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Los abajo firmantes, convocados por el Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias de la
Universidad de Caldas, hemos examinado la tesis doctoral:
PERSISTENCIA DE VIRUS, BACTERIAS, MOHOS, LEVADURAS Y
PARÁSITOS, EN DIFERENTES FORMAS DE UTILIZACIÓN DE LA
PORCINAZA.
Presentada por: Oscar Jaime Betancur Hurtado
Como requisito parcial para obtener el título de Doctor en Ciencias Agrarias
y certificamos su aprobación
________________________________________
Dr. Francisco Javier Henao Uribe
________________________________________
Dr. Jesús Antonio Betancourt Echeverri.
________________________________________
Dr. Julián Estrada Álvarez
PERSISTENCIA DE VIRUS, BACTERIAS, MOHOS, LEVADURAS Y
PARÁSITOS, EN DIFERENTES FORMAS DE UTILIZACIÓN DE LA
PORCINAZA.
Tesis
Presentada a:
Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias
Facultad de Ciencias Agropecuarias
Universidad de Caldas
Como requisito parcial
para obtener el título de
Doctor en Ciencias Agrarias
Por
OSCAR JAIME BETANCUR HURTADO
Francisco Javier Henao Uribe, PhD. Director de Tesis
Noviembre de 2014
ii
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a Dios por haberme dado la maravillosa oportunidad de alcanzar esta meta
que tanto había anhelado; así mismo a mi madre y a mi padre (QEPD) por su apoyo
incondicional durante toda mi existencia y en especial por haber incentivado en mí, desde
muy chico, este deseo inmenso de aprender y de mantener siempre viva esas ganas de
conocimiento. A mi familia: Isabela, Alejandro, Paulina, Marta, mis hermanos: Gerardo,
María Eugenia, Carmenza, Regina, Adrián, Cesar; cuñados: Gabriel, Germán, Augusto,
Jenny y sobrinos; mis amigos: Juan David, Inés, Pablo, Paola, Fanny, Mery, Stiven, Alirio,
Patricia, Daniel, Carlos, Pilar, Amparo, Marco, Germán, Julián, Héctor Jaime, Andrés,
Edwin, Sandra, Diana, Ana, Daniela, Wilson, Enrique, Alberto, Cristobal, y muchos que se
me escapan; por su paciencia, apoyo, oraciones y sobre todo por haberme permitido
sumergirme por completo en este proyecto de vida. A mi director de tesis, Dr. Francisco
Javier Henao, que no solo fue quien me encaminó en este programa sino quien con liderazgo,
profesionalismo, altísimo nivel de exigencia y un acompañamiento permente, jamás visto en
mi vida en procesos anteriores, pulió y refinó cada detalle no solo de los trabajos escritos
sino de mi proceso de formación doctoral en su conjunto; a mi comité de evaluadores –
asesores: Dres. Antonio Betancourt y Julián Estrada quienes a la par con mi director me
ofrecieron su soporte, su guía y su total asesoría de principio a fín. Al Dr Victor Cotrino y a
todo su equipo de trabajo en LMV (Laboratorio Médico Veterinario); al Dr Oscar Robin y su
laboratorio Animed; al Dr Jesús Cortés y a su Laboratorio de Parasitología en la Universidad
Nacional. A la Vicerrectoría de Investigaciones y Posgrados de la Universidad de Caldas; al
Grupo de Investigación en Biología de la Producción Pecuaria; a Cristian Giraldo y Pablo
Jiménez por su gran apoyo técnico y logístico durante todo el trabajo y a los colegas que
participaron en los muestreos y ejecución de la investigación; a Luis Alberto Gonzales por su
soporte técnico y apoyo incondicional durante todo el proceso. Al Dr. Alejandro Ceballos por
sus aportes estadísticos. A Novartis de Colombia, especialmente a mi jefe Dr. Leonardo
García por creer en mi y por facilitarme recursos económicos y el tiempo necesario para
dedicarme a mis estudios; a los Dres Robert Valeris y Armando Quintero por su soporte. A
las Granjas Mandalay, San Antonio y La Cecilia y a todas aquellas personas que de una u
otra forma hicieron parte de este importante logro.
iii
DEDICATORIA
A mi madre que con su gran fortaleza, abnegación y ejemplo me ha brindado su
incondicional e invaluable apoyo para construir una base sólida que ha guiado mis acciones a
lo largo de mi vida.
A mi padre que si bien hoy no me acompaña, siempre fue mi faro, mi inspiración y me dió el
soporte suficiente para salir adelante, además quien me enseñó a que siempre antepusiera los
principios éticos y mis valores ante cualquier situación.
A toda mi familia, que es lo más importante que tengo y que sacrificó gran parte de su
tiempo para facilitarme las cosas y permitir que este importante logro se hiciera realidad.
A mi tía Esperanza, que siempre ha estado ahí para animarme e inspirarme; quien con su
ejemplo y sabiduría me ha alentado siempre a no desfallecer por difíciles que sean las
circunstancias.
iv
TABLA DE CONTENIDOS
Agradecimientos II
Dedicatoria III
Tabla de contenidos IV
Lista de figuras VIII
Lista de tablas IX
Lista de anexos X
Resumen general XI
CAPÍTULO I 1
1. Introducción 1
Bibliografía 4
CAPÍTULO II 7
2. Revisión de literatura 7
2.1. Antecedentes 7
2.1.1. Situación actual de la porcicultura en el mundo 7
2.1.2. Situación actual de la porcicultura en Colombia 8
2.1.3. Consideraciones prácticas sobre el uso de la porcinaza 9
2.1.4. Presencia de patógenos y contaminantes en la porcinaza 10
2.1.5. Alternativas de procesamiento de la porcinaza 13
2.2. Porcinaza 18
2.2.1. Definición 18
2.2.2. Usos de la porcinaza 18
2.3. Normatividad sobre el uso de porcinaza 20
2.3.1. Normatividad en Colombia 20
2.3.2. Normatividad en distintas partes del mundo 25
2.4. Estrategias para la mitigación de los efectos contaminantes de la porcinaza 28
2.4.1. Estercolero 30
2.4.2. Biodigestor 32
v
2.4.3. Secado 35
2.4.4. Lombricompostaje y harina de lombriz 37
2.4.5. Ensilaje 42
2.5. Agentes patógenos de importancia para la porcicultura colombiana presentes en la
porcinaza 44
2.5.1. Parvovirus Porcino (PVP) 44
2.5.2. Circovirus Porcino Tipo 1 (CVP1) y tipo 2 (CVP2) 46
2.5.3. Virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino (PRRS) 47
2.5.4. Herpesvirus Porcino Tipo 1 (HVP1), o virus de la enfermedad de Aujeszky 49
2.5.5. Lawsonia intracellularis 50
2.5.6. Actinobacillus pleuropneumoniae (APP) 51
2.5.7. Salmonella spp 52
2.5.8. Listeria monocytogenes 53
2.5.9. Leptospira spp 54
2.5.10. Staphylococcus aureus 55
2.5.11. Escherichia coli 56
2.5.12. Clostridium sulfito reductores 57
2.5.13. Coliformes totales 58
2.5.14. Mesófilos aerobios 59
2.5.15. Mohos y levaduras 59
2.5.16. Ascaris suum 60
2.5.17. Cryptosporidium parvum 62
2.5.18. Trichuris suis 63
2.5.19. Balantidium coli 64
2.5.20. Metastrongylus spp 65
2.5.21. Giardia intestinalis 65
2.5.22. “Estrongilidos” 66
2.5.23. Strongyloides spp 67
2.5.24. Coccidias 68
2.6. Técnicas de Diagnóstico 69
2.6.1. PCR 69
vi
2.6.2. Cultivo microbiológico 70
2.6.3. Cámara de McMaster 74
2.6.4. Método de Ritchie 75
2.6.5. Método de Sloss modificado 75
2.6.6. Método de Baerman 75
2.6.7. Coloración de Ziehl-Neelsen 75
Bibliografía 76
CAPÍTULO III 107
Persistencia de patógenos en porcinaza líquida procesada en tanques estercoleros y
biodigestores 107
Resumen 107
Abstract 108
Introducción 109
Materiales y métodos 111
Resultados 113
Discusión 114
Referencias 122
CAPÍTULO IV 125
Persistencia de patógenos en porcinaza seca, ensilada y transformada en lombricompostaje
y harina de lombriz 125
Resumen 125
Abstract 126
Introducción 127
Materiales y métodos 129
Resultados y discusión 132
Conclusiones 137
Agradecimientos 138
Referencias bibliográficas 143
vii
CAPÍTULO V 148
Discusión general 148
Bibliografía 155
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura Página
1. Separación natural de la fracción sólida y líquida de la porcinaza, utilizando un
serpentín. 15
2. Separación mecánica de la fracción sólida y líquida de la porcinaza. 15
3. Tanque estercolero en granja porcícola. 31
4. Tanque estercolero en la presente investigación. 32
5. Biodigestor anaerobio de flujo continuo. 35
6. Lecho de secado en granja porcícola. 36
7. Lecho de secado en la presente investigación. 37
8. Lechos de madera para lombricompostaje. 39
9. Lombricompost al término de 90 días. 40
10. Lavado de lombrices para la preparación de harina. 41
11. Secado de lombrices en estufa a 60ºC para la preparación de harina. 41
12. Preparación de microsilos con porcinaza más CAIM. 43
13. Microsilos en proceso de fermentación con porcinaza más CAIM. 44
ix
LISTA DE TABLAS
Tabla Página
1. Recuentos máximos adoptados para alimentación de rumiantes. 119
2. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia
en tanques estercoleros. 120
3. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia
en Biodigestores. 121
I. Recuentos máximos adoptados para alimentación de rumiantes. 138
II. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia
en lechos de secado de porcinaza. 139
III. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia
en ensilaje de porcinaza. 140
IV. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia
en lombricompostaje de porcinaza. 141
V. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia
en harina de lombriz. 142
x
LISTA DE ANEXOS
Anexo Página
1. Poster en el International Pig Veterinary Society (IPVS) Congress. 2014 162
xi
PERSISTENCIA DE VIRUS, BACTERIAS, MOHOS, LEVADURAS Y PARÁSITOS,
EN DIFERENTES FORMAS DE UTILIZACIÓN DE LA PORCINAZA
Resumen general.
En este estudio se transformó porcinaza por las 6 rutas más empleadas en Colombia, para
evaluar la persistencia de: Parvovirus Porcino, Circovirus Porcino 1 y 2 (PCV1 y 2),
virus del PRRS, virus de Aujeszky, Salmonella spp., Clostridium sulfito reductores,
mesofilos aerobios, Staphylococcus aureus, coliformes totales, Escherichia coli,
Actinobacillus pleuropneumoniae., Leptospira spp., Listeria monocytogenes, Lawsonia
intracellularis, mohos, levaduras, Ascaris suum, Cryptosporidium parvum, Trichuris
suis, Balantidium coli, Metastrongylus spp., Giardia intestinalis, Strongyloides spp.,
coccidias y “estrongilidos”. El estudio, de observación dirigida, se llevó a cabo en tres
granjas comerciales (800, 500, 280 madres respectivamente) del centro–occidente de
Colombia. En cada granja se llenó un tanque estercolero de 250 L con porcinaza
completa fresca que se analizó a los tres días; se usaron biodigestores de flujo continuo
cuyos efluentes se analizaron según tiempos de retención hidráulica; en invernadero con
techo transparente se redujo la humedad de la fracción sólida de la porcinaza hasta 24-
30% para realizar la evaluación; se ensiló una mezcla de caña de azúcar y fracción sólida
de porcinaza fermentada con vitafert, se evaluó a los 15 días; finalmente, se produjo
lombricompostaje y harina de lombríz (Eisenia foetida) usando como sustrato fracción
sólida de porcinaza y se analizaron a los 90 días. Al inicio de cada proceso se estableció
la presencia de todos los patógenos considerados y en los momentos ya indicados se
evaluó su persistencia. El análisis se realizó dos veces con 30 días de diferencia, en cada
granja. Se emplearon técnicas diagnósticas específicas para cada organismo en
laboratorios certificados por la autoridad sanitaria colombiana. En la mezcla completa
fresca procesada en estercoleros se encontraron 15 organismos: PCV2, mohos, levaduras,
Salmonella spp., Balantidium coli, “estrongilidos”, Lawsonia intracellularis, mesófilos
aerobios, E. coli, coliformes totales, S. aureus, Clostridium sulfito reductores, Listeria
monocytogenes, Strongyloides spp., y coccidias; al retirar parte de la fracción sólida para
xii
usar en biodigestores se diagnósticó la misma población de patógenos, excepto, mohos,
Listeria monocytogenes y Balantidium coli; en la fracción sólida fresca se encontraron
los mismos organismos excepto el PCV2. En harina de lombriz sólo persistieron:
mesófilos aerobios, E. coli, coliformes totales y Clostridium sulfito reductores; en la
porcinaza seca persistieron también; Lawsonia intracellularis y Listeria monocytogenes;
en ensilaje, persistieron los cuatro patógenos de la harina de lombriz más Lawsonia
intracellularis, mohos y levaduras; en Lombricompostaje a los patógenos que
persistieron en harina de lombriz se le sumaron: S. aureus, Balantidium coli,
Strongyloides spp., mohos y levaduras. En el estercolero persistieron los mismos de
harina de lombriz adicionados de Lawsonia intracellularis, S. aureus, Listeria
monocytogenes, Strongyloides spp., y coccidias mientras que la única diferencia en
biodigestores fue la persistencia de Salmonella spp., y la no persistencia de Strongyloides
spp. La ruta más eficiente para sanitización fue la harina de lombriz; seguida de secado y
ensilaje; el lombricompostaje, estercolero y biodigestor fueron las rutas menos
eficientes.
Palabras clave: bacterias, ensilaje, parásitos, patógenos, persistencia, virus.
1
CAPÍTULO I
1. Introducción.
La carne de cerdo es la más consumida; su participación en el mercado mundial es del
37.4%, haciendo de la porcicultura una actividad muy importante globalmente (McGlone,
2013). Según la Asociación Colombiana de Porcicultores (ACP) (2014) en Colombia la
oferta de porcinos en el mercado interno alcanzó 3’030.043 de cabezas beneficiadas en el
2013, que representan aproximadamente 254.000 toneladas de carne, 2.2% más que en el
2012, y se espera que siga creciendo en los próximos años; el consumo per cápita en
Colombia es de 6.7 kg lo cual muestra una gran oportunidad de negocio a futuro.
Se estima que para el 2030 la población mundial sobrepasará los 8 billones de personas, lo
que aumentará la demanda de proteína de origen animal y es allí donde la carne de cerdo,
jugará un papel preponderante; para cubrir tal demanda se requerirá seguir aumentando la
población porcina, lo que acarreará un crecimiento en la generación de porcinaza (heces,
cama, agua, alimento, secreciones diversas, restos de piel, sangre y placenta), que a un
ritmo de excreción diaria de hasta 10 kg por cerdo (Karlen et al., 2004), incrementará de
manera sustantiva la disponibilidad de este subproducto.
Históricamente, el estiércol animal ha sido visto como un residuo, concepto que ha venido
cambiando, apreciándose ahora como fuente de nutrientes y energía renovable. El empleo
estratégico de porcinaza como materia prima para alimentación animal o biofertilizante, ha
sido limitado por las autoridades sanitarias colombianas por su posible riesgo contaminante
(ICA, 2007). La principal barrera, se debe a que las excretas contienen una carga
microbiológica elevada (Bolton, 2013), que podría persistir aún después de someterse a
diversos procesos de tratamiento.
2
En Colombia, en las granjas porcícolas tecnificadas, la porcinaza fresca es sometida a uno o
varios procesos de tratamiento antes de su disposición final. Se cree, que cuando la
porcinaza es procesada por tanques estercoleros, biodigestores, secado, ensilado,
lombricompostaje y harina de lombriz, tiende a ser inocua.
Para el procesamiento de la fase líquida de la porcinaza, es común acudir a estercoleros y a
biodigestores. Un estercolero es un tanque diseñado para almacenar estiércol (Goss y
Richards, 2008), en el caso de la porcinaza, se utiliza para almacenar la mezcla completa
sin previa separación; regularmente el tiempo de almacenamiento es de tres días, al cabo de
los cuales se conduce su contenido a un campo de fertilización o a un biodigestor. Hasta el
momento no se conocen reportes formales sobre la efectividad de los tanques estercoleros
en la eliminación de patógenos, Fongaro et al. (2014) reportan la presencia de Salmonella
spp., y Circovirus Porcino tipo 2 en porcinaza colectada desde un tanque estercolero, sin
considerar la capacidad de este sistema en la remoción de patógenos. El estercolero, por
tanto, no es estrictamente un mecanismo de procesamiento de la porcinaza. Es importante
aclarar que en algunas granjas se usan tanques similares a los estercoleros para almacenar el
efluente de los biodigestores.
Los biodigestores, son sistemas de biorreacción construidos para someter la fase líquida de
desechos orgánicos o efluentes industriales, a fermentación anaeróbica con el propósito de
recuperar energía y sustratos útiles en procesos agropecuarios y agroindustriales (Rivas et
al., 2010). El paso de la porcinaza líquida por el biodigestor genera un efluente rico en N, P
y K, y en menor medida Mn, Mg, Ca, Zn y Cu, potencialmente útil como biofertilizante, y
potencializador del desarrollo de microorganismos en diferentes procesos de biosíntesis
(Girard et al., 2013). Cabe destacar que los biodigestores ofrecen la posibilidad de controlar
la diseminación de agentes patógenos (Huong et al., 2014), por efecto de la competencia
microbiana (Smith et al., 2005), la T°, el pH, la concentración de amonio libre, y el tiempo
de retención hidráulica (TRH) o tiempo promedio que la materia prima se mantiene dentro
del biodigestor (Appels et al., 2008). Para poder asegurar un adecuado proceso de
biodigestión, es necesario que la porcinaza esté homogenizada, y que el TRH, sea adecuado
3
para evitar expulsión de bacterias endógenas a una tasa superior a la de su reproducción
(Olugasa et al., 2014). Al respecto, Massé et al. (2011) reportan reducciones significativas
de coliformes totales y fecales, Escherichia coli, y Salmonella sp., cuando se usan TRH de
7 a 14 días. En este mismo sentido, el grupo de Chen et al. (2012), encontró que la tasa de
eliminación de patógenos es más eficiente conforme se aumenta el TRH de 11 a 25 días.
