fresca y la persistencia en la sdiferentes

formas de utilización de la porcinaza en biofertilización y alimentación animal

de Parvovirus porcino (PVP), Circovirus porcino tipo I (PCV-I), Circovirus

porcino tipo II (PCV –II), Virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino

(PRRS), Norovirus porcino ( No -P), Rotavirus porcino, Herpesvirus porcino tipo

I o virus de la enfermedad de Aujesky (HP-1).

Establecer la presencia en porcinaza fresca y la persistencia en la sdiferentes

formas de utilización de la porcinaza en biofertilización y alimentación animal

de Salmonella sp., Clostridium sulfito reductor, Staphylococcus tipo coagulasa

positivo, Escherichia coli, Clostridium perfringes, Leptospira spp, Brachyspira

pilisicoli, Actinobacillus sp. Brucella sp., Listeria monocytogenes, Lawsonia

intracelularis, Campylobacter sp., Aspergillus spp., Pasteurella sp., y Candida

spp..

Establecer la presencia en porcinaza fresca y la persistencia en las diferentes

formas de utilización de la porcinaza en biofertilización y alimentación animal

de Trichostrongylus axei, Ascaris suum, Oesophagostomum sp.,

Hyostrongylus rubidus, Cryptosporidium parvum, Trichuris suis, Balantidium

coli, Metastróngylus spp. Giardia intestinalis.

3.4. Metodología propuesta

Se realizará un estudio de tipo descriptivo que consta de los siguientes pasos:

3.4.1. Colección de la porcinaza fresca.

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Para la colección de porcinaza fresca se seleccionarán tres granjas: Una

ubicada en el Valle del Cauca de 10.000 animales; una de 2000 animales en el

Departamento de Caldas; y una de 300 animales en el Departamento de

Risaralda. Las tres granjas deben contar con biodigestor, estercolero, y

condiciones adecuadas para el montaje de las demás rutas de utilización.

3.4.2. Montaje de las diferentes formas de utilización de la porcinaza.

Con la porcinaza fresca de cada una de las tres fincas seleccionadas se hará el

montaje de todas las formas de utilización, a partir de los días 0 y 30 del

estudio.

3.4.2.1. Compost: Se procesará una muestra de 1000 kilos con

70% de humedad, preparada de la siguiente manera: 450 Kg

de Porcinaza fresca ( de aprox. 80% de humedad), 408 Kg de

una gramínea deshidratada ( con aprox. 50% de humedad), 6

Kg de Carbonato de calcio, y 136 litros de agua. La mezcla

anterior se mantendrá apilada por 60 días con volteos

semanales para asegurar una adecuada oxigenación. Se

realizarán muestreos a los 45 y 60 días para el diagnóstico de

patógenos.

3.4.2.2. Biodigestor. Se cargará con 5000 litros; de los cuales

1250 Kg corresponderá a porcinaza fresca. Se mantendrá por

30 días o según el cálculo de Tiempo de Retención Hidráulica (

TRH) y se llevará a cabo el muestreo según el TRH.

3.4.2.3. Porcinaza seca. Se extenderán 150 Kg en una marquesina

y se expondrán a los rayos del sol durante 5 días. Se hará un

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muestreo aproximadamente al quinto día (cuando alcance el

24% de Humedad).

3.4.2.4. Lombricultivo. Se utilizarán 50 Kg de porcinaza, y 1 Kilo

de Lombriz Roja Californiana (Eisenia foetida) en un lecho de

concreto por 90 días. Se realizará un muestreo al término de

los mismos, de lombricompuesto y de lombriz cultivada ( Para

elaboración de harina de lombriz)

3.4.2.5. Estercolero (fase líquida y fase sólida). Se usará una

mezcla de 500 litros compuesta de 150 Kg de porcinaza fresca

y 350 litros de agua, almacenada por 3 días. Se hará un

muestreo tanto de la fase líquida como de la fase sólida, al

tercer día.

3.4.2.6. Ensilaje. Se utilizarán 3 microsilos en PVC cada uno con

una capacidad de 2,5 Kg, cargados con Caña de azucar molida

integral adicionada de 40% de porcinaza fresca (Estrada et al.,

2011). Se llevará a cabo un muestreo a los 15 días.

3.4.3. Diagnóstico de patógenos.

Los días 0 y 30 en porcinaza fresca, y en las fechas de muestreo indicadas

anteriormente en cada una de las rutas de utilización de la porcinaza, se

aplicarán las técnicas de diagnóstico descritas a continuación:

3.4.3.1. Diagnóstico viral.

3.4.3.1.1 Para el diagnóstico de: Parvovirus porcino (PVP),

Circovirus porcino tipo I ( PCV – I), Circovirus porcino tipo II (

PCV-II), Rotavirus porcino (RV), Herpesvirus tipo I (HV-I) o

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virus de la enfermedad de Aujesky, Norovirus porcino ( NoP),

se usará la técnica de PCR ( Polymerase chain reaction)

convencional, cuyo fundamento es la amplificación de un

material genético (ADN) que se encuentra en poca cantidad en

la muestra; mediante un termociclador y ciclos consecutivos de

desnaturalización del ADN, hibridación de cebadores con el

gen diana y la extensión de la nueva molécula creada.