Para el procesamiento de la fase sólida de la porcinaza se usa el ensilado, secado,
lombricompostaje, y harina de lombriz. Esta fracción ha sido utilizada como elemento
mejorador de suelos y alimento para bovinos tanto en forma fresca como ensilada. El
ensilaje es un proceso anaerobio fermentativo en el que bacterias acido-lácticas convierten
carbohidratos solubles en ácidos orgánicos (principalmente ácido láctico), creando un nivel
de acidez, que impide que otros microorganismos descompongan el sustrato (Silveira y
Franco, 2006).
La porcinaza que es secada al sol, es casi inolora y fácil de incorporar en la ración del
ganado, aunque demanda mucho espacio para un proceso que permite eliminación parcial
de agentes patógenos. Se considera que un estiércol está seco cuando su contenido de
humedad es inferior al 30% (Beck, 2003).
El lombricompostaje es la biooxidación y estabilización de la materia orgánica que implica
una acción conjunta de lombrices y microorganismos (Domínguez, 2004). El paso de
porcinaza a través del sistema digestivo de la lombriz permite la reducción de patógenos,
dependiendo de la cantidad de estiércol (Monroy et al., 2009). Las lombrices por su alta
tasa reproductiva son productoras de carne que comúnmente se usa en forma de harina. En
el empleo de lombricompuesto ó harina elaborada con lombriz de tierra, es necesario
considerar el riesgo de transmisión a cerdos de Metastrongylus spp., parásito del cual
dichas lombrices son hospederos intermediarios (Taylor et al., 2007).
A pesar de la implementación de estos sistemas, existe limitada información respecto a su
utilidad en la eliminación de patógenos de la porcinaza, bajo condiciones de campo en
4
Colombia. De las diferentes formas de tratamiento, solo algunas brindan posibilidades de
biorremediación, generándose, por tanto, la necesidad de ampliar este horizonte mediante
investigación (Sobsey et al., 2006).
El presente trabajo se realizó con el propósito de contribuir a esclarecer el verdadero riesgo
sanitario de la porcinaza mediante la evaluación de la persistencia de virus, bacterias,
mohos, levaduras, y parásitos en porcinaza líquida procesada en biodigestores y tanques
estercoleros, y en porcinaza sólida secada, ensilada y transformada en lombricompostaje y
harina de lombriz, en el centro–occidente de Colombia, utilizando técnicas diagnósticas
avanzadas.
Bibliografía
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7
CAPÍTULO II
2. Revisión de literatura.
2.1. Antecedentes.
2.1.1. Situación actual de la porcicultura en el mundo.
La cuarta parte de los habitantes del planeta dependen económicamente de las actividades
agrarias. En 2012, el 39% de la población activa mundial fue agrícola, siendo esta actividad
más importante en países en vías de desarrollo por sus aportes al Producto Interno Bruto,
donde su contribución puede ser de hasta el 30% (Olona y Gómez, 2013). La demanda
efectiva de alimentos crece significativamente y continuará haciéndolo durante las
próximas décadas, lo que se convierte en una gran oportunidad de negocio para los
productores de proteína animal, y especialmente de los que producen carne de cerdo, por
ser la carne que más se consume en el mundo (McGlone, 2013).
Una de las mayores contribuciones para alimentar a los más de 7000 millones 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 alrededor del mundo (McOrist,
2012), sobre todo, cuando se estima que para el año 2050 la población mundial podría
llegar a una cifra cercana a los 9000 millones de habitantes, y el consumo per cápita de
todas las carnes se incrementará aproximadamente en un 36% (ANDI, 2011).
La carne de cerdo continúa siendo la más producida y consumida en el mundo, alcanzando
un 37,6% de participación en el consumo, seguida por la carne de ave con el 35,3% y la de
vacuno con el 22,4%. Se estima que para finales del año 2014 se produzcan en el mundo
115,5 millones de toneladas de carne de cerdo, liderando la producción de proteína de
origen animal (FAO, 2014). Se pronostica que la producción mundial de carne de cerdo
continuará en su tendencia de gran expansión a un ritmo constante, por efectos de los costos
8
de alimentación y la demanda creciente (USDA, 2013), sin embargo, la presencia de
enfermedades altamente contagiosas como la Diarrea Epidémica Porcina o la Peste Porcina
Africana, las cuales generan enormes pérdidas económicas para el sector porcino, limitarán
el comercio de carne entre naciones como mecanismo de prevención (USDA, 2014).
El comercio global se ha expandido en los últimos años debido a los cambios en los
patrones de consumo derivados del aumento de ingresos en los países en desarrollo con
economías de rápido crecimiento. Junto con el de las aves de corral, el porcino es el
subsector pecuario de mayor crecimiento, con un número de animales que alcanzará los mil
millones antes de 2015, el doble que en la década de 1970. La producción porcina está
distribuida por todo el mundo, con exclusión de algunas regiones que mantienen ciertas
reservas culturales y religiosas en relación con el consumo de carne de cerdo (FAO, 2012).
China continua siendo el principal productor mundial de carne de cerdo, representando
cerca del 51% del total de la producción, seguido por la Unión Europea con un valor
aproximado del 20,5% y Estados Unidos con el 9,6%, siendo el principal productor del
continente americano. Brasil produce el 3% de la carne porcina, y es el principal productor
de Suramérica, seguido de Chile con el 0,5% y Argentina con el 0,37% de la producción.
Otros países de importancia a nivel de América son Canadá y México que producen el
1,66% y el 1,17% del total de carne en el mundo, respectivamente (USDA, 2014).
2.1.2. Situación actual de la porcicultura en Colombia.
En Colombia, la oferta de porcinos en el mercado interno alcanzó 3’030.043 de cabezas en
el 2013, que representan aproximadamente 254.000 toneladas de carne, indicando un
crecimiento del 2.2% en comparación con el año 2012, y se espera que siga su crecimiento
en los próximos años (Asociación Colombiana de Porcicultores, 2014).
El sector porcícola en Colombia ha realizado importantes esfuerzos en términos de
desarrollo tecnológico, en mejoramiento genético, óptima infraestructura en granjas,
9
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).
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 los
costos de producción y logísticas tanto para productores como para procesadores de carne.
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).
2.1.3. Consideraciones prácticas sobre el uso de la porcinaza.
El continuo crecimiento experimentado por la industria porcina a nivel mundial, trae
consigo un considerable aumento en la cantidad de excretas generadas, sobre todo si se
consideran valores de excreción diaria de hasta 10 kg por cerdo, dependiendo del tamaño
del animal, tipo y ración (Karlen et al., 2004). Debe considerarse que las excretas animales
siempre han sido de utilidad para el hombre, incluso se cree que las excretas sólidas y
líquidas fueron, tal vez, los primeros materiales usados para mejorar la fertilidad de los
suelos. Por ejemplo, Teofrasto (372-287 AC) en la edad antigua, planteaba que los
estiércoles se clasificaban en el siguiente orden según su valor fertilizante: humano,
porcino, caprino, ovino, vacuno, de buey, y equino. La excreta animal era una exigencia
para el abonamiento de los cultivos de la Europa Medieval; el incremento de la producción
vegetal condujo a una escasez de estiércol y el problema se volvió a tal punto “angustioso”,
10
que en la Alta Edad Media muchos señores juzgaron conveniente exigir como forma de
pago potes de estiércol (CORANTIOQUIA, 1996).
Pese a esta utilidad histórica, las excretas animales venían siendo entendidas como un
residuo de la actividad pecuaria. Afortunadamente muchos productores vuelven a ver ahora
las excretas como un subproducto valioso de su empresa y se han interesado en su
utilización como fuente de nutrientes (Bicudo y Goyal, 2003). En el caso de la excreta de
cerdo, que se conoce en Colombia con el nombre de porcinaza, es imperativo para el
porcicultor convertirla 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.
En Colombia, la porcinaza podría limitar el desarrollo potencial de la industria porcina 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 (ICA, 2007a). 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 convertirá en uno mayor, debido a la
contaminación de aguas cercanas, la generación potencial de olores y la formación de focos
de vectores, aspectos que afectan directamente el tema de salubridad.
2.1.4. Presencia de patógenos y contaminantes en la porcinaza.
Aún cuando las excretas contienen diferentes cantidades de nutrientes, su carga
microbiológica puede ser muy elevada, lo que limita su utilización (Espinoza et al., 2009).
El estiércol animal puede contener una variedad de organismos patógenos, bacterias tales
como Salmonella spp., Bacillus spp., Brucella spp., Campylobacter jejuni, Clostridium
spp., Escherichia coli, Leptospira spp., Listeria monocytogenes, Mycobacterium spp.,
Yersinia spp., parásitos como Ascaris spp., Balantidium coli, Cryptosporidium parvum,
11
Giardia lamblia, Toxoplasma gondii, y virus del grupo de los enterovirus, calicivirus,
reovirus, rotavirus, adenovirus, herpesvirus y coronavirus (Sobsey et al., 2006).
Específicamente en la porcinaza, se ha reportado la presencia de diferentes tipos de mohos
y levaduras (McCarthy et al., 2013; Van Uden y Sousa, 1962), así como distintas bacterias
patógenas como Lawsonia intracellularis (Bertone et al., 2013), coliformes totales y
fecales, Enterococcus spp., Clostridium perfringens; y algunos agentes zoonóticos como
Yersinia sp., Escherichia coli, Salmonella spp., Campylobacter spp. (Massé et al., 2011),
Listeria monocytogenes (Hutchison et al., 2005), Bacillus anthracis, Brucella sp.
Chlamydia spp., Leptospira sp., y Mycobacterium spp. (Ziemer et al., 2010). Algunas
bacterias pueden llegar a la porcinaza después que esta ha sido excretada, como el caso de
Actinobacillus pleuropneumoniae (Bolton, 2013).
Es latente el riesgo de transmisión de microorganismos patógenos en la porcinaza; 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 (Castrillón et al., 2004).
Algunos virus pueden ser eliminados en altas concentraciones en las excretas de animales
con enfermedad clínica (virémicos), pero también pueden aparecer en bajas
concentraciones en las heces y en algunos casos en la orina de animales sanos (Hundesa et
al., 2009). Los virus entéricos son una parte significativa de los microorganismos presentes
en la porcinaza en la cual se han aislado adenovirus, torque teno virus, parvovirus,
circovirus (Viancelli et al., 2013), virus de la enfermedad de Aujeszky (Martinez-Gamba et
al., 2001), y el virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino (PRRS) (Linhares et
al., 2012).
12
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).
En las granjas porcinas es común encontrar parásitos que afectan el rendimiento de los
cerdos, siendo más común la presentación de Strongyloides ransomi, Ascaris suum,
Oesophagostomum dentatum, Trichuris suum, Isospora suis y Eimeria debliecki, en
establecimientos de producción extensiva, que en los de producción en confinamiento
(Bartosik et al., 2012). Diversos estudios confirman la presencia en la porcinaza de
“estrongilidos” digestivos, Ascaris suum, Trichuris suis, Strongyloides ransomi y coccidias
(Baranenko et al., 2009; Bartosik et al., 2012; Zumbado et al., 2009). En un estudio
realizado por Pulido-Villamarín et al. (2013), en el cual determinaron la prevalencia de
parásitos gastrointestinales en granjas porcinas traspatio y de producción semi tecnificada
en el departamento de Cundinamarca-Colombia, encontraron quistes y trofozoítos de
Balantidium coli, quistes de Giardia spp. y Entamoeba spp., ooquistes de Eimeria spp.,
huevos compatibles con familia Anoplocephalidae, huevos de Fasciola hepatica, y Ascaris
suum, y larvas de Strongyloides spp. Entre los parásitos de mayor importancia desde el
punto de vista zoonótico hallados en porcinaza se encuentran Ascaris suum,
Cryptosporidium spp., Giardia spp., y Balantidium coli (Kirkoyun et al., 2009). Los huevos
de parásitos presentes en la porcinaza son muy susceptibles a temperaturas superiores a
30ºC y pH cercano a 4 (Nuñez et al., 1987); estos mismos autores encontraron que a 35ºC y
pH próximo a 4, se inactivan casi todos los huevos de parásitos, a 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).
13
Otros agentes contaminantes eliminados en la porcinaza pueden ser considerados como
riesgo potencial para la salud, tales como: toxinas microbiales, arsenicales, antibióticos,
fármacos, hormonas, coccidiostatos, metales pesados y elementos traza, antihelmínticos y
nitrofuranos, que deben ser evaluados críticamente antes de que el estiércol sea utilizado
como alimento (Alvarez y Gutiérrez-Vázquez, 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 antimicrobiana (Zhou 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 sub terapéuticas. Algunos genes enriquecidos tales
como: aminoglucosido O-fosfotransferasas, confieren resistencia 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).
2.1.5. Alternativas de procesamiento de la porcinaza.
Según la Guía de Mejores Técnicas Disponibles del Sector Porcino (2010), ciertos procesos
de tratamiento del estiércol permiten beneficios ambientales como la eliminación de olores,
la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero, la estabilización del contenido
de nutrientes del estiércol, así como la reducción de patógenos. Las tasas de disminución de
patógenos en el estiércol dependen del manejo y las condiciones de almacenamiento
(Nicholson et al., 2005). Una variedad de factores físicos (temperatura, desecación)
químicos (pH, enzimas) y biológicos (actividad microbiológica) pueden influenciar la
14
persistencia de bacterias, virus y parásitos en los diferentes sistemas de manejo y
tratamiento de estiércol animal (Sobsey et al., 2006).
Una forma de mejorar el manejo de las excretas y evitar la pérdida de nutrientes es separar
el estiércol fresco en sus fracciones sólida y líquida (Capulín et al., 2001). Se considera que
la porcinaza es líquida cuando su contenido de sólidos es menor del 10%, y se considera
sólida cuando es mayor al 10% (Tabbara, 2003). Según Pain y Menzi (2011), la diferencia
entre un estiércol líquido y uno sólido radica en que la fracción líquida fluye por gravedad,
puede bombearse pero no puede apilarse, y viceversa. Existen diferentes sistemas de
separación como por ejemplo, la decantación estática o natural (figura 1), la separación
mecánica (figura 2) por tamices y filtros, tratamientos biológicos y ósmosis inversa
(Pereira, 2005). Aunque existen otros sistemas como la centrifugación, la floculación, o la
precipitación química; debe tenerse muy claro que dependiendo de la selección del sistema
de separado la transferencia de nutrientes entre la fracción sólida y la líquida variará
(Møller et al., 2007). Otra consideración importante es el tiempo de separación, al respecto
Zhu et al. (2000) en un estudio de laboratorio revelaron los cambios dinámicos de sólidos
en la porcinaza durante el almacenamiento con el fin de determinar el mejor momento para
la separación sólido-líquido. Los datos mostraron que la separación debe llevarse a cabo
dentro de los 10 días después de la excreción para tamaños de partícula igual o superior a
0,5 mm y un plazo de cinco días para tamaños de partículas menores a 0,5 mm. Después de
los primeros 10 días de almacenamiento, los sólidos suspendidos totales tienden a
descomponerse a una tasa mayor, reduciendo así la eficiencia de separación. Una vez que
los sólidos se disuelven, la separación sólido líquido se hace difícil y la eficiencia de
separación de los separadores mecánicos se reduce drásticamente.
15
Figura 1. Separación natural de la fracción sólida y líquida de la porcinaza, utilizando un
serpentín (Grupo de Investigación en Biología de la Producción Pecuaria).
Figura 2. Separación mecánica de la fracción sólida y líquida de la porcinaza (Grupo de
Investigación en Biología de la Producción Pecuaria).
Cuando se usa la porcinaza líquida, se pueden obtener algunos beneficios como elemento
mejorador de las condiciones del suelo, disminución en el consumo de agroquímicos, y
aprovechamiento de una fuente de energía renovable como el biogás. La fracción sólida se
puede utilizar para la elaboración de sustratos, alimentación de peces y bovinos, y para la
producción de abono (Oliveira, 1993). El uso de porcinaza ensilada como fuente
16
alternativa de alimentación de rumiantes puede ayudar a mitigar los elevados costos de
producción que generan los altos precios actuales de alimentos concentrados, y ayudaría en
gran medida a su adecuada disposición (Estrada, 2011).
Independientemente de la fracción de porcinaza considerada, su utilización está limitada
por las autoridades sanitarias con base en su posible riesgo contaminante (ICA, 2007a).
Como lo menciona Kumar et al. (2013), la materia orgánica presente en las excretas se
descompone y consume el oxígeno disuelto en el agua, afectando la supervivencia de los
peces así como otras formas de vida acuáticas; los nutrientes del estiércol pueden causar
eutrofización de las aguas alterando los ecosistemas locales; la presencia de grandes
cantidades de nitratos en el agua de consumo representa un riesgo para la salud de animales
y humanos. El uso inadecuado de porcinaza se ha identificado como un factor importante
de riesgo ambiental para la transmisión de algunos patógenos. En algunas zonas de
Colombia, especialmente en Antioquia, acuden a modelos productivos que se identifican
con un modelo de producción pecuario “cerdos-pastos-leche”, en el que los pastos del
ganado bovino son fertilizados con porcinaza líquida; 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). Algunos autores han observado que el uso de
las excretas sin tratamiento aumenta los riesgos a través del reciclaje de los
microorganismos patógenos y otros contaminantes (Martinez-Gamba et al., 2001). Para la
elección del sistema de tratamiento de la porcinaza, la eficacia para eliminar los nuevos
contaminantes emergentes (antibióticos, moléculas de estrógeno, etc.), también ha de
tenerse en cuenta, pero para eso se necesitan datos de investigación (Bernet y Béline,
2009).
La porcinaza se ha convertido en algunos sitios, en un gran contaminante no solo por su
17
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 para la eliminación de estos
“desechos”, aumentando así la posibilidad de contaminación de dichas fuentes de agua
(Asociación Colombiana de 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 sub producto 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).
El reciclaje de porcinaza para la alimentación animal ayuda a reducir la contaminación del
medio ambiente causada 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 (Martinez-Gamba et
al., 2001).
En Colombia, en las granjas porcícolas tecnificadas, la porcinaza fresca se somete a
diferentes procesos de tratamiento antes de su disposición final; la fracción líquida de la
porcinaza se usa en biodigestores anaerobios y en tanques estercoleros, mientras que para el
ensilado, el secado, el lombricompostaje, y la harina de lombriz, usan la fracción sólida. 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.
18
2.2. Porcinaza.
2.2.1. Definición.
La porcinaza puede definirse como un material que se compone integralmente de materia
fecal y orina, residuos de cama, restos de alimento, agua de lavado, y secreciones nasales,
la garganta, la vagina, la glándula mamaria, la piel, así como sangre y placenta (Pell, 1997).
Muchos de los ingredientes alimenticios de la porcinaza conservan su forma original,
mientras otros son transformados producto de la actividad metabólica de las bacterias en el
tracto digestivo, así como por la acción enzimática de los jugos digestivos. Los sólidos
totales y el contenido orgánico del estiércol dependen del tipo de alimentación y
particularmente de las condiciones ambientales, las cuales influyen en la cantidad de agua
consumida (CORANTIOQUIA, 2003). La orina representa aproximadamente el 45% de la
porcinaza, y las heces fecales el 55%. El contenido de humedad es alrededor del 88%, y el
contenido de materia seca es del 12%. El pH varía entre 6.0 y 8.0, siendo más neutro
mientras más fresca sea la porcinaza; la temperatura de la porcinaza fresca al momento de
su expulsión es la misma que la del cuerpo del cerdo, poco después alcanza la temperatura
del piso y de la instalación (Castrillón et al., 2004).
2.2.2. Usos de la porcinaza.
La porcinaza es un recurso con alto potencial de utilización como ingrediente en
alimentación animal, especialmente en rumiantes, debido a su bajo costo, su elevado
contenido en materia orgánica y buenos niveles de proteína cruda, con la ventaja adicional
de ser una materia prima que se encuentra disponible durante todo el año (González et al.,
2010). Existen diferentes reportes en los que se hace mención de la utilización de porcinaza
como ingrediente en la alimentación de rumiantes; Gutiérrez-Vázquez y Preston (1995)
proponen una dieta mixta compuesta de porcinaza fresca, melaza y rastrojo de cereales,
para el engorde de novillos para obtener ganancias de peso de hasta 1 kg por día; Álvarez y
Gutiérrez-Vázquez (2001), alimentaron toretes con porcinaza fresca de 30% de materia
19
seca, melaza de caña y un cereal (sorgo o maíz), con ganancias de peso diarias de 0,92-0,94
kg, siendo más económica en cuanto a costos de producción la utilización de maíz respecto
al sorgo; los mismos autores determinaron en su estudio que se requiere de la porcinaza de
10 cerdos para alimentar un bovino diariamente. Es económicamente viable incorporar
porcinaza en la dieta de rumiantes sin que represente un riego sanitario para los animales, y
lograr ganancias de peso equivalentes a otras dietas comerciales (Padilla et al., 2000).
Según Rojas y Ojeda (2002), la porcinaza puede incorporarse en ceba de bovinos en
condiciones de confinamiento sustituyendo hasta un 30% de los subproductos del
procesamiento agroindustrial de cereales, como el afrechillo de trigo, sin alterar la respuesta
animal. Estudios más recientes como el de Estrada (2011), demuestran que la utilización de
porcinaza ensilada con caña de azúcar integral molida permite mantener las curvas de
producción en bovinos productores de leche, conservando su estatus sanitario.
Generalmente, las excretas animales son utilizadas como elemento mejorador de la
estructura y fertilidad de los suelos, ya que es una fuente rica en nutrientes orgánicos e
inorgánicos como el nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio, magnesio, cloro, cobre,
hierro, boro, manganeso, molibdeno y zinc. El Departamento de Agricultura de los Estados
Unidos (USDA, por su denominación en inglés United States Department of Agriculture) y
la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por su denominación en inglés Environmental
Protection Agency) del mismo país, reconocen que la aplicación al suelo es el mejor
método de utilización de excretas animales; sin embargo, es necesario que su uso este
basado en un plan técnico de fertilización (Kumar et al., 2013). En este mismo sentido, la
Guía de Mejores Técnicas Disponibles del Sector Porcino (2010), documento avalado para
su utilización en toda la Unión Europea, precisa que la mejor forma de utilización de la
porcinaza es la aplicación al suelo sin ningún tipo de tratamiento previo.
Otra forma de utilización de la porcinaza es la producción de energía renovable, lo cual es
posible gracias a la implementación de sistemas de digestión anaerobia que logran
recuperar energía en forma de biogás (metano) (Xie et al., 2011). El potencial energético de
la producción de biogás como fuente de energía renovable puede contribuir a reducir el
20
agotamiento de las reservas de combustibles fósiles; éste puede ser utilizado como fuente
de calor, y como insumo para la transformación en energía eléctrica; además presenta una
ventaja sobre otras alternativas de energía renovable, al permitir utilizar la misma red del
gas natural (Holm-Nielsen et al., 2009); adicionalmente, los porcicultores pueden obtener
beneficios adicionales como la obtención de créditos de carbono (Kunz et al., 2009). El
biogás típicamente está compuesto por metano (60%), dióxido de carbono (40%), vapor de
agua y trazas de amonio y sulfuro de hidrógeno (Wilkie, 2005). El principal reto en la
producción de biogás es desarrollar diseños de biodigestores económicos, que puedan
utilizarse masivamente con materiales locales, con construcciones adaptadas a las
condiciones del lugar y que no necesiten una supervisión continua para su correcta
operación (Chao et al., 2011).
2.3. Normatividad sobre el uso de porcinaza.
2.3.1. Normatividad en Colombia.
En Colombia, y según el Documento CONPES 3845 (2007), que establece la política
nacional de sanidad e inocuidad para la cadena porcícola, los principales agentes
infecciosos que afectan la especie porcina en el país, corresponden a Peste Porcina Clásica,
Salmonella spp., Virus del Síndrome Reproductivo y Respiratorio Porcino (PRRS),
Circovirus porcino Tipo 2, Haemophilus parasuis, Streptococus suis Tipo 2, Mycoplasma
hyopneumoniae, Lawsonia intracellularis, virus de la Influenza Porcina, Actinobacillus,
pleuropneumoniae, entre otras. Una gran proporción de estos microorganismos así como
otros que no están listados pueden estar presentes en la porcinaza y por lo tanto condicionar
su uso si no se aplica ningún tratamiento de control o eliminación de patógenos.
Un inadecuado manejo de los residuos producto de las actividades porcícolas, puede
ocasionar un fuerte impacto en las condiciones medioambientales de la zona. Por eso, el
productor debe tener una autorización escrita para la disposición de residuos sólidos y
líquidos aprobados por la autoridad ambiental competente. De igual manera, es necesario
21
considerar las recomendaciones ambientales para el manejo adecuado de la porcinaza
sólida y líquida, documentándolo en un plan de manejo de la misma, el cual evalúe si las
prácticas realizadas no afectan la sanidad de la finca y su entorno (ICA, 2011).
En el año de 1974 se publicó el Decreto 2811 por el cual se dictó el Código Nacional de
Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Este decreto pretende
la preservación y restauración del medio ambiente y de todos los recursos naturales que lo
componen, aplicando las medidas correspondientes para evitar su pérdida y contaminación.
Se entiende por contaminante cualquier elemento, combinación de elementos, o forma de
energía que actual o potencialmente pueda producir alteración ambiental (artículo 8),
incluyendo la acumulación o disposición inadecuada de residuos, así como la eutrofización
de las aguas. En este sentido, puede entenderse entonces que la porcinaza puede actuar
como contaminante ambiental y por tanto es necesario tomar las medidas de tratamiento y
estabilización necesarias previas a su uso, o cualquier acción para que aun sin tratamiento
no tenga efectos deletéreos sobre el ambiente. Según el mismo decreto, el aprovechamiento
de los suelos deberá efectuarse manteniendo su integridad física y su capacidad productora;
las personas que realicen actividades agrícolas, pecuarias, forestales o de infraestructura,
que afecten o puedan afectar los suelos, están obligadas a llevar a cabo las prácticas de
conservación y recuperación que se determinen de acuerdo con las características
regionales (artículos 179 y 180).
Debido a que la porcinaza puede manejarse tanto en su fracción líquida como en su
fracción sólida, y que en mayor medida es utilizada como biofertilizante de campos, debe
tenerse conocimiento sobre la legislación ambiental que se debe cumplir. Así por ejemplo,
el Decreto 1541 (1978) del Ministerio de Agricultura de la República de Colombia, en su
artículo 211, prohíbe verter, sin tratamiento, residuos sólidos, líquidos o gaseosos, que
puedan contaminar o eutrofizar las aguas, causar daño o poner en peligro la salud humana o
el normal desarrollo de la flora o fauna, o impedir u obstaculizar su empleo para otros usos.
La denominada Ley Sanitaria o Ley 9 (1979) en su artículo 40, menciona que es el
Ministerio de Salud quien reglamenta todo lo relacionado con el manejo y disposición de
22
excretas de origen animal; así mismo este Ministerio se encarga de fijar las normas de
emisión de sustancias contaminantes en el aire (artículos 41, 42 y 44). Aunque en el tema
de la porcinaza se han realizado grandes esfuerzos para evitar la contaminación de aguas y
suelos, se debe prestar gran atención a la contaminación aérea sobre todo por la emisión de
gases de efecto invernadero.
Según la Resolución 2640 (2007a) del ICA, toda granja destinada a la producción de
porcinos deberá contar con una zona de tratamiento de residuos sólidos y líquidos (artículo
8), que funcione basado en un plan de manejo conforme a la normatividad ambiental
vigente (artículo 11). Es importante señalar que según el artículo 24 del Decreto 3930
(2010), está prohibido los vertimientos sin tratar, o vertimientos que alteren las
características existentes en un cuerpo de agua que lo hacen apto para consumo humano y
doméstico, preservación de flora y fauna, agrícola, pecuario, recreativo, industrial, entre
otros. Algunos parámetros han sido identificados como claves a la hora de establecer la
calidad de las aguas según sus diferentes usos, estos incluyen según el Decreto 1594 (1984)
el amoníaco, nitritos y nitratos, pH, temperatura, coliformes totales y fecales, demanda
bioquímica de oxígeno a cinco (5) días (artículos 38 a 43).
Aunque se recomienda la separación de las fracciones sólida y líquida de la porcinaza, no
es un proceso obligatorio. Los sólidos separados son más estables que el estiércol líquido
durante el almacenamiento y la aplicación al terreno. Fracciones sólidas con contenidos de
materia seca inferiores al 30% (humedad superior al 70%) son de manejo muy difícil y
generalmente es necesario someterlas a un proceso de secado antes de poder manipularlas
propiamente como sólidos. El material sólido producto de la separación puede tener uso en
la alimentación de rumiantes y peces o mercadearlas ya sea seca o procesada para utilizarla
como abono o enmienda en suelos. Al someter la porcinaza líquida tal como se produce a la
separación de sólidos, se obtiene una nueva fracción líquida que es más fácil de bombear,
especialmente cuando se trata de distancias y diferencias de altura de consideración,
reduciendo el taponamiento de tuberías. La separación de sólidos puede hacerse mediante
procesos biológicos, químicos o mecánicos. En efluentes pecuarios generalmente se utilizan
23
procesos mecánicos tales como: tanques de sedimentación, separadores de malla inclinada
estática, mallas vibradoras, separadores con base en la fuerza centrífuga, malla circular
rotativa, correa plana, etc (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial et al.,
2002).
Para el tratamiento de la porcinaza se recomiendan diferentes sistemas como los tanques
estercoleros, digestión anaerobia, ensilaje, compostaje y lombricompostaje. Para la
digestión anaerobia puede hacerse uso de un biodigestor que además de la estabilización de
la materia orgánica permite la producción de biogás (Ministerio de Ambiente Vivienda y
Desarrollo Territorial et al., 2002).
Según la NTC 5167 (2004), todo abono cuyo origen sea materia orgánica fresca debe ser
sometido a procesos de transformación que aseguren su estabilización agronómica. Para
materiales de origen animal como la porcinaza, el contenido de humedad debe ser máximo
de 20% y el pH debe permanecer en un rango de 4 a 9, el N1, P2O5 y K2O se deben declarar
si cada uno es mayor de 1%, la capacidad de intercambio catiónico mínimo 30 cmol (+) kg
(meq/100g), capacidad de retención de humedad de mínimo su propio peso. Los
fertilizantes y acondicionadores orgánicos, deberán demostrar que no superan los siguientes
niveles máximos de microorganismos patógenos: Salmonella sp, ausente en 25 g de
producto final; Enterobacterias totales, menos de 1000 UFC/g de producto final.
Finalmente, si el producto presenta contenidos de microorganismos benéficos, debe
declararse el recuento de microorganismos mesófilos aerobios, mohos y levaduras. Frente a
los procesos de fertilización con porcinaza se requiere conocer el contenido de nutrientes de
la porcinaza, conocimiento de los requerimientos nutricionales del cultivo y un análisis de
suelos. Para las condiciones de Colombia, la recomendación general es que la dosificación
de materiales orgánicos tenga como base el aporte de nitrógeno que hace el material
(Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial et al., 2002)
En cuanto a la legislación colombiana referente al uso de la porcinaza como suplemento en
la alimentación de animales (como los rumiantes) se pueden encontrar las siguientes
24
regulaciones: la Resolución 2640 (2007a) del ICA, menciona que cuando en la industria
porcina se utilicen subproductos de la industria alimenticia, productos y subproductos de
cosecha se debe garantizar que no representen riesgos para la salud de los animales y para
la inocuidad de los productos que de estos se obtengan (artículo 14). Este decreto aplica
para la porcinaza si se entiende esta como un subproducto de la industria alimenticia. En el
caso de Las Buenas Prácticas Ganaderas en la Producción de Leche (2011a) del ICA, se
menciona que tomando en consideración el riesgo que representan para la inocuidad de la
leche, la salud de los animales y la proliferación de plagas en la finca, no se debe utilizar en
la alimentación de los bovinos, gallinaza, pollinaza, ni porcinaza. En esta guía se hace
mención de manera directa a la prohibición de usar la porcinaza en la alimentación de
ganado lechero, pero no específica para ganado de carne. Sin embargo, a pesar de esta
prohibición, en la Guía Ambiental para el Subsector Porcícola (2002), se menciona que uno
de los sistemas de tratamiento de la porcinaza y que permite su almacenamiento por un
periodo mayor de tiempo es el ensilaje. La porcinaza se puede ensilar con cualquier tipo de
forraje, frutas, etc. El producto final es muy aceptado por los animales, se pierden pocos
nutrientes y se tiene un buen control de los agentes patógenos. En vacas de leche, la
porcinaza seca se puede utilizar en una mezcla de 70% de porcinaza, 20% de melaza, 10%
de subproducto de molinería y premezcla de minerales y vitaminas.
Tal como se menciona en ICA (2011a), no se debe alimentar a los bovinos con proteína de
origen de rumiante, debido al riesgo que representa como factor de trasmisión de la
Encefalopatía Espongiforme Bovina (EEB), o enfermedad de las vacas locas, enunciado
que se confirma legalmente por la Resolución 991 (2001) en su artículo 1, que prohíbe el
uso de harinas de carne, de sangre, de hueso vaporizadas, de carne y hueso y de despojos de
mamíferos nacionales o importadas, en la formulación de alimentos, sales mineralizadas
para rumiantes y en la elaboración de abonos o fertilizantes. La Resolución 2341 (2007b)
indica que como una buena práctica para la alimentación animal, todos los predios
dedicados a la producción bovina y bufalina no podrán emplear alimentos y suplementos
alimenticios que contengan harinas de carne, sangre y hueso vaporizado, de carne y hueso y
despojos de mamíferos, de acuerdo con la reglamentación del ICA vigente, además indica
25
que todos los alimentos, suplementos alimenticios y sales mineralizadas utilizadas en la
alimentación bovina y bufalina, deben contar con registro ICA (artículo 14). Salvo que se
entienda que la porcinaza es considerada como un despojo, lo cual no está especificado en
la reglamentación, estas resoluciones no prohíben el uso de la porcinaza en la alimentación
bovina, además, en el caso que se justificara la prohibición por la posible presencia de
algunos de estos materiales indeseados en los alimentos de los cerdos, y que por lo tanto
pudieran ser excretadas de manera intacta por los mismos, valdría la pena aclarar este
asunto con el ente regulador, ya que tal como lo especifica la Resolución 2028 (2002), y
mediante la cual se establecen los requisitos para el registro de productores de harinas de
origen animal, es responsabilidad del Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) proteger la
sanidad agropecuaria del país con el fin de prevenir la introducción y propagación de
enfermedades que puedan afectar la ganadería nacional y ejercer el control técnico de los
insumos pecuarios que se importen, produzcan, comercialicen y utilicen en el territorio
nacional, para minimizar los riesgos para la salud humana, la sanidad animal y el medio
ambiente. Además se menciona que las plantas dedicadas a la producción de harinas de
carne, de sangre, de hueso vaporizadas, de carne y hueso y de despojos de mamíferos,
deben contar con equipos que garanticen temperaturas de 133°C, presiones de 3 bares (43.5
lb de presión por pulgada cuadrada PSI) por lo menos durante 20 minutos, o cualquier otro
procedimiento que inactive los agentes causales de la Encefalopatía Espongiforme Bovina
(artículo 7). En conclusión, sería importante invitar al ICA a que en su función de control
de los alimentos con riesgo sanitario, revisara las limitaciones legales que hoy impiden el
uso de la porcinaza como fuente de alimentación en especies como los bovinos.