(Jiménez et al., 2006). La repetición de los ciclos decenas de

veces, duplica cada vez el fragmento de ADN en forma

exponencial. Así se logra copiar millones de veces la

secuencia de interés, aunque se encuentre entre millones de

otras secuencias de ADN. (Rodríguez and Barrera., 2004).

3.4.3.1.2. Para el caso del virus del Sindrome Respiratorio

Reproductivo Porcino (PRRS). Se recurrirá a la RT-PCR

Anidada ( Nested RT-PCR), la cual consta de dos reacciones

de PCR secuenciales, utilizando como templado para la

segunda reacción, el producto obtenido de la primera PCR.

Christopher – Hennings y Nelson, 1995).

3.4.3.2. Diagnóstico de bacterias mohos y levaduras.

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3.4.3.2.1. Para el caso específico de Leptospira spp. Se

sembrará un fragmento de la muestra diluida (1:10) en

agar EMJH al cual se le agregará 10% de medio de

enriqueciemiento, se incubará a 27°C durante 7 a 15 días

y se revisará diariamente para observará si hay o no

crecimiento en la superficie del medio, de Leptospira spp.

La colonia que crezca será visualizada en microscopio de

campo oscuro.

3.4.3.2.2. El recuento de mohos y levaduras se hará en agar

rosa de bengala adicionado de cloranfenicol, por el

método de Marshall (1993). El Agar Rosa de Bengala

adicionado con Cloranfenicol se recomienda en los

métodos estándar para el aislamiento selectivo y

enumeración de levaduras y mohos de los alimentos y el

agua (Marshall, 1993.). El agar se desvía del medio

acidificado habitual al presentar un pH neutro, el cual con

la adición de un agente selectivo tiene éxito en apoyar el

crecimiento de hongos y restringir el crecimiento

bacteriano. El cloranfenicol se recomienda como el agente

selectivo, debido a su estabilidad al calor y amplio

espectro antibacteriano (Mislivec et al., 1992. ).

3.4.3.2.3. El Recuento de Coliformes totales y fecales se

efectuará en caldo Fluorocult® LMX-Broth, por el método

de Ossmer (Ossmer, 1993. ) y Manafi (Manafi, 1996. ), se

utilizará el índice del número más probable por gramo de

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materia seca (NMP/g MS) con un límite de confiabilidad

del 99%, (Moreno et al., 2009; Andino y Castillo, 2010).

3.4.3.2.4. El Recuento de gérmenes del

género Staphylococcus de tipo coagulasa positivo se

efectuará por el método de Baird- Parker (Baird-Parker,

1962); y el método de Vajda. El Agar Baird-Parker es un

medio selectivo para el aislamiento e identificación

presuntiva de Staphylococcus coagulasa positivos. Este

medio se utiliza ampliamente para la detección de

Staphylococcus aureus en alimentos, muestras

ambientales y clínicas. La selectividad del medio es

debido al cloruro de litio y una solución de telurito de

potasio, las cuales suprimen el crecimiento de otros

organismos distintos de los estafilococos. Los

Staphylococcus coagulasa positivos producen colonias de

color de gris oscuro a negro debido su capacidad de

reducir el telurito a telurio; otros estafilococos que

contienen lecitinasa rompen la yema de huevo y crean

zonas claras alrededor de las colonias. Una zona opaca

de precipitado se puede formar debido a la actividad de la

lipasa (Baird-Parker, 1962).

3.4.3.2.5. Para el Recuento de gérmenes del

genero Salmonella se usará agar Rambach® sembrado

por agotamiento (Ossmer, 1992; Ramback, 1990). El Agar

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Rambach® es un medio de diagnóstico diferencial para la

identificación de las especies de Salmonella en los

alimentos y muestras clínicas. Los sustratos nutritivos

facilitan la rápida multiplicación de enterobacteriaceas,

mientras el desoxicolato de sodio inhibe las bacterias

Gram-positivas. Este Agar permite a las especies de

Salmonella que se diferencian de forma inequívoca de

otras bacterias al formar ácidos del propilenglicol, de modo

que, en combinación con un indicador de pH, las colonias

toman un color rojo característico. Con el fin de diferenciar

coliformes de Salmonella, el medio contiene un

cromogeno que indica la presencia de la actividad β-

galactosidasa, una característica de coliformes, por lo que

las colonias de coliformes toman color azul-verde o azul-

violeta. Otras enterobacteriaceas y Gram-negativas, tales

como Proteus, Pseudomonas, Shigella, S. typhi y S.

paratyphi crecen como colonias incoloras-amarillentas

(Ossmer, 1992; Rambach, 1990).