2.3.2. Normatividad en distintas partes del mundo.
En Canadá, según la Canada Water Act (1985), la porcinaza se considera como un residuo
agrícola. La Environmental Management Act (1992), indica que los residuos agrícolas
pueden ser almacenados en una granja sólo si se producen o se utilizan en la misma granja
y se aplican a la tierra como un fertilizante o un acondicionador del suelo, excepto cuando
exista la posibilidad de contaminación de aguas superficiales o subterráneas. El estiércol se
26
considera un fertilizante; si el contenido de nutrientes del estiércol no es significativo,
puede ser considerado como un acondicionador del suelo cuando se aplica a las superficies
agrícolas para mejorar las características físicas del suelo. La Environment Act (1998)
especifica que ninguna persona puede aplicar estiércol al suelo de una manera o en una tasa
tal que teniendo en cuenta el cultivo a fertilizar, pueda resultar en la concentración de
nitrato residual, siendo los valores máximos permitidos 157,1 kg/ha, 101 kg/ha y 33,6
kg/ha según el tipo de suelo a aplicar. Además, ninguna persona puede aplicar estiércol a
la tierra donde los niveles de fósforo son iguales o superan 180 ppm.
La normativa CFR 40 Part 412 (United States Government), establece diferentes
parámetros para la utilización de residuos producidos por la industria animal,
específicamente por las CAFOs de su denominación en inglés “Concentrated Animal
Feeding Operations” en las cuales se incluyen las producciones porcinas. Según este
documento cada CAFO que aplique estiércol o aguas residuales al suelo debe cumplir con
un plan de manejo de nutrientes, basado en una valoración específica de campo y en una
determinación de las tasas de aplicación del estiércol según estándares técnicos para
minimizar el movimiento de nitrógeno y fósforo desde el campo a las aguas superficiales.
Además, el estiércol debe ser analizado como mínimo una vez al año para determinar el
contenido de nitrógeno y fósforo, y el suelo analizado mínimo una vez cada cinco años en
su contenido de fósforo. Los resultados de estos análisis se utilizarán en la determinación
de las tasas de aplicación. La aplicación de estiércol no debe realizarse a menos de 100 pies
de cualquier agua superficial, sin embargo esta distancia se puede reducir a 35 pies si se
dispone de un sistema de vegetación amortiguadora. Si no se cumple con estos requisitos
queda prohibida la descarga de estiércol y de aguas residuales del proceso productivo en las
aguas de los Estados Unidos.
En la Unión Europea, se entiende como técnica de referencia aquella más representativa de
las utilizadas en cada una de las fases del proceso productivo. En el tratamiento de
estiércol, se considera técnica de referencia no realizar ningún tipo de tratamiento. El
sistema de referencia considerado en la aplicación de excretas líquidas al campo consiste en
27
esparcir la porcinaza mediante sistema de plato difusor sin realizar ninguna práctica
adicional (sin enterrado). Para el estiércol sólido, se considera técnica de referencia
esparcirlo sin enterrarlo posteriormente (FEADER, 2010). Según el Reglamento 1774
(2002), el estiércol es considerado como un subproducto de origen animal, y siempre que la
autoridad competente no considere que presenta un riesgo de propagar enfermedades
transmisibles graves, se puede utilizar sin transformar como materia prima en una
instalación de biogás o de compostaje, o se puede aplicar al suelo según lo dispuesto por la
reglamentación vigente.
En cuanto a la reglamentación sobre el uso de la porcinaza en la alimentación animal, según
las Health of Animals Regulations (2012) de Canadá, en su sección 162, prohíbe la
alimentación de rumiantes con cualquier elemento que sea o que contenga proteína de
origen mamífero, debido a la posibilidad de transmisión de encefalopatías espongiformes.
Algunos materiales como proteínas de origen equino o porcino, leche y sus derivados se
excluyen de esta prohibición, así como el material prohibido que ha sido tratado de una
manera aprobada por el ente reglamentario para inactivar los agentes causantes de las
encefalopatías espongiformes transmisibles. En Brasil la Instrução Normativa 8 (2004) en
su artículo 1, prohíbe en todo el territorio nacional Brasileño la producción,
comercialización y utilización de productos destinados a la alimentación de rumiantes que
contengan en su composición proteínas y grasas de origen animal, incluyendo en esta
prohibición la gallinaza, los residuos de la ganadería porcina, así como cualquier producto
que contenga proteínas y grasas animales. Según el artículo 7 del Reglamento 999 (2001),
está prohibida la alimentación de rumiantes con proteína animal y piensos que la
contengan, salvo algunas excepciones. Estas prohibiciones no se aplicarán para la leche,
productos lácteos y calostro, huevos y ovoproductos, gelatina derivada de no rumiantes,
proteínas hidrolizadas procedentes de partes de no rumiantes y de pieles y cueros de
rumiantes, productos derivados de la sangre procedentes de no rumiantes, la alimentación
de peces con harina de sangre procedente de no rumiantes.
28
2.4. Estrategias para la mitigación de los efectos contaminantes de la
porcinaza.
La inadecuada disposición de los residuos generados en las actividades porcícolas, puede
ocasionar un serio impacto en las condiciones medioambientales de la zona. Por eso, es
necesario considerar las recomendaciones ambientales para la administración adecuada de
la porcinaza sólida y líquida, basado en un plan de manejo de la misma, el cual evalúe si las
prácticas realizadas no afectan la sanidad de la finca y su entorno (ICA, 2011a).
Existe una preocupación general por la presencia de medicamentos veterinarios en los
estiércoles, los cuales pueden causar la contaminación de aguas subterráneas y superficiales
(Boxall et al., 2003), cuyas concentraciones pueden variar desde unos pocos µg/kg hasta
varios g/kg (Thiele-Bruhn, 2003). Una preocupación adicional desde el punto de vista
sanitario, es la aparición de resistencia antibiótica en diferentes microorganismos,
promovido por el uso de medicamentos en dosis sub terapéuticas como promotores del
crecimiento (Pan et al., 2011). Sin embargo, el uso de altas concentraciones de antibióticos,
como la tetraciclina, también puede generar resistencia antibiótica a nivel fenotípico y a
nivel genético, requiriéndose mayores concentraciones mínimas inhibitorias para el control
de los microorganismos (Schwaiger et al., 2009). El uso de antibióticos en animales es un
requisito de bienestar animal y protección al consumidor, pero deben usarse con prudencia
para evitar presiones selectivas innecesarias (Holzel et al., 2010).
Algunos autores indican que en los sistemas de producción animal, se encuentran altas
concentraciones de algunos metales pesados (Cu, Zn, Pb, Cd, y Cr) tanto en el alimento
como en el estiércol, por lo que la concentración de estos elementos en los alimentos para
animales debe ser estrictamente controlada hasta donde sea posible (Cang et al., 2004). En
áreas donde se ha aplicado estiércol por muchos años es probable encontrar acumulación de
algunos metales pesados (Nicholson et al., 1999). La presencia de metales pesados aún en
trazas puede ser tóxica para la flora y fauna, afortunadamente algunos métodos físicos,
químicos y biológicos, permiten remover estos elementos de las excretas (Das et al., 2008).
29
Un método de biorremediación incluye la utilización de lombrices de tierra (Eisenia fetida),
las cuales tienen la propiedad de acumular varios metales pesados (Cu, Zn, Pb y Cd) en
forma no tóxica, cuando se exponen a materia orgánica contaminada, como la porcinaza (Li
et al., 2010).
Diferentes autores han demostrado la presencia de agentes patógenos en la porcinaza,
incluyendo bacterias, virus y parásitos, los cuales tienen el potencial de causar enfermedad
en animales y humanos (Gessel et al., 2004; Hutchison et al., 2005; Letourneau et al.,
2010). Al respecto, es importante considerar que algunos microorganismos no logran
sobrevivir por mucho tiempo por fuera del huésped, y menos, cuando las piaras gozan de
unas adecuadas condiciones de higiene y sanidad (Bolton, 2013); diferente a lo que se cree,
la utilización de porcinaza dentro de la misma granja, no incrementa el riesgo
epidemiológico para los animales (Petersen et al., 2007).
La adecuada administración del 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 y
Richards, 2008). Algunas formas de manejo de la porcinaza recomendadas para Colombia
se encuentran en la Guía Ambiental para el Subsector Porcícola (2002) del Ministerio del
Medio Ambiente y la Sociedad de Agricultores de Colombia, en la que incluyen diferentes
sistemas como el compostaje, los tanques estercoleros, los biodigestores, el
lombricompostaje, el ensilaje y los lechos de secado. Según Schultz (2007), la selección de
un sistema de tratamiento de la porcinaza se debe basar en varios factores, como el
potencial de contaminación, la necesidad de mano de obra, la tierra disponible, la
normatividad, la fiabilidad y el costo. La aplicación conjunta de distintos procesos, como
por ejemplo la adición de úrea a los estercoleros, permite una mayor inactivación de
bacterias, virus y parásitos, por efecto del amonio y el cambio de pH (Dang et al., 2011).
Para el correcto funcionamiento de cualquier proceso de tratamiento puede ser necesario la
separación de la porcinaza en su fracción sólida y líquida, cuya división facilita el manejo,
30
reduce la emisión de olores, disminuye los costos de almacenamiento, entre muchos otros
beneficios (Hjorth et al., 2010), y dependiendo de las condiciones de gestión y
conservación (Nicholson et al., 2005) también permite eliminar patógenos (McCarthy et
al., 2013).
A continuación se presentan las principales rutas de transformación de la porcinaza
utilizadas en nuestro medio:
2.4.1. Estercolero.
El estercolero es una unidad que se diseña para retener estiércol (Pittamiglio, 2004). Estos
tanques permiten que los productos sólidos se asienten y los líquidos drenen (Estrada-
Alvarez et al., 2008). Los estercoleros protegen al estiércol del proceso de transformación y
a la vez permiten la utilización integral del mismo, ya que otras formas de manejo como el
redileo, en fresco, y el establo libre no protegen el estiércol de los factores climáticos
(Salazar et al., 2002). Si éste ha sido bien diseñado, y se gestiona adecuadamente, no hay
duda de sus ventajas, tanto desde el punto de vista agronómico como de operación (Bernat,
2003). Sin embargo, Cedó (2001) menciona que la presencia de un estercolero en el interior
de la explotación no ayuda en nada al concepto de bioseguridad, pero al ser éste un
elemento de obligatoria presencia, se debe alejar lo que más se pueda de las instalaciones
teniendo en cuenta la dirección del viento al elegir su emplazamiento definitivo y vaciarlo
cuanto antes.
No debe olvidarse la evaluación de las condiciones del lugar y del suelo donde se pretende
instalar el estercolero, evitando la contaminación del agua y el impacto negativo sobre la
vida de las personas (Callejo y Díaz, 1998). El estercolero debe ser impermeabilizado,
natural o artificialmente, evitando el riesgo de filtraciones y contaminación de las aguas
superficiales y subterráneas, asegurando la recogida de lixiviados y evitando los arrastres
por agua de lluvia (figura 3 y 4) (Ruiz, 2005). Es importante que la unidad se adapte al
volumen de estiércol generado en el establecimiento y disponga de un sistema de limpieza
31
práctico de acuerdo a la maquinaria disponible en el lugar. Los diseños son variados; sin
embargo, el mejor diseño no es suficiente si no tiene en cuenta el método de limpieza. Si
las unidades no se limpian en forma periódica, pierden su utilidad (Pittamiglio, 2004).
En un estudio realizado por Cardona y Jaramillo (2008), donde se evaluaron los residuales
de 36 granjas porcinas ubicadas en el eje cafetero de Colombia, se encontró que el 43% de
las fincas evaluadas utiliza tanques estercoleros para recolectar la fracción líquida de la
porcinaza; estos tanques presentaban una capacidad entre 3000 a 5000 litros, donde no solo
se recoge la excreta de la explotación porcina, sino que en la mayoría de los casos, recoge
la excreta bovina proveniente del lavado de establos para ordeño o cebas estabuladas, para
luego ser utilizada en la fertilización de los pastos.
Figura 3. Tanque estercolero en granja porcícola (Grupo de Investigación en Biología de la
Producción Pecuaria).
32
Figura 4. Tanque estercolero usado en la presente investigación (Grupo de Investigación
en Biología de la Producción Pecuaria).
2.4.2. Biodigestor.
Un biodigestor es la aplicación tecnológica de la 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 paso
de porcinaza líquida por el biodigestor genera un efluente rico en nutrientes que puede
utilizarse en suelos como fertilizante orgánico (Girard et al., 2013). Además, este proceso
permite modificar, en parte, la biodisponibilidad de algunos metales pesados como el zinc y
el cobre, reduciendo la posibilidad de contaminación con estos elementos (Cestonaro do
Amaral et al., 2014). Los biodigestores también permiten el control de agentes patógenos
(Cao et al., 2013; Huong et al., 2014), pero su eficiencia depende de una adecuada dilución
de la porcinaza, y de un tiempo de retención hidráulica (TRH) o tiempo promedio que la
materia prima se mantiene dentro del biodigestor, que no sea muy corto, para evitar que las
bacterias metanogénicas del digestor se expulsen a una tasa mayor de la que pueden
reproducirse (Olugasa et al., 2014).
33
Para que las bacterias aseguren su ciclo biológico en el proceso de biodigestión es necesario
que cuenten con las condiciones adecuadas, como un rango de pH óptimo (7,0-7,2), para
alcanzar la mayor eficiencia en la fermentación anaeróbica de la materia orgánica, aunque
el proceso de digestión bacteriana produce biogás a valores de pH entre 6,6 y 7,6
(McCarthy, 1964); un equilibrio en la relación carbono/nitrógeno en las excretas, siendo el
carbono el elemento que las bacterias convierten en metano (CH4), y el nitrógeno el
elemento utilizado para la multiplicación bacteriana y como catalizador en el proceso de
producción de biogás (Persson et al., 1979); la tasa de fermentación anaeróbica de los
sólidos orgánicos y su conversión parcial en biogás, están directamente relacionadas con la
temperatura interna de operación. Aunque el proceso se lleva a cabo en un amplio rango de
temperaturas, desde 15-60°C, la mayor eficiencia de conversión se obtiene en los rangos de
temperatura mesofílico (30-40°C) y termofílico (55-60°C); si se requiere la producción
diaria de biogás, con esta misma frecuencia debe suministrarse estiércol al biodigestor; la
calidad del efluente obtenido de la biodigestión del estiércol varía de acuerdo con la
cantidad de sólidos sedimentables totales contenidos en ésta, ya que estos sólidos son los
que sirven de alimento a los microorganismos responsables de la biodigestión. Para lograr
mayor eficiencia en el proceso de biodigestión y tener un abono más rico en nutrientes, es
necesario que la excreta líquida contenga mínimo 12% de sólidos totales ó 2500 mg/L de
sólidos sedimentables; el tiempo de retención, suficiente para la digestión anaeróbica más
eficiente de la materia orgánica de las excretas, es de 50 días. A un tiempo corto de
retención se produce mayor cantidad de biogás, pero un residuo fertilizante de baja calidad
por haber sido parcialmente digerido. Pero para tiempos largos de retención se obtendrá un
rendimiento bajo de biogás, pero con un efluente más degradado y con excelentes
características como fuente de nutrientes; para que el proceso de digestión se lleve a cabo
en forma eficiente, el tanque de fermentación debe estar herméticamente cerrado (Botero y
Preston, 1987; Soria et al., 2001).
Este proceso de biodigestión anaerobia es usado con éxito en el tratamiento de residuos
municipales, industriales y estiércol de animales, además muchos de los beneficios se
trasladan directamente a beneficios prácticos y económicos que contribuyen en el tiempo a
34
la sostenibilidad. Se optimiza el material orgánico utilizado, ya que se captan todos los
productos y subproductos (gases y líquidos con sólidos disueltos) generados en la
degradación, por lo cual existe poca pérdida de elementos nutritivos (Soria et al., 2001),
existen además otros beneficios como la reducción de la emisión de los gases de efecto
invernadero (Casas et al., 2009), remoción de malos olores y estabilización del estiércol,
permitiendo un almacenamiento por largos periodos de manera sencilla; se destruyen
microorganismos patógenos (Wilkie, 2005), huevos de parásitos y semillas de malezas
contenidos en las excretas frescas, quedando el fertilizante residual libre de tales gérmenes
y plantas indeseables (Botero y Preston, 1987).
El potencial energético de la producción de biogás como fuente de energía renovable puede
contribuir a reducir el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles (Holm-Nielsen et
al., 2009). 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 o calorífica (Casas et al., 2009).
Según Samayoa et al. (2012), existen diferentes tipos de sistemas de biodigestión
anaerobia:
Sistemas continuos: el afluente es constante, los tiempos de retención no son muy altos.
Los tiempos en que se retiene la materia orgánica y el agua residual dentro del
biodigestor dependerán del diseño. En esta clasificación caben diferentes sistemas de
biodigestión, los más utilizados para el tratamiento de porcinaza son los de tipo tubular
o taiwanés por su bajo costo de fabricación y operación, son fabricados en polietileno,
cuentan con tuberías de entrada y salida, y tienen una vida útil de 10-15 años (figura 5).
Sistemas discontinuos: se cargan una sola vez en forma total, y la descarga se hace una
vez ha dejado de producir biogás. La materia orgánica se mantiene por tiempos
prolongados.
Sistemas de dos etapas: consta de dos biodigestores en serie, en el primero se aplican
elevados tiempos de retención y resultado de ésto se desarrolla la hidrólisis y la etapa
35
acidogénica de la materia orgánica. Una vez terminado este proceso, el efluente es
trasladado a un segundo biodigestor con tiempos de retención bajos, este último se
encarga de terminar el proceso de descomposición (etapa metanogénica) y producir el
biogás.
Figura 5. Biodigestor anaerobio de flujo continuo (Grupo de Investigación en Biología de
la Producción Pecuaria).
2.4.3. Secado.
El estiércol seco, aquel que es secado al sol, se define típicamente como el que tiene un
contenido de humedad inferior al 30% (Beck, 2003). El secado al aire libre de la excreta es
la forma más fácil de incorporarla en la ración del ganado, es fácil de almacenar, pero tiene
un potencial muy alto para la pérdida de nitrógeno y energía (Amado, 2010), pudiendo
perderse en algunos casos alrededor de un 50% del nitrógeno (Campero, 2009), presenta el
inconveniente de necesitar gran cantidad de espacio para su procesamiento (figura 6)
(Salazar y Cuarón, 1997), así como el pulverizado del material, debido a la formación de
terrones (Arndt et al., 1979). Con el estiércol seco pueden desaparecer muchos problemas
sanitarios eliminando gran cantidad de agentes patógenos, convirtiéndose en una materia
36
más estable y relativamente inodora (figura 7) (Hart, 1964; Salazar y Cuarón, 1997).
Este tipo de estiércol es usado con frecuencia como fertilizante de cultivos (Wanapat et al.,
2010), es muy aceptado por los agricultores y es perfectamente susceptible a distintos
tratamientos en la granja o en plantas especializadas, como el compostaje, producción de
energía eléctrica mediante incineración, biodigestión, entre otras (Vásquez, 2003).
Se ha encontrado que el proceso de secado de la porcinaza al sol, se hace más eficiente
cuando se mezcla con algún tipo de rastrojo de gramíneas, lo que permite aumentar el
volumen, la superficie de aireación, y por lo tanto un secado más rápido al facilitar el
proceso de evaporación, con mayor reducción de microorganismos patógenos, y sin
pérdidas importantes de nitrógeno (García, 2000).
Figura 6. Lecho de secado en granja porcícola (Grupo de Investigación en Biología de la
Producción Pecuaria)
37
Figura 7. Lecho de secado en la presente investigación (Grupo de Investigación en
Biología de la Producción Pecuaria)
2.4.4. Lombricompostaje y harina de lombriz.
El lombricompostaje o vermicompostaje es la biooxidación y la estabilización de la materia
orgánica que implica la acción conjunta de las lombrices y microorganismos (Domínguez,
2004). 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 (figura 8)
(Domínguez et al., 2010).
Las lombrices son capaces de consumir hasta el doble de su peso por día (Walpola y
Wanniarachchi, 2009), y el producto que se obtiene del proceso de transformación es
denominado lombricompost, el cual es muy diferente del original, principalmente debido a
la mayor descomposición y humificación (Atiyeh et al., 2002). Comparado con el material
inicial, el lombricompost tiene menos sales solubles, mayor capacidad de intercambio
catiónico, mayor disponibilidad de nutrientes y un incremento en el contenido de ácido
húmico total (Albanell et al., 1988), así como niveles reducidos de contaminantes (Ndegwa
38
y Thompson, 2001).
De las más de 4.000 especies de lombrices de tierra, sólo la mitad de una docena se utiliza
para lombricompostaje en todo el mundo. La especie de lombriz utilizada con mayor
frecuencia para este propósito es Eisenia fetida, conocida comúnmente como lombriz roja
de California (Sherman, 2013). En un estudio realizado por Méndez et al. (2005), las
lombrices Rojas de California comparadas con las nativas Helodrillus foetidus (México)
tuvieron mejores medidas de producción al necesitar menor cantidad de porcinaza para
producir el mismo volumen de lombricompost, siendo por lo tanto más eficientes en el
índice de transformación que las nativas. La calidad del compost de lombrices debe ser
conocida a fin que el mismo sea usado en forma adecuada como un abono orgánico
(Castillo et al., 2000).
Las lombrices reducen en gran medida los agentes patógenos de los biosólidos durante
lombricompostaje, permitiendo una reducción significativa de coliformes fecales,
Salmonella spp., virus entéricos y huevos de helmintos (Eastman et al., 2001). En general,
el paso del estiércol a través del intestino de Eisenia fetida puede causar mortalidad de la
población total de coliformes. Este proceso es probablemente el principal factor implicado
en la reducción observada en este grupo de bacterias durante el lombricompostaje de
estiércol, sin embargo, la eliminación de coliformes sólo es eficaz a dosis bajas de estiércol
(Monroy et al., 2009). En el empleo de lombricompuesto ó harina elaborada con lombriz de
tierra (géneros Eisenia, Lumbricus, Diplocardia y otros), es necesario considerar el riesgo
de transmisión, especialmente a cerdos, del nemátodo pulmonar Metastrongylus spp., del
cual dichas lombrices son hospederos intermediarios; además, los huevos de Ascaris suum
ingeridos por la lombriz de tierra, pueden eclosionar y las larvas (L3) del nematodo,
permanecer infectante en sus tejidos, lo cual haría a estas lombrices, hospederos paratenicos
(Taylor et al., 2007). Algunos autores han sugerido que las lombrices pueden actuar como
vectores de algunas micobacterias por lo que deben ser consideradas en planes de control
de enfermedades causadas por estos microorganismos (Fischer et al., 2003).
39
Figura 8. Lechos de madera para lombricompostaje (Grupo de Investigación en Biología
de la Producción Pecuaria)
La lombriz se nutre de todo tipo de desechos orgánicos, el alimento estará listo una vez que
su pH se encuentre entre 6,0 y 8,5, no tenga olores desagradables, la temperatura esté
estabilizada y tenga una humedad entre 70 y 80% (Sales, 1996). El estiércol es tal vez la
mejor de las materias primas para el lombricompostaje, debido a su alta tasa de nitrógeno y
consecuente descomposición rápida por parte de los microorganismos, teniendo la
precaución de estabilizar los sólidos antes de comenzar el proceso para prevenir el
sobrecalentamiento (McClintock, 2004). Aunque existen en la actualidad varias alternativas
para reciclar los residuos sólidos de porcinos, la opción de utilizar las lombrices de tierra
para convertir estos desechos contaminantes del medio ambiente en abono orgánico de gran
calidad para fertilizar suelos, es una de las más económicas y fáciles de llevar a cabo
(figura 9) (García et al., 1996).
40
Figura 9. Lombricompost al término de 90 días (Grupo de Investigación en Biología de la
Producción Pecuaria)
Las lombrices por su alta tasa reproductiva proveen de carne que puede ser transformada en
harina, que puede utilizarse tanto en alimentación animal como humana (Boulogne et al.,
2008). Las lombrices (Eisenia foetida), son de interés nutricional por presentar elementos
como Na, K, Ca, Fe, Mg, Zn, Cu, Mn, Li y P (Vielma et al., 2008), vitaminas, ácidos
grasos esenciales como el linoleico y araquidónico y >60% p/p en base seca de proteínas
(Vielma et al., 2003). El contenido nutricional de la harina de lombriz ha llegado incluso a
su utilización como medio de cultivo hidrolizado para el crecimiento de microorganismos
de interés clínico (Vielma et al., 2012). La humedad mínima que alcanza la harina de
lombriz se presenta por un equilibrio con humedad del ambiente donde se prepara, con
rangos de 8,9% a 28,5% (Sales, 1996), sin embargo, para que se produzca una adecuada
reducción de microorganismos patógenos es necesario que la humedad esté por debajo del
13,5% (Vielma et al., 2008).
El proceso de preparación de harina de lombriz puede hacerse como es descrito en Vielma
et al. (2008), donde las lombrices retiradas del lombricompost, se lavan con agua hasta
eliminar toda suciedad (figura 10); posteriormente se sacrifican mediante shock osmótico
por inmersión en NaCl al 4%, se realiza un nuevo lavado con agua para retirar restos de
41
NaCl y se secan en estufa a 60ºC hasta obtener una humedad menor de 13,5% (figura 11).
Finalmente se hace el molido utilizando una máquina o alguna técnica manual que permita
tener un producto final fino y homogéneo.
Figura 10. Lavado de lombrices para la preparación de harina (Grupo de Investigación en
Biología de la Producción Pecuaria)
Figura 11. Secado de lombrices en estufa a 60ºC para la preparación de harina (Grupo de
Investigación en Biología de la Producción Pecuaria).
42
2.4.5. Ensilaje.
El ensilado es un método de conservación de forrajes. Se basa en la capacidad de las
bacterias ácido lácticas (BAL) para convertir carbohidratos hidrosolubles en ácidos
orgánicos (Silveira y Franco, 2006). 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., 2006).
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., 2004).
Existen básicamente tres tipos de ensilajes, a) por fermentación, cuando por acción de BAL
se inhiben microorganismos indeseables en el forraje, adicionando en caso de ser necesario,
aditivos para aumentar los azúcares requeridos en la fermentación; b) por fermentación
parcial y acidificación, cuando la fermentación producida por los microorganismos no se
completa y el pH final está entre 4,5 y 5,0 producto del grupo de microorganismos que
actúa; c) por acidificación directa sin fermentación, consiste en una acidificación del forraje
hasta lograr un pH de 3,5 o inferior, cesando los procesos vitales, no se fermenta el forraje
y se considera esterilizado (Silveira y Franco, 2006).
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). Este proceso tiene como
ventajas el incremento en la aceptabilidad de los animales, baja pérdida de nutrientes, se
adapta a muchos sistemas de alimentación existentes, permite el almacenamiento, control
de patógenos, es desodorizante, utiliza la fracción sólida y líquida del estiércol (Arndt et al.,
1979). 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
43
obtenidos en el proceso de fermentación; y quien además evaluó el efecto de esta estrategia
de alimentación con relación a la generación de metano. Este mismo autor utilizó porcinaza
mezclada con caña de azúcar integral molida (CAIM), que es una fuente rica en
carbohidratos de fácil fermentación, y obtuvo un ensilaje inocuo para la alimentación de
bovinos (figuras 12 y 13). Se ha demostrado que 14 días de ensilaje de porcinaza son
suficientes para reducir en alta proporción el número de unidades formadoras de colonia de
diferentes especies de hongos (Absidia spp., Aspergillus spp., Penicillium spp., Rhizopus
spp.), sin embargo, la vulnerabilidad a las condiciones del ensilaje varía entre especies,
pudiendo ser necesario aumentar la cantidad de días de ensilaje para algunos hongos
(Serrano-Garcia et al., 2008).
Bajo condiciones adecuadas de procesamiento el ensilaje puede tener una adecuada calidad
sanitaria, pero si hay fallas durante el proceso puede permitir la persistencia de
microorganismos patógenos (Dunière et al., 2013).
Figura 12. Preparación de microsilos con porcinaza más CAIM (Grupo de Investigación en
Biología de la Producción Pecuaria)
44
Figura 13. Microsilos en proceso de fermentación con porcinaza más CAIM (Grupo de
Investigación en Biología de la Producción Pecuaria)
2.5. Agentes patógenos de importancia para la porcicultura colombiana
presentes en la porcinaza.
Relativamente poco se ha hecho para determinar la magnitud real de los patógenos
humanos y animales, incluyendo virus, bacterias, mohos, levaduras y parásitos, que
persisten en las diferentes rutas de utilización de los estiércoles animales y entran al medio
ambiente contaminando el agua, aire y suelo (Sobsey et al., 2006). Algunos de los agentes
patógenos más importantes para la porcicultura colombiana se mencionan a continuación:
2.5.1. Parvovirus Porcino (PVP).
Es un virus DNA, no encapsulado, perteneciente al género Parvovirus, subfamilia
Parvovirinae, familia Parvoviridae; es el principal virus causante de un síndrome
denominado falla reproductiva en cerdos que se caracteriza por infección embrionaria y
fetal, originando muerte embrionaria temprana, mortinatos, fetos momificados de cualquier
edad, , infertilidad y abortos, y un número muy bajo de lechones por camada, sin que afecte
45
clínicamente a las hembras; además, ha sido implicado como agente causal de diarrea,
enfermedad de la piel y artritis en cerdos (Chen et al., 2009; Peña-Herrera, 2011). Una vez
que este virus se introduce en una piara de cerdos, se propaga rápidamente e infecta a los
animales susceptibles; este virus tiene capacidad de infección transplacentaria, y la lesión
sobre los fetos va a depender del grado de desarrollo de su sistema inmune (Rivera et al.,
1986). El efecto de la infección en gestación temprana, se puede reflejar como retorno al
estro, o bien; en caso de infección tardía se presentarían las momias o mortinatos. Cuando
ocurre la infección en gestaciones de más de 70 días, no se registra falla reproductiva dada
la inmunocompetencia que ha desarrollado el feto (Hill, 1988).
La enfermedad se desarrolla, principalmente, cuando madres seronegativas están expuestas
oronasalmente al virus en cualquier momento durante la primera mitad de la gestación;
como consecuencia de ello los fetos son posteriormente infectados por vía transplacentaria
antes de que se hagan inmunocompetentes (Peña-Herrera, 2011). Huysman et al. (1992),
reportan que en una granja afectada en forma enzoótica la disminución en el número de
cerdos puede alcanzar valores de 0.4 a 2.36 cerda/año ó 0.26 a 1.82 primeriza/año.
En Colombia la parvovirosis porcina se considera una enfermedad endémica asociada con
problemas reproductivos en explotaciones porcinas intensivas; identificándose el PVP
como causante de muerte fetal en diferentes planteles porcinos de Antioquia (Rico et al.,
2003). Estos autores encontraron que la causa probable de la muerte del 73.3% (55/75) de
los fetos analizados en su estudio fue el PVP, conclusión a la que se llegó por la
identificación del antígeno viral en los sobrenadantes de tejido pulmonar de éstos, por
medio de la hemoaglutinación, la cual se considera suficientemente confiable, sensible y
específica para el diagnóstico de la PVP. Algunos autores reportan la presencia del PVP en
la porcinaza (Viancelli et al., 2013).
46
2.5.2. Circovirus Porcino Tipo 1 (CVP1) y tipo 2 (CVP2).
Dentro de la familia Circoviridae se encuentra el género Circovirus que agrupa a los
Circovirus Porcinos tipo 1 y tipo 2, los cuales comparten epítopes antigénicos por lo que
pueden mostrar reacción cruzada; estos son virus de tipo DNA circular, no encapsulados,
de muy pequeño tamaño (20,5 nm) (Biagini et al., 2012). El circovirus porcino tipo 2 es el
componente esencial de la enfermedad de Circovirus Porcino como se conoce en Europa y
Circovirus Porcino Enfermedad Asociada (PCVAD), como se conoce en América del
Norte. Debido a su efecto sobre el sistema inmune, el PCV2 también puede agravar o
complicar infecciones por protozoarios, mohos o levaduras. La infección simple por CVP2
rara vez resulta en la enfermedad clínica; sin embargo, a menudo aumenta en gravedad y se
prolonga en duración por infecciones virales o bacterianas concurrentes. Varios estudios
retrospectivos o transversales han investigado la presencia y prevalencia de diversos
agentes infecciosos asociados a PCVAD en condiciones de campo. Los mecanismos
exactos por los que los patógenos concurrentes regulan el PCV2 son desconocidos
(Opriessnig y Halbur, 2012). En Colombia se presentan dos genotipos del CVP2: el CVP2a
y el CVP2b, cuyas secuencias se relacionan con virus Canadienses, Europeos y Asiáticos
(Rincón et al., 2011).
La prevalencia y nivel de infección del CVP1 en la población porcina a nivel mundial es
desconocida. Es posible encontrar reactividad cruzada entre altos títulos de anticuerpos
frente al CVP2 y el antígeno CVP1, por lo tanto, es necesario emplear en los estudios
epidemiológicos pruebas de laboratorio que permitan diferenciar los anticuerpos para
ambos tipos de circovirus (Rincón, 2014). Es por ello que en la mayoría de estudios sobre
CVP2, se busca tambien el CVP1 como control de prueba. Estudios sobre la
seroprevalencia del CVP2 en Colombia indican que es un virus ampliamente distribuído a
nivel nacional, con una reactividad serológica en algunas piaras de hasta 100% y por
encima del 80% en los diferentes grupos etarios (Díaz et al., 2009). Este es uno de los
virus de mayor importancia económica en el mundo, y ya ha sido aislado por otros autores
en la fracción líquida de la porcinaza (Viancelli et al., 2012).
47
2.5.3. Virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino (PRRS).
El virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino (PRRS, por sus siglas en inglés
Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome), pertenece al género Arterivirus, familia
Arteviridae; es un virus pequeño de tipo RNA monocatenario que contiene ocho marcos de
lectura abierta, y se replica principalmente en los macrófagos, además presenta la
característica de estar mutando continuamente haciendo difícil su control (Feng et al.,
2001). La severidad de las manifestaciones clínicas y la patología observada, varía entre
cepas y entre subtipos dentro de una misma cepa (Weesendorp et al., 2014).
La enfermedad es altamente contagiosa por su capacidad de infección y transmisión,
principalmente a partir del contacto de animales infectados con animales sanos. Entre las
vías más comunes de transmisión directa se encuentra el contacto con fluidos corporales o
secreciones de animales infectados y la utilización de semen contaminado (Asociación
Colombiana de Porcicultores, 2012). Afecta cerdos de cualquier edad y se manifiesta
clínicamente de dos formas diferentes. La primera es la forma reproductiva, caracterizada
por la presentación de partos prematuros, abortos, incremento de nacidos muertos,
nacimiento de lechones débiles y una elevada mortalidad pre destete. La segunda, la forma
respiratoria, observada comúnmente en el destete y engorde, se caracteriza por inapetencia,
respiración abdominal rápida y sin tos, edema en párpados, conjuntivitis, estornudos, pero
sobre todo, por una mayor ocurrencia de otras infecciones virales o bacterianas (Cruz et al.,
2006).
En un estudio para determinar posibles fuentes de excreción y la duración de la
diseminación del virus del PRRS, se inocularon 6 cerdos por vía intranasal con el PRRSV
(ATCC VR - 2402) a las 3 semanas de edad, posteriormente se analizaron muestras de
suero, saliva , hisopos conjuntivales , orina y las heces al día 7 , 14 , 21 , 28 , 35 , 42 y
hasta 124 días después de la inoculación (pi). Se aisló el virus hasta el día 14 en la orina , el
día 21 en suero , el día 35 en enjuague tubo endotraqueal , el día 42 a partir de la saliva, y el
día 84 en muestras de orofaringe . No se recuperaron virus a partir de raspados
48
conjuntivales, muestras fecales, o muestras de control negativo. Estos resultados coinciden
con estudios anteriores que mencionan la infección persistente con PRRSV con
recuperación prolongada del virus a partir de las amígdalas de los cerdos (Wills et al.,
1997).