3.4.3.2.6. El Recuento de gérmenes del género Clostridium, de

tipo sulfito reductores se realizará por el método de

Pascual y Calderón (Pascual et al., 2000.) (ISO 6888

construida por De Buyser (2003); La detección de

Clostridium sulfito-reductores, así como su recuento se

puede lograr investigando la presencia de formas

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vegetativas y esporuladas conjuntamente, o

exclusivamente las esporuladas. La detección se logra

utilizando medios de cultivo en cuya fórmula interviene el

sulfito de sodio en los que, por la capacidad de estos

microorganismos para reducir la sustancia, se produce

sulfuro de hierro al actuar sobre el compuesto de hierro.

La presencia de sulfuro de hierro se pone de manifiesto

por la aparición del color negro de las colonias. El cultivo

de los Clostridium exige una atmósfera exenta de oxígeno

(Pascual et al., 2000.).

3.4.3.2.7. Para Listeria monocytogenes se requieren medios

como Agar Sangre, Agar tripteina Soya y caldo nutritivo.

(con 5 % de sangre ovina para prueba de CAMP).

3.4.3.2.8. Para el género Pasteurella, se empleará cultivo en

Agar sangre.

3.4.3.2.9. Para Actinobacillus sp. y Lawsonia intracelularis se

empleará PCR convencional.

3.4.3.3. Diagnóstico parasitológico.

Se realizará recuento y clasificación de huevos u ooquistes y se

expresará el resultado en HPG (huevos por gramo de materia fecal).

3.4.3.3.1. Para Ascaris suum, Trichuris suis, Strongyloides sp.,

Trichostrongylus sp., Giardia intestinalis,

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Macracanthorrynchus hirudinaceus; la técnica a emplear

será el recuento de huevos en cámara de Mc Máster, por

flotación en solución salina saturada (Vélez, 1995); las

muestras se analizarán inmediatamente después de su

toma. La cámara Mc Master sirve para el conteo de

huevos gastrointestinales, y está particularmente diseñada

para la estimación cuantitativa del número de huevos de

parásitos por gramo de heces. En la cámara se lee una

centésima parte por gramo de excremento, es por esto

que para obtener el número de huevos por gramo se tiene

que usar un factor de corrección de 100 para cada

cuadrícula observada. Un resultado negativo no indica que

no estén presentes los parásitos. Existen modificaciones

de la técnica de McMaster utilizando diferentes soluciones

como: la solución saturada de sulfato de zinc y la solución

saturada de sal común (NaCl) (Rodríguez et al., 1994).

3.4.3.3.2. Para Cryptosporidium spp. se usará el Método de

Ziehl-Neelsen (modificado para observación de coccidias:

Cryptosporidium y otros). La tinción Ziehl-Neelsen

modificada es la coloración recomendada para la

identificación de ooquistes de Cryptosporidium spp.

(Henriksen and Pohlenz, 1981), utilizando las cualidades

tintoriales de semiácido resistencia de los ooquistes

(Salvatella and Eirale, 1996. ). La coloración Ziehl-Neelsen

es una coloración diferencial, en la cual un grupo de

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bacterias son difícilmente coloreables, pero una vez

teñidas retienen tan fuertemente el colorante que la acción

de los decolorantes es prácticamente nula. La técnica

consiste en someter la preparación a la tinción con fuscina

fenificada con calentamientos y enfriamientos que

garanticen la entrada del colorante al interior de la célula.

Luego se decolora con alcohol-ácido; finalmente se añade

un colorante de contraste como el azul de metileno. Las

bacterias ácido-alcohol resistentes quedan coloreadas de

fucsia, mientras que las ácido-alcohol sensibles se tiñen

de acuerdo a la contratinción (Palomino, 1995).

3.5. Resultados esperados

Se generará información que permitirá disipar dudas en torno a la inocuidad de

la porcinaza en cualquiera de las formas de utilización como fuente de

alimentación directa para los animales o como bioferilizante.

Obtener resultados negativos en las diferentes pruebas diagnósticas a realizar

frente a los agentes virales, bacterianos, mohos, levaduras y parasitarios en

estudio en las diferentes rutas de utilización de la porcinaza.

3.6. Impactos esperados a partir del uso de los resultados

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A partir de los resultados obtenidos se espera que se de la tranquilidad en la

utilización desde el punto de vista sanitario de porcinaza en las diferentes rutas

para alimentación de bovinos y como biofertilizante, y que logre demostrar con

todo el soporte científico la inocuidad de este tipo de elementos para que la

autoridad local replantee la legislación actual y permita el uso de porcinaza

como alternativa de alimentación en el ganado bovino. De esta manera se

abaratarían los costos de producción de una importante fuente de alimentación

para una población humana que cada día crece más, como lo es la carne

bovina.

Al utilizar un subproducto de la industria agropecuaria evitamos competencia

directa con la producción de alimentos de mayor calidad nutricional y que

deberían ser utilizados para la alimentación humana como el trigo, maíz y soya.

3.7. Cronograma de actividades:

4. Presupuesto:

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Investigadores: $ 25.845.960.

Pruebas laboratorio: $ 86.500.000.

Gastos de Viajes: $ 10.700.000.

Equipos: $ 30.000.000.

Valor total del proyecto $ 153.045.960.

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