Un periodo de reposo de una noche previene la diseminaciónn del virus del PRRS y del
Mycoplasma hyopneumoniae a través del personal y fómites (botas y overoles), este
hallazgo fue el resultado de un estudio de más de 4 años donde un total de 7.174 personas
y 4.833 muestras de material contaminado, se pusieron a prueba para el virus PRRS y M.
hyopneumoniae .Todos los hisopos fueron PCR-negativos y todos los animales (n = 480)
alojados en las instalaciones de bioseguridad de alto nivel se mantuvieron negativos a estos
dos agentes durante todo el período de estudio de 4 años (Pitkin et al., 2011).
En un estudio llevado a cabo por Cruz et al. (2006), que tuvo por objetivo actualizar la
situación en el país del PRRS en explotaciones de traspatio, se llevó a cabo en aquellos
departamentos donde se manejan producciones extensivas, donde las muestras se tomaron
de manera aleatoria en los mataderos de cada departamento y que incluyeron 1658 sueros,
analizados por ELISA, al final encontraron 71 sueros reactores lo cual se traduce en una
prevalencia del 4.3%. Así mismo encontraron que los departamentos de mayor prevalencia
fueron Norte de Santander y Arauca, mientras que Guajira, Magdalena y Sucre
mantuvieron su condición de no reactividad en estos sitemas de producción. En un estudio
técnico, realizado por la Asociación Colombiana de Porcicultores y el Fondo Nacional de la
Porcicultura (2013), se indica que las cepas que circulan del virus del PRRS en Colombia
han sido del genotipo americano, y la reactividad serológica ha promediado el 16,27% al
evaluar los datos desde 1997 hasta 2011. Algunos autores han encontrado la porcinaza
como posible fuente de transmisión de este virus, siendo necesario algún tipo de
tratamiento previo antes de la disposición final de la misma (Linhares et al., 2012).
49
2.5.4. Herpesvirus Porcino Tipo 1 (HVP1), o virus de la enfermedad de Aujeszky.
El virus de la enfermedad de Aujeszky ha sido clasificado dentro del género Varicellovirus,
subfamilia Alphaherpesvirinae, familia Herpesviridae; contiene una molécula linear de
DNA (Papageorgiou et al., 2011). La enfermedad es altamente contagiosa y afecta
principalmente a la especie porcina; sin embargo, también puede presentarse en la mayoría
de los mamíferos, a excepción de los primates superiores, incluido el humano, en los que el
desenlace suele ser fatal (Rodríguez et al., 2013). Este virus produce una enfermedad
caracterizada por altos índices de morbilidad y mortalidad en animales jóvenes, así como
también por problemas reproductivos en animales adultos. En el primer caso la
sintomatología corresponde claramente a la de una infección del Sistema Nervioso Central
con problemas locomotores y de comportamiento, mientras que en el segundo, los signos
más importantes son la presencia de abortos, o bien la expulsión de fetos momificados, o el
nacimiento de lechones débiles (Iglesias, 1987). Debe ponerse atención en la aparición de
nuevas variantes virales altamente patogénicas y mortales, que limitan el uso de vacunas
existentes en el mercado (Luo et al., 2014).
En Colombia, en el año 2012, se realizó un monitoreo en el que se seleccionaron muestras
de un banco de sueros. De los 2070 sueros evaluados, 2067 fueron negativos y 3 dudosos
que al evaluarlos por seroneutralización resultaron negativos. Se concluyó que en las zonas
de mayor producción porcina del país no se detectó reactividad serológica frente al virus de
la enfermedad de Aujeszky. A pesar de ello, las pérdidas económicas causadas por este
virus, requieren de estudios sobre la presencia de la enfermedad que permitan obtener
información actualizada sobre su estatus en un país o región. Además, recientemente se han
hallado casos de Aujeszky en Venezuela, por cuanto existe riesgo epidemiológico debido al
contrabando (Rodríguez et al., 2013). Como lo menciona Turner et al. (2000), este virus
puede aparecer en la porcinaza, especialmente en granjas con altas densidades de animales.
50
2.5.5. Lawsonia intracellularis.
Es una Proteobacteria, Gram negativa, no flagelada, microaerofílica, intracelular obligada,
que no crece en medios de cultivo sin células; presenta especificidad de crecimiento al
interior de los enterocitos, especialmente en células del íleon (McOrist et al., 1995). Causa
en cerdos la enfermedad conocida como Enteropatía Proliferativa, que puede cursar en
animales adultos con hemorragias intestinales, la mortalidad es alta, y gran proporción de la
piara puede afectarse, los animales que sobreviven mejoran progresivamente en una
semana. La presentación de la enfermedad como adenomatosis intestinal afecta a cerdos
desde los 1,5 meses hasta los 4 meses, y se manifiesta por anorexia, diarrea, y baja ganancia
de peso que se mantiene durante varias semanas; en algunos animales los síntomas se
exacerban, y en los animales menos desarrollados puede presentarse muerte súbita (Lawson
y Gebhart, 2000).
Algunas de las lesiones provocadas por esta bacteria en ileón (ileitis necrotizante) y colon
(colitis), asociadas con diarreas, deben ser diferenciadas de las afecciones causadas por el
Circovirus Porcino tipo 2, siendo necesario el diagnóstico diferencial mediante técnicas
histopatológicas y moleculares (Jensen et al., 2006). Es importante considerar dentro de los
planes de control y erradicación de esta enfermedad, la eliminación de ratas en el plantel
porcino, una vez que éstas actúan como reservorio de la bacteria pudiendo ser fuente de
infección para los cerdos (Collins et al., 2011). Dentro de las medidas de tratamiento, la
utilización de dietas suplementadas con acido láctico reduce las lesiones que se presentan
en el intestino (Boesen et al., 2004).
El diagnóstico de este patógeno puede hacerse a partir de muestras de porcinaza utilizando
técnicas de diagnóstico molecular como PCR (por sus siglas en inglés, Polymerase Chain
Reaction) (Bertone et al., 2013). La detección por PCR en tiempo real, puede resultar útil
como un indicativo de infección temprana y pérdidas de producción que pueden ocurrir en
ausencia de tratamiento, especialmente en los momentos con mayor riesgo de infección,
como la mezcla de los cerdos (Collins y Barchia, 2014). Aunque las técnicas moleculares
51
son de gran utilidad, es importante considerar algunas técnicas inmunológicas en
combinación con el análisis histológico tradicional para la detección de microorganismos
de difícil aislamiento, como Lawsonia intracellularis (Barbosa et al., 2005). En Colombia
se ha encontrado una prevalencia del 87,22% en cerdos sacrificados en el Matadero
Municipal de Medellín (Rodríguez et al., 2004).
2.5.6. Actinobacillus pleuropneumoniae (APP).
Es una bacteria Gram negativa, perteneciente a la familia Pasteurellaceae, siendo el agente
etiológico de la pleuroneumonía porcina, una enfermedad altamente contagiosa que causa
grandes pérdidas económicas alrededor del mundo; afecta a cerdos de todas la edades, pero
principalmente de dos a seis meses de edad (Savoye et al., 2000). El período de incubación
dependerá del ambiente y de las prácticas de manejo realizadas, así como densidades y
animales infectados, este tiempo varia de 12 horas hasta 3 días. Su diseminación se hace
por contacto directo, nariz con nariz, es allí donde el control oportuno y el manejo de
densidades juegan un rol importante para una menor incidencia (Chiers et al., 2010). Los
brotes agudos se caracterizan por una neumonía hemorrágica necrotizante y pleuritis
fibrinosa, con alta morbilidad y mortalidad; en piaras crónicamente infectadas, causa
reducción de la ganancia de peso, ineficiencia de la conversión alimenticia, y aumento en
el tiempo para salir al mercado (Chiers et al., 2002).
Las pérdidas económicas se deben principalmente al aumento de la mortalidad, reducción
en las tasas de crecimiento, aumento en el uso de medicamentos y mayor incidencia de
lesiones en pulmones, que son observados en las plantas de sacrificio. Se han desarrollado
prácticas para tratar de establecer granjas libres de APP, utilizando destete precoz
medicado, el uso de múltiples sitios de producción (3 sitios), con medicaciones y
vacunaciones y mejorando las instalaciones. Sin embargo el éxito para controlar la
enfermedad no puede garantizarse (Maes et al., 2002)
52
Una de sus características principales es poseer una cápsula protectora que impide que los
macrófagos del sistema inmune la destruyan. Bioquímicamente tiene dos variedades:
Biotipo I, es el típico APP que necesita factores de crecimiento proporcionados por otras
bacterias; y el Biotipo II que no necesita estos factores de crecimiento. Existen 15 serotipos,
siendo los más virulentos los serotipos 1, 5, 9, 10, 11 y 12 (Chiers et al., 2010). El
diagnóstico por PCR de genes específicos de este microorganimo, como el gen apxIVA, ha
permitido la identificación rápida y confiable gracias a la sensibilidad y especificidad de la
prueba (Schaller et al., 2001). Aunque se trata de una bacteria de las vías respiratorias, y no
es excretada directamente en las heces de los cerdos, puede aparecer en la porcinaza por
medio de aerosoles (Bolton, 2013). En Colombia de los 15 serotipos reconocidos, los más
prevalentes son el 1, 5 y 7 (Rodríguez-Méndez, 2010).
2.5.7. Salmonella spp.
El género Salmonella pertenece a la familia Enterobacteriaceae y su hábitat fundamental es
el tracto intestinal de personas y animales; se trata de bacilos Gram negativos, anaerobios
facultativos, no formadores de esporas (Mejía, 2003). Más de 2.500 serotipos de
Salmonella han sido identificados, y muestran una notable capacidad de ocupar diversos
nichos ecológicos (Jones et al., 2008). La salmonelosis es una enfermedad infecciosa de
declaración obligatoria por su alto impacto en la salud pública, causando enfermedad
gastrointestinal o bacteremia en millones de personas alrededor del mundo, que en muchos
casos conlleva a la muerte. El ingreso de la bacteria se da por vía oral tras ingerir alimentos
o aguas contaminadas (Rivera et al., 2012). Por ello, los productores de alimentos deben
implementar prácticas que garanticen la inocuidad de sus productos, los cuales, si se
contaminan con esta bacteria, tienen restringida su comercialización tanto nacional como
internacionalmente (Amagliani et al., 2012).
Una de las grandes preocupaciones en salud pública sobre esta enfermedad, es que se trata
de una de las principales zoonosis de origen alimentario en el mundo, además que
sistemáticamente han ido adquiriendo resistencia a muchos antibióticos; estas bacterias
53
sobreviven durante meses en la porcinaza (Flores, 2014). El control de Salmonella spp. en
los animales, es un ejemplo de la gran transformación que está sufriendo el sector de la
producción animal en su búsqueda por unos nuevos estándares sanitarios. Esta
transformación viene determinada principalmente por las demandas del consumidor sobre
la industria alimentaria para la producción de alimentos de calidad, principalmente
alimentos seguros (Creus, 2005).
En porcinos la salmonelosis presenta importancia tanto sanitaria como económica, por
efectos de la mortalidad por septicemias, retrasos del crecimiento y costos de tratamiento.
La forma septicémica de la enfermedad ocurre en cerdos menores de 5 meses de edad y es
muy mortal; se observa fiebre elevada, cianosis de las orejas, y dificultad respiratoria; dada
la naturaleza sistémica de la infección se presentan hemorragias diseminadas; el principal
serotipo implicado es Salmonella choleraesuis. La forma entérica es más frecuente en
cerdos de 6-8 semanas de edad, donde se presenta fiebre, diarrea profusa y retraso en el
crecimiento, que si llegan hasta cuadros de septicemia y deshidratación intensa pueden
causar la muerte; este cuadro es causado principalmente por Salmonella typhimurium
(Mejía, 2003).
En Colombia, se han reportado prevalencias del 4,3% en canales porcinas dentro de plantas
de beneficio en el Tolima (Arcos-Ávila et al., 2013). Según Escobar et al. (2005), la
seroprevalencia de Salmonella spp., en Colombia es del 57,8%, siendo los departamentos
del eje cafetero los de mayor prevalencia.
2.5.8. Listeria monocytogenes.
Es una bacteria ubicua del organismo que se presenta ocasionalmente en el tracto digestivo
de varias especies de animales, y se considera una de los principales agentes causantes de
enfermedad alimentaria (Esteban et al., 2009). Esta bacteria Gram positiva, no forma
esporas, es muy resistente a diferentes rangos de pH, temperatura y salinidad, dificultando
su control, y tiene alta importancia en la salud pública por su carácter zoonótico (Roberts y
54
Wiedmann, 2003). Se encuentra en el intestino de animales y personas que actúan como
portadores y, también, ampliamente distribuído en ambientes naturales como suelo, agua,
efluentes, pastos y ensilados dónde sobreviven durante períodos extensos de tiempo
(ELIKA., 2006). Los cerdos se pueden infectar aunque rara vez desarrollan la enfermedad,
que normalmente es de carácter subclínico; sin embargo, las manifestaciones clínicas
incluyen septicemia, encefalitis, y en raras ocasiones aborto (OIE, 2014b). En los cerdos
que desarrollan la enfermedad puede presentarse una alta mortalidad (Izquierdo et al.,
2002).
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 spp. 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.
Este microorganismo puede hallarse en la porcinaza, pero normalmente se presenta en baja
proporción (Skovgaard y Norrung, 1989). No se encontraron reportes sobre la prevalecía de
esta bacteria en granjas porcinas de Colombia, sin embargo, la prevalencia en canales de
cerdo y sus derivados (jamón, salchicha, chorizo) es del 13,82% (Gamboa-Marín et al.,
2012).
2.5.9. Leptospira spp.
Pertenecen al phylum de las espiroquetas; son bacterias muy móviles debido a la presencia
de un endoflagelo; el género Leptospira incluye 20 especies y más de 300 serovares
agrupados en 20 serogrupos; nueve de las especies son patogénicas de animales y humanos,
por lo que se considera una bacteria de interés en la salud pública de muchos países,
especialmente en Latinoamérica (Picardeau, 2013). La mayoría de serovares patogénicos se
encuentran dentro de tres especies de distribución global: L. interrogans, L. borgpetersenii,
55
y L. kirschneri (OIE, 2014a). Los serovares que se aíslan con mayor frecuencia en porcinos
son canicola, grippotyphosa, hardjo, icterohaemorrhagiae, pomona y bratislava (Miller et
al., 1990).
Los porcinos criados en sistemas intensivos tienen la posibilidad de infección cruzada
debido a la alta densidad de población; la Leptospira spp., puede estar presente en la
porcinaza, por lo que el movimiento de los animales entre corrales y el contacto con
desechos de otros corrales son los medios más importantes de diseminación de la
enfermedad en estos establecimientos; la introducción de la Leptospira spp., puede ocurrir
por la inseminación con machos portadores (Petrakovsky et al., 2013). La enfermedad en
porcinos ha sido asociada con desordenes reproductivos, incluyendo abortos, momias,
mortalidad neonatal, nacimientos prematuros y nacidos muertos (Ramos et al., 2006).
El diagnóstico de la leptospirosis generalmente se basa en la demostración de anticuerpos
en el suero con pruebas serológicas como la prueba de aglutinación microscópica (MAT)
y Ensayo por Inmunoabsorción Ligado a Enzimas (ELISA), las cuales son técnicas
indirectas de diagnóstico de la enfermedad, ya que sus resultados dependen
exclusivamente de la respuesta inmune del huésped (Bal et al., 1994).
En Colombia, se reporta una prevalecía serológica de la leptospirosis en porcinos de la zona
cafetera (Caldas, Quindío y Risaralda) de 67.6% (Orrego et al., 2001). Otros estudios
reportan un 34% de prevalencia de Leptospira spp. en la población porcina del municipio
de Baranoa.- Atlántico usando técnicas de diagnóstico molecular por PCR (Bolívar et al.,
2012).
2.5.10. Staphylococcus aureus.
Es un coco, Gram positivo, anaerobio facultativo, inmóvil, no esporulado, coagulasa
positivo. Algunas especies de Staphylococcus son productoras de enterotoxinas, que en
Colombia se constituyen en la primera causa de intoxicaciones alimentarias por el consumo
56
de alimentos contaminados (Instituto Nacional de Salud, 2011). Es un importante patógeno
involucrado en una serie de infecciones cuyo impacto se incrementa por sus múltiples
factores de virulencia y su resistencia a los antimicrobianos. En este sentido ha sido de
especial importancia su resistencia a la meticilina, apareciendo sepas altamente virulentas
involucradas en infecciones mortales, sobre todo en piel, tejidos blandos, neumonías
necrotizantes y septicemias (Tamariz et al., 2009).
En cerdos colonizan la piel y las superficies de las mucosas, y pueden causar bacteremia o
infecciones ascendentes; son de gran importancia clínica por su capacidad de resistencia
antibiótica (Giacoboni et al., 2010). Aunque es raro que los cerdos desarrollen enfermedad
por estos agentes, se pueden presentar infecciones de piel, septicemia, mastitis, vaginitis,
metritis, osteomielitis y endocarditis (Frana, 2012). Estos microorganismos han sido
aislados en muestras de porcinaza (Cotta et al., 2003).
2.5.11. Escherichia coli.
E. coli es un bacilo Gram negativo, anaerobio facultativo de la familia Enterobacteriaceae
(Rodríguez-Angeles, 2002). Es una bacteria que figura como una especie predominante
entre la flora anaeróbica facultativa normal del intestino del hombre y animales, donde
juega un rol importante en su fisiología. Sin embargo, dentro de la especie se encuentran
cepas patógenas que causan distintos síndromes diarreícos (Borie et al., 1997). En cerdos,
esta bacteria ha sido asociada con diarrea neonatal, diarrea post-destete, enfermedad de los
edemas, septicemia, poliserositis, mastitis e infecciones del tracto urinario; generando
grandes pérdidas económicas por los costos del tratamiento, la morbilidad y la mortalidad
especialmente de cerdos destetos (Fairbrother y Gyles, 2012).
La colibacilosis, como se conoce esta enfermedad, puede afectar a lechones recién nacidos;
a lechones entre el período neonatal al destete, a lechones después del destete, causada por
la infección de Echerichia coli enteropatógenas (K88, K99, 897P y F41). Las cepas
enteropatogénicas causan la enfermedad desarrollándose en el intestino sin necesidad de
57
invadir otros tejidos corporales. A diferencia de otras cepas de E. coli, esta bacteria tiene la
habilidad de reproducirse en el intestino delgado. Cuando colonizan al intestino delgado
(principalmente yeyuno e íleon) producen enterotoxinas que trastornan el funcionamiento
normal de las células intestinales, hacen que se acumule exceso de agua y electrolitos en la
luz intestinal con la consecuente diarrea y grave deshidratación; otras cepas patógenas de E.
coli además de producir toxinas penetran con facilidad a la sangre (bacteremia o
septicemia) e invaden los órganos internos generalizando la infección (Instituto
Nicaraguense de Tecnología Agropecuaria e Instituto Nacional Tecnológico, 2010).
En un estudio epidemiológico realizado en 167 predios de 11 departamentos de Colombia,
se determinó que E.coli es la que ocasiona mayor tasa de mortalidad comparada con otras
enfermedades porcinas (Orejuela et al., 2009). Otro trabajo realizado por Vargas et al.
(2004) en el que se buscó determinar la presencia y frecuencia de aparición de E. coli
O157:H7 en los diferentes sistemas de producción porcina que se emplean en el
departamento de Córdoba, se concluyó que la aparición de este patógeno en muestras de
porcinaza es nula, aunque se recomiendan continuar con estudios epidemiológicos de este
tipo.
2.5.12. Clostridium sulfito reductores.
Como género, los Clostridium spp., se encuentran en el suelo y el agua y, en muchas
especies, están también en el contenido intestinal de los animales sanos, por lo que abundan
en el estiércol. Tienen una escasa capacidad invasiva por lo que causan pocas enfermedades
a pesar de su amplia distribución. La mayoría son enfermedades infecciosas pero no
contagiosas que casi siempre dan lugar a cuadros sobreagudos o agudos de terminación
fatal. Su mecanismo patogénico fundamental es la formación de toxinas de diverso tipo que
se encuentran entre los venenos más potentes que se conocen (Rubio, 1994).
Los Clostridium sulfito reductores son bacterias Gram positivas, anaerobias estrictas, con
capacidad de formar esporas, y de reducir el sulfito a sulfuro. Su principal representante es
58
Clostridium perfringens; C. perfringens tipo C causa una enteritis hemorrágica necrótica
fatal en lechones jóvenes, mientras C. perfringens tipo A puede causar gangrena gaseosa;
la infección puede transmitirse entre lechones, pero la fuente más probable son las heces de
las madres (Songer, 2012).
Estos microorganismos son de importancia en salud pública por ser causantes de
intoxicaciones alimentarias (Alvarado et al., 2013), además de ser usados como indicadores
de contaminación fecal en alimentos y aguas (Arcos et al., 2005).
2.5.13. Coliformes totales.
Incluye una amplia variedad de bacilos aerobios y anaerobios facultativos, Gram negativos
y no esporulantes, que tienen origen tanto ambiental como fecal, y se incluyen en este
grupo Escherichia, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Citrobacter y Hafnia (OMS, 2006).
El grupo de microorganismos coliformes es utilizado como indicador de contaminación
bacteriana debido a que éstos están presentes en grandes cantidades en tracto
gastrointestinal de los vertebrados, y se comportan de igual manera que los patógenos en
los sistemas de desinfección (Arcos et al., 2005).
El uso de microorganismos intestinales normales como indicadores de contaminación fecal,
en lugar de los patógenos mismos, es un principio de aceptación universal en la vigilancia y
evaluación de la seguridad microbiana en los alimentos, aunque lo ideal sería que el
hallazgo de dichas bacterias indicadoras denotara la presencia posible de todos los
organismos patógenos pertinentes (Soler, 2006).
Estos microorganismos han sido utilizados como indicadores de la eficiencia de reactores
aerobios y anaerobios en el tratamiento de la porcinaza (Zacarias et al., 2014). Sin
embargo, el uso de los coliformes totales como indicador no es totalmente adecuado para
predecir la presencia potencial de protozoos patógenos, quistes, ooquistes y algunos virus,
porque los coliformes totales son menos resistentes a la desinfección que estos otros
59
organismos (Márquez, 2010).
2.5.14. Mesófilos aerobios.
Incluyen bacterias que se desarrollan a temperaturas entre 15-45ºC, siendo la temperatura
óptima de crecimiento de 30-40ºC (Leyva et al., 2008). Requieren para su supervivencia de
la presencia de oxígeno, por lo que este grupo de microorganismos abarca bacterias tanto
aerobias como anaerobias facultativas (Madigan et al., 2003). Algunas bacterias tienen la
capacidad de formar esporas, por ejemplo bacterias del tipo Bacillus spp. (Postollec et al.,
2012). Son indicadores de la calidad microbiológica de un alimento (Rodríguez, 2011). En
este recuento se estima la flora total pero sin especificar los tipos de microorganismos.
Tiene un valor limitado como indicador de la presencia de patógenos o sus toxinas; un
recuento bajo no asegura que un alimento esté exento de patógenos, pero uno alto tampoco
asegura la presencia de agentes patógenos. Excepto en productos que se elaboran por
fermentación, altos recuentos microbianos se consideran poco aconsejables para la mayoría
de los alimentos (Pascual y Calderón, 1999).
El recuento de mesófilos aerobios permite: verificar la efectividad de los procedimientos de
limpieza y desinfección; determinar si las temperaturas en los procesos fueron las
adecuadas; determinar el origen de la contaminación durante los procesos de elaboración de
alimentos; verificar condiciones óptimas de almacenamiento y transporte; obtener
información acerca de la vida útil de los alimentos; indicar alteración incipiente en ciertos
alimentos (Alonso y Poveda, 2008).
2.5.15. Mohos y Levaduras.
Pueden encontrarse como flora normal de un alimento, o como contaminantes, y pueden
utilizarse como indicadores de la presencia de hongos toxigénicos en los alimentos
(Rodríguez, 2011). Los mohos son designados como hongos filamentosos multicelulares,
60
que crecen fácilmente sobre la superficie de los alimentos, mientras las levaduras no son
filamentosas y son unicelulares (Camacho et al., 2009).
En términos generales, las enfermedades por hongos en los cerdos tienden a ser micosis
superficiales, generando queratinización de la piel; algunos de los hongos reportados en
porcinos incluyen Microsporum nanum, Microsporum canis, Microsporum gypseum,
Trichophyton mentagrophytes, Trichophyton rubrum, Trichophyton tonsurans,
Trichophyton verrucosum, y Candida albicans; sin embargo, la capacidad de producir
micotoxinas, representa un riesgo de intoxicación para los animales y el hombre. La
capacidad de los hongos para formar esporas muy resistentes a condiciones desfavorables,
permite que estos organismos sobrevivan por mucho tiempo en el ambiente (Cameron,
2012). Existen pocos datos respecto a la cantidad de mohos y levaduras presentes en la
porcinaza (McCarthy et al., 2013). Según Van Uden y Sousa (1962), algunas especies de
levaduras son parte de la flora normal del tracto digestivo de los cerdos.
2.5.16. Ascaris suum.
Es el nematodo porcino más común y cosmopolita; los huevos son muy resistentes a
condiciones ambientales extremas como la temperatura, y permanecen con capacidad
infectiva por más de 10 años (Greve, 2012). La capacidad de resistencia de los huevos de
Ascaris suum de cerdos, permite utilizarlos como un indicador de la eficacia de la
inactivación de patógenos durante el almacenamiento de porcinaza líquida. Incluso estos
huevos han mostrado mayor capacidad de resistir condiciones adversas como aumentos de
temperatura y concentración de amonio que su homólogo en aves (Ascaridia galli). Aunque
el almacenamiento de la porcinaza líquida favorece la eliminación de patógenos, la adición
de 2% de úrea, aumenta la eficiencia del proceso de eliminación de estos parásitos
(Katakam et al., 2014). El proceso de biodigestión anaerobia también ha mostrado ser útil
en la inactivación de huevos de Ascaris suum, pero si solo existe almacenamiento este debe
considerar tiempos de retención mayores a un año (Roepstorff et al., 2011)
61
Afectan normalmente a los cerdos jóvenes, menores de seis meses; las formas adultas
compiten con el hospedero por nutrientes, y al transitar por las puntas de las vellosidades
intestinales, interfieren con la absorción de nutrientes; pueden taponar el conducto biliar
causando ictericia; los estados larvarios causan daño hepático y pulmonar durante su
migración, predisponiendo a infecciones de otros agentes como Mycoplasma sp. (Greve,
2012). Ascaris suum es un parásito de alta presencia en las granjas porcícolas, pero en
muchas ocasiones pasa desapercibido por fallas durante el proceso de diagnóstico, siendo
más aconsejable la recolección de porcinaza directamente desde el recto de los animales,
que recogiendo muestras desde el piso. Cuando la intensidad de infección por este agente es
baja, no se ve afectada la ganancia diaria de peso, la conversión alimenticia, ni el porcentaje
de carne magra. Es importante considerar una posible asociación de los efectos de este
parásito con Lawsonia intracellularis en cerdos en crecimiento que presentan diarrea (Boes
et al., 2010).
Se han identificado 24 proteínas inmunogénicas de este parásito que son reconocidas por el
sistema inmune de los cerdos infectados naturalmente. De esas 24 proteínas, 23 se han
relacionado con mecanismos de supervivencia del parásito, principalmente funciones
metabólicas vinculadas a la generación de energía, y potencial redox. La generación de
energía es un proceso clave para el desarrollo, la fertilidad y la supervivencia de los
organismos. Por otra parte, la reparación y la capacidad antioxidante juegan un papel clave
en situaciones de estrés, tales como infecciones a largo plazo en hospederos competentes,
que contribuye a la evasión del parásito de la respuesta inmune y la reparación de daños,
por lo que el bloqueo parcial o total de estas proteínas con anticuerpos podrían contribuir a
controlar la población intraparasitaria o disminuir la producción de huevos (Gonzalez-
Miguel et al., 2014).
Debe prestarse atención en estos parásitos por su capacidad de causar infección cruzada con
los seres humanos, debido a su similaridad morfológica con Ascaris lumbricoides; por lo
que se recomienda a las personas que trabajan en granjas porcinas, adoptar todas las
medidas higiénicas y de seguridad correspondientes (Dutto y Petrosillo, 2013). Estos
62
procedimientos de protección, deben ser una prioridad en las granjas porcícolas
colombianas, debido a que se han encontrado en granjas porcinas de flujo continuo
ubicadas en el departamento de Santander, prevalencias de 10,4% (Hernández y Cortes,
2008).
2.5.17. Cryptosporidium parvum.
La criptosporidiosis 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 mejor medio de transmisión de esta enfermedad
(Venturini 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
y Karanis, 2009).
Son parásitos protozoarios intracelulares obligados. Las manifestaciones clínicas en cerdos
incluyen inapetencia, depresión, vómito, diarrea, aunque puede cursar de manera
asintomática (Lindsay et al., 2012). Los animales más susceptibles son los neonatos y los
inmunocomprometidos; se ha sugerido que su transmisión se da fácilmente entre cerdos,
por el contacto de cerdos no infectados con porcinaza de cerdos infectados (Guselle et al.,
2003). Este parásito en raras ocasiones actúa como patógeno intestinal primario;
normalmente patogeniza en condiciones de inmunosupresión del cerdo, como la causada
por el Circovirus Porcino tipo 2 (Nunez et al., 2003).
63
Los cerdos son un importante reservorio de este parásito haciendo fundamental conocer su
prevalencia en los porcinos, para brindar la posibilidad de controlar y prevenir la
criptosporidiosis tanto en cerdos como en humanos (Yin et al., 2011). Se ha demostrado
que el uso de lagunas de tratamiento de la porcinaza líquida, reduce la viabilidad de este
parásito y permite su utilización segura en la fertilización de suelos (Jenkins et al., 2013).
Otro estudio encontró que los ooquistes de estos parásitos son altamente afectados por la
exposición a los rayos ultravioleta del sol, por lo que se cree que los rayos UV son el
principal mecanismo de deterioro de C. parvum en el ambiente (King et al., 2008). Aunque
no se puede desconocer su potencial zoonótico, algunos estudios han encontrado que los
cerdos representan un bajo riesgo de transmisión a través de la porcinaza, comparado con
los rumiantes (Featherstone et al., 2014).
2.5.18. Trichuris suis.
Es un parásito helminto de presentación generalizada en cerdos. Las manifestaciones
comunes de la infección incluyen diarrea, anorexia, y retraso en el crecimiento (Li et al.,
2012). Afectan el intestino grueso, principalmente el ciego, pero en infestaciones altas
puede llegar hasta el colon; pequeñas poblaciones de estados adultos en el ciego causan
lesiones mínimas, pero cuando existen grandes infestaciones, especialmente de estados
larvarios, se asocian con ulceración de la mucosa, edema mucosal, hemorragias y
membrana fibrinonecrótica (Greve, 2012). La enfermedad causada por este parásito debe
incluirse en el diagnóstico diferencial de la diarrea y pérdida de peso en las cerdas jóvenes
y cerdos de engorde, en especial si son criados al aire libre; el tratamiento con
antihelmínticos como el levamisol o flubendazol, debe acompañarse de adecuadas prácticas
de limpieza, aseo y desinfección de las instalaciones (Caron et al., 2014).
Las prevalencias de T. suis no son muy altas en granjas porcinas comerciales, sin embargo,
se siguen presentando casos; la capacidad de sobrevivir hasta por 15 años deja latente el
riesgo de infección de cerdos susceptibles, siendo necesario un adecuado diagnóstico
diferencial con las enfermedades causadas por Brachyspira hyodysenteriae, Lawsonia
64
intracellularis, Salmonella spp., parásitos intestinales como Ascaris suum, y otras causas de
colitis (Pittman et al., 2010). En Antioquia-Colombia, se ha encontrado en cerdos criollos
colombianos San Pedreño, prevalencias de 10,23% (López et al., 2014).
2.5.19. Balantidium coli.
Es un parásito ciliado, de carácter zoonótico, que se encuentra en cerdos y humanos. Se
transmite por quistes que se excretan en la heces del hospedero; los trofozoitos se
encuentran en el lumen del intestino grueso; la mayoría de infecciones son subclínicas
(Lindsay et al., 2012). Este organismo es comensal en cerdos, y en esencia es un invasor
secundario, que ejerce su acción patógena cuando existen factores concomitantes tales
como el estrés, alimentación defectuosa (exceso de carbohidratos, escasez de proteínas y
vitaminas), presencia de otros parásitos que abren la puerta de entrada en la mucosa,
bacterias o virus, tras lo cual penetra, y gracias a la hialuronidasa, amplía las lesiones y
posibilita la invasión tisular. La balantidiosis primaria se ha observado casi con
exclusividad en zonas tropicales, generando una enterotiflocolitis, a veces hemorrágica,
acompañada de alteración del apetito, fiebre leve, y alternancia de heces reblandecidas y
constipación (Cordero e Hidalgo, 1999). Cuando invade la mucosa causa úlceras
superficiales e incluso profundas, así como enteritis moderada o grave. Al parecer B. coli
ejerce una acción plasmolítica que altera los núcleos de las células epiteliales de la mucosa
intestinal (Soulsby, 1987).
Estos parásitos pueden ser observados en dos estados: un estado de trofozoito móvil que es
sensible a la desecación, y un estado quístico, que puede mantener viable por más de dos
semanas en el ambiente (Bellanger et al., 2013). En Colombia se ha encontrado una
prevalencia de 15,1% en granjas porcinas de flujo continuo ubicadas en el departamento de
Santander (Hernandez y Cortes, 2008).
65
2.5.20. Metastrongylus spp.
Son parásitos pulmonares, que afectan bronquios, bronquíolos y lóbulos diafragmáticos.
Las aglomeraciones de estos patógenos recubiertos de moco, pueden ocluir total o
parcialmente las vías respiratorias periféricas (Greve, 2012). Metastrongylus spp., provoca
una sintomatología de carácter respiratorio, cuyo signo clínico principal es una tos seca
persistente que se acentúa tras el movimiento de los animales, y que puede ir acompañada
de disnea, taquipnea, secreciones nasales desde mucosas a mucopurulentas,
bronconeumonía, y a medida que avanza la enfermedad se observan temblores, trastornos
intestinales o diminución del apetito con lo que se produce una marcada pérdida de peso,
retraso en el crecimiento y raquitismo (Alcaide et al., 2005). Normalmente los síntomas
clínicos no son muy pronunciados, pero infecciones masivas pueden estar acompañadas por
infecciones bacterianas o virales concurrentes (Greve, 2012). Se han reportado casos fatales
en cerdos jóvenes por Metastrongylus elongatus asociado al Circovirus Porcino tipo 2,
debido a bronconeumonía severa (Marruchella et al., 2012). También, se han observado
asociaciones antagónicas con Ascaris suum en cerdos infectados experimentalmente
(Frontera et al., 2005).
Estos parásitos tienen alto impacto sobre la salud y producción porcícola de Colombia
(Pulido-Villamarín et al., 2013), y son de gran importancia en procesos de
lombricompostaje de porcinaza, ya que requieren de la lombriz como huésped
intermediario; esta característica de su ciclo biológico representa un riesgo sanitario
especialmente en porcinos criados bajo condiciones extensivas, por la posibilidad de
consumir estos organismos hallados en el suelo (Taylor et al., 2007).
2.5.21. Giardia intestinalis.
Es un parásito zoonótico. Los trofozoitos son flagelados, y absorben nutrientes del
hospedero a nivel del intestino delgado, donde se multiplican; bajo ciertas condiciones
éstos se enquistan y salen por las heces permitiendo sobrevivir por largos periodos de
66
tiempo; estos quistes se transmiten vía oral-fecal (Lindsay et al., 2012). Aunque se pueden
encontrar desde el duodeno hasta el ileon, es en el yeyuno donde se observa la mayor
concentración de trofozoitos, localizados principalmente en la superficie de las criptas
intestinales (Koudela et al., 1991).
La presentación de este parásito en granjas porcinas tecnificadas de países como Canadá es
variable, siendo baja en las granjas de la Isla del Príncipe Eduardo (Budu-Amoako et al.,
2012), y alta en Ontario, por lo que se requiere poner especial atención a los procesos de
tratamiento de la porcinaza para eliminar el riesgo de infección tanto en cerdos como en
humanos (Farzan et al., 2011). En Colombia se han encontrado prevalecías del 26,9% en
granjas semi - tecnificadas de Cundinamarca (Pulido-Villamarín et al., 2013).
2.5.22. “Estrongilidos”.
Con esta expresión se designa a un grupo de diferentes especies de nematodos
pertenecientes a varias familias, localizados en estómago, intestino delgado e intestino
grueso, cuyos huevos son segmentados y de cutícula delgada. Son nematodos que afectan
diferentes especies de animales, incluidos los cerdos, y tienen alta importancia económica
en la mayoría de los países; la identificación exacta de estos parásitos, independientemente
de la etapa de desarrollo, es fundamental para su control y para estudiar su epidemiología y
su biología (Newton et al., 1998). Tal identificación es posible cultivando la materia fecal
del cerdo hasta obtener L3. Todos los miembros de esta familia son parásitos durante su
fase adulta del sistema gastrointestinal; la mayor parte se alojan en el colon y el ciego
(Soulsby, 1987). Los cerdos criados en condiciones extensivas están más susceptibles a ser
infectados que aquellos en confinamiento, especialmente los cerdos de menor edad;
además, la prevalencia en machos es mayor que en las hembras (Kagira et al., 2012).
Los “estrongilidos” de mayor importancia en porcicultura incluyen los géneros
Oesophagostomum spp., Hyostrongylus spp. y Globocephalus spp.; Oesophagostomum
spp., son llamados parásitos nodulares por estar asociados con producción de nódulos en la
67
mucosa del intestino grueso, los cuales son visibles aún por el lado seroso, siendo las
especies O. dentatum y O. quadrispinulatum las que afectan los cerdos (Lin et al., 2012).
Oesophagostomum spp., puede reducir el crecimiento y la utilización de nutrientes, pero se
consideran, generalmente, medianamente patógenos en el cerdo (Mejer y Roepstorff, 2006).
Hyostrongylus rubidus, es otro nematodo que se encuentra en la curvatura menor del
estómago, donde absorben pequeñas cantidades de sangre y causan gastritis catarral, que
puede conducir a erosión de la mucosa, cuyos cambios impactan negativamente la
conversión alimenticia y las ganancias de peso. Globocephalus urosubulatus, está
ampliamente distribuido geográficamente; afectan principalmente la mucosa yeyunal; no
son muy patógenos, pero los cerdos jóvenes son más propensos a sufrir de anemia que los
adultos (Greve, 2012).
Se reportan algunas medidas de control biológico como el uso de hongos nematófagos, los
cuales reducen considerablemente la cantidad de larvas (L3) presentes en la porcinaza
(Ferreira et al., 2012), siendo esta información de especial interés, debido a la preocupación
mundial por la generación de resistencia a fármacos usados en el control de agentes
patógenos. Se han encontrado prevalencias en cerdo criollo colombiano de 40,16% (López
et al., 2014).
2.5.23. Strongyloides spp.
El género contiene varias especies que afectan los animales domésticos, las formas
parásitas son partenogénicas, y sus huevos pueden dar lugar, fuera del huésped,
directamente a larvas infestantes de otra generación parásita, o una generación libre de
machos y hembras. Las larvas infestantes son capaces de atravesar la piel del hospedador y
llegar por circulación hasta el pulmón, ascendiendo por la tráquea y faringe, para
posteriormente caer al intestino (Soulsby, 1987).
El principal representante de este género en los porcinos es el Strongyloides ransomi, que
afecta el intestino delgado. Las lesiones son dependientes del número de larvas infectivas
68
adquiridas y de la resistencia del hospedero; es común encontrar pequeñas cantidades de
Strongyloides sin lesiones asociadas, sin embargo, cuando el número es alto, se presentan
bajas ganancias de peso, diarrea e incluso la muerte. En neonatos, fuertes infecciones
pueden resultar en la muerte de los lechones antes de los 10-14 días de edad (Greve, 2012).
Debe considerarse el potencial de transmisión de éstos parásitos a través de moscas (Musca
domestica) que actúan como vectores, siendo muy importante ejercer un plan de control
que permita reducir el riesgo epidemiológico para los cerdos (Forster et al., 2009).
En un estudio realizado por López et al. (2014), sobre la dinámica parasitaria en cerdo
criollo colombiano San Pedreño, se encontró una prevalencia de 58,26%.
2.5.24. Coccidias.
Estos parásitos son intracelulares obligados, que incluyen géneros como Eimeria, Isospora,
Cryptosporidium, Toxoplasma, y Sarcocystis. El número de especies de coccidias
intestinales que afectan los porcinos es desconocido, porque muchos se observan solo desde
una forma de ooquistes esporulados (Lindsay et al., 2012); las infecciones leves de
coccidias son comunes en los cerdos, sin embargo, la prevalencia de la enfermedad clínica
atribuible a la coccidiosis es baja; en principio afecta a los animales jóvenes, mientras los
cerdos adultos se comportan como portadores. Los síntomas clínicos incluyen diarrea,
emaciación y estreñimiento en las últimas etapas. Probablemente las especies de Eimeria
más patógenas sean Eimeria bliecki y Eimeria scobra (Soulsby, 1987), entre tanto, las
especies de Isospora descritas para porcinos son Isospora suis, Isospora almataensis, e
Isospora neyrai; siendo la coccidiosis neonatal por I. suis la enfermedad protozoaria más
importante de los cerdos (Lindsay et al., 2012).
Las eimeriosis causada por las diversas Eimeria spp., tienden a ser subclínicas, y rara vez
dan lugar a procesos diarréicos, aunque siempre causan mermas en el desarrollo de los
animales. La alteración del revestimiento epitelial da lugar a trastornos de la absorción
(Cordero et al., 1999); por su parte, Isospora suis puede aislarse con mayor frecuencia en
69
casos de diarrea que sobre excretas compactas, por afección del yeyuno y del íleon,
ocasionando daño de las criptas y vellosidades intestinales, erosiones y necrosis; en
Alemania este parásito es considerado la principal causa de diarreas en porcinos, por
encimas de la acción de virus y bacterias (Niestrath et al., 2002). En ese sentido Aliaga-
Leyton et al. (2011) encontraron en granjas porcinas de Ontario (Canadá) una correlación
positiva entre la presentación de diarreas en lechones lactantes, y la presencia de I. suis; se
considera como posible riesgo de infección los pisos mal lavados especialmente los de
concreto, debido a la presencia de materia orgánica que queda atrapada en ellos, los cuales
permiten la supervivencia de estos parásitos. La infección pos I. suis durante las primeras
semanas de vida, impacta severamente las ganancias de peso de los lechones, pudiendo
perder hasta 1,4 kg cada lechón a los 62 días de vida, comparados con los lechones no
infectados (Aliaga-Leyton et al., 2011). Según Hernández y Cortes (2008), la prevalencia
de coccidias en granjas de flujo continuo en Santander-Colombia es de 10,4%.
2.6. Técnicas de Diagnóstico.
2.6.1. PCR.
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés Polymerase Chain
Reaction) es una técnica en la que se utilizan dos cebadores (pequeños fragmentos de
DNA) complementarios a una cadena opuesta de DNA a amplificar, ciclos de temperatura y
una DNA polimerasa; la repetición de ciclos de desnaturalización del DNA, hibridación de
los cebadores y extensión de la nueva molécula, permite la amplificación de secuencias
específicas de ácidos nucleícos en forma exponencial (Baumforth et al., 1999). Esta técnica
se ha utilizado con éxito en el diagnóstico clínico de gran cantidad de microorganismos,
especialmente de virus y diversidad de bacterias de difícil crecimiento en medios de cultivo
como Lawsonia intracellularis (Bertone et al., 2013; Jordan et al., 1999), y Actinobacillus
pleuropneumoniae (Schaller et al., 2001).
70
La PCR presenta una serie de variaciones, que se han ajustado según las necesidades de
identificación en los laboratorios. La PCR en tiempo real (Real-Time PCR), es una técnica
que a diferencia de la PCR convencional, permite la cuantificación de los fragmentos de
ácidos nucleícos amplificados. Otra variante es la PCR múltiple (multiplex PCR), en la que
se utilizan dos o más conjuntos de cebadores dentro de la misma mezcla de reacción, que
pueden visualizarse por las diferencias en los tamaños de los fragmentos amplificados; esta
técnica es de gran utilidad para la detección simultánea de diferentes secuencias
(Baumforth et al., 1999), como lo demuestran Huang et al. (2004), amplificando
exitosamente distintos virus de tipo DNA en una misma PCR, específicamente el
Parvovirus Porcino, Circovirus Porcino tipo 1 y tipo 2, y el virus de la enfermedad de
Aujeszky.
Otra variante de la PCR es la realizada por retrotranscripción (RT-PCR, por sus siglas en
inglés Reverse Transcriptase PCR); que se basa en la conversión inicial de RNA en DNA
complementario (DNAc) usando una enzima transcriptasa inversa; el DNAc monocatenario
producido por la reacción se amplifica a continuación, durante el primer ciclo de la PCR
convencional y produce ADNc de doble cadena, que se amplifica a continuación en ciclos
adicionales (Baumforth et al., 1999). Otra variante de esta técnica es 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; técnica usada
con éxito para la detección del virus del PRRS (Christopher-Hennings et al., 1995).
2.6.2. Cultivo microbiológico.
Uno de los sistemas más importantes para la identificación de microorganismos es
observar su crecimiento en medios enriquecidos que les permiten crecer de manera
controlada bajo condiciones de laboratorio. Para que los microorganismos crezcan
adecuadamente en un medio de cultivo artificial, se debe considerar las condiciones de
temperatura, humedad, presión y pH en las que el microorganismo crece mejor. Un medio
de cultivo contiene los nutrientes y factores de crecimiento necesarios para que el
71
microorganismo se desarrolle correctamente, pero no deben estar otros microorganismos
contaminantes que no permitan su adecuado crecimiento y posterior identificación (Ávila,
2013).
En el presente estudio, para el recuento microbiano se utilizaron métodos adaptados de las
Normas Técnicas Colombianas NTC 4666 (1999); NTC 4834 (2000); NTC 4779 (2007c);
NTC 4458 (2007a); NTC 4574 (2007b); NTC 5698-1 (2009a); NTC 5698-2 (2009b); NTC
4833 (2012); así como de la Food and Drug Administration (FDA) (2001). Para el caso
específico de Lepstospira spp., se siguió el procedimiento descrito en Giraldo et al. (2002)
con algunas modificaciones.
Preparación de las diluciones para recuento: en un frasco con 90 mL de solución salina
peptonada (SSP) pesar 10 g de la muestra 10(-1), homogenizar por agitación y transferir 1
mL de 10(-1) a un tubo con 9 mL SSP (dilución 10 (-2)) y continuar preparando soluciones
seriadas hasta 10(-7).
El recuento de mohos y levaduras se hace en medio de cultivo placas de Petrifilm mohos y
levaduras, donde el medio permite la diferenciación de los grupos por la forma y coloración
de la colonia. Las levaduras tienen colonias pequeñas, cremosas y de color azul. Para las
muestras frescas se siembran diluciones de 10(-3), 10(-4) y 10(-5) y para las muestras
deshidratadas se siembran diluciones 10(-1), 10(-2) y 10(-3). Colocar 1 mL de las
diluciones seleccionadas en cada placa y difundir con la ayuda del difusor. Incubar a 28°C
+/- 1°C por 5 días. Contar y reportar levaduras (colonias coloreadas) y mohos otras
colonias.
El recuento de coliformes totales y E.coli se efectúa en medio de cultivo, placas de
Petrifilm Coliformes/E.coli, que contienen agar Bilis Rojo Violeta más glucurónido. Las
colonias de coliformes son rojas por fermentación de la lactosa y están incluidas en una
burbuja de gas. Las colonias de E.coli son de color azul violeta con gas por efecto de la
enzima β-glucuronidasa que desdobla el glucurónido (más del 95% de las cepas de E.coli
72
contienen esta enzima). Marcar tres placas con la serie de diluciones a sembrar de acuerdo
con el tipo de muestra; 10(-1), 10(-2) y 10(-3) para las muestras que han sufrido algún
proceso y 10(-3), 10(-4) y 10(-5) para las muestras frescas sólidas o líquidas. Sembrar 1 mL
de la dilución correspondiente en cada una de las placas, permitir la difusión e incubar a
35°C +/- 1°C por 24 horas. Contar colonias rojas con gas y reportarlas como coliformes
totales. Contar colonias azules con gas y reportar como E. coli.
El recuento de bacterias mesófilas aerobias, presenta como medio de cultivo, placas de
Petrifilm mesófilo que contiene agar Plate Count, con TCC como indicador de crecimiento
(las colonias toman color rojo). Sobre tres placas identificadas con 10(-5), 10(-6) y 10(-7)
se inocula 1 mL de la dilución respectiva. Con el difusor se ejerce una leve presión para
difundir el inoculo en toda la placa. Incubar 24-48 horas a 35°C +/- 1°C. Elegir para contar
la placa que tenga entre 30-200 colonias que aparecen de color rojo. Reportar el resultado
usando dos dígitos y el exponente correspondiente cono Unidades Formadoras de Colonia
(UFC) por gramo.
El recuento de Staphylococcus aureus se efectúa por el medio de cultivo placas de Petrifilm
para recuentos de Staphylococcus aureus que contienen medio Baird Parker más ácido
desoxirribonucleíco para determinar la producción de DNAasa, que frente a la enzima
desoxirribonucleasa producida exclusivamente por S. aureus dentro de las otras especies
del género, se manifiesta en colonias rojo violeta. Sobre placas marcadas 10(-1), 10(-2) y
10(-3) para muestras procesadas y 10(-2), 10(-3) y 10(-4) para muestras iníciales, transferir
1 mL de las diluciones correspondientes. Difundir la muestra con la ayuda del difusor e
incubar a 35°C +/- 1°C por 24 horas. Contar colonias rojo violeta y reportar el resultado de
acuerdo a la dilución.
El recuento de colonias sulfito reductores utiliza agar TSN (Tryptone Sulfite Neomycin),
que por la presencia de sulfito de sodio detecta las bacterias sulfato reductoras (formación
de colonias negras). Por la presencia de polimixina y neomicina como agentes selectivos, la
técnica se puede interpretar como recuento de Clostridium prenfinges. El agar TSN se
73
prepara a razón de 40 g por litro, se esteriliza a 121°C por 15 minutos y se mantiene entre
45-50°C. Sobre tres cajas de Petri identificadas como 10(-2), 10(-3) y 10(-4) se agrega 1
mL de la dilución correspondiente. Agregar aproximadamente 15 mL de agar TSN
mantenido a 45-50°C. Homogenizar con movimientos circulares y permitir la solidificación
del agar. Agregar una segunda capa de agar TSN más o menos 5 mL. Permitir la
solidificación e incubar en aerobiosis a 35°C +/- 1°C por 48 horas. Contar colonias
negras con un halo de precipitado y reportar UFC según la dilución.
Para el aislamiento de Salmonella sp., en un frasco con 225 mL de caldo lactosado agregue
25 g de muestra. Incube a 35°C +/- 1°C por 8-10 horas. A un tubo de 9 mL de caldo
Rappaport agregue 1 mL del cultivo anterior, incube a 41°C +/- 0.5°C por 24 horas.
Siembre por agotamiento en medio sólidos de agar Hektoen y agar Bismuto Sulfito y lleve
a incubación a 35°C +/- 1°C de 24-48 horas. Seleccione y resiembre en agar Tripticasa las
colonias características, negras con halo incoloro y fondo azul en agar Hektoen; negras en
forma de ojo de pescado con precipitado negro en el agar Bismuto Sulfito incube a 35°C
+/- 1°C por 24 horas. Practicar coloración de Gram y hacer prueba de oxidasa (bacilo Gram
negativo, oxidasa negativo). Hacer prueba de aglutinación con antisuero polivalente “O”.
Resultados positivos, reportar Salmonella sp., en 25 g.
Para Listeria monocytogenes, se utiliza un sistema automatizado, en el equipo miniVIDAS
realizando un análisis basado en la técnica ELFA (Enzyme Linked Fluorescent Assay),
donde anticuerpos específicos ligados a fluoresceína reaccionan con los cuerpos bacteriales
que han crecido en medio de cultivo selectivo. La lectura se hace midiendo la cantidad de
fluoresceína que persiste después de los procesos de reacción y lavado. El procedimiento
implica añadir 25 g de muestra a un frasco con 225 mL de Caldo Fraser media
concentración. Incubar a 30°C +/- 1°C de 12-18 horas. Tras la incubación transferir 1 mL
de la suspensión a 9 mL de Caldo Fraser. Incubar a 30°C +/- 1°C por 24 horas. Adicionar
0.5 mL del tubo anterior en el primer pozo del cartucho que incluye todos los reactivos que
se requieren para realizar la prueba ELFA. Montar el sistema en el quipo miniVIDAS con
su cono correspondiente (contiene la fase sólida de la prueba) y dar inicio a la corrida de la
74
prueba la cual se completa automáticamente a los 70 minutos, emitiendo resultado positivo
o negativo, frente a controles que acompañan al montaje.
Para el caso específico de Leptospira spp., del frasco SSP con la dilución 10(-1) de la
muestra se toman 10 mL de sobrenadante, se filtran con papel clarificante y luego usando
una membrana de acetato celulosa de 0.45 micras se hace una segunda filtración (se espera
con este proceso descontaminar la muestra). El filtrado se recibe en tubo estéril y se
centrifuga a 3000 rpm durante 15 minutos. Se descarta el sobrenadante y el sedimento se
siembra en un tubo de medio EMJH (Ellinghausen and McCullough as modified by
Johnson and Harris). Los tubos se incuban a 28°C por 4 semanas con chequeo por
microscopía de campo oscuro cada semana, se descartan los tubos que muestren
contaminación bacteriana y la prueba se da por finalizada a las 4 semanas de incubación.
2.6.3. Cámara de McMaster.
Es el método estándar de análisis cuantitativo de huevos de parásitos en heces, en varias
especies de abasto. Existen diversas modificaciones de la técnica, todas ellas basadas en el
mismo principio. La cámara McMaster está formada por dos láminas de vidrio o de acrílico
unidas, entre las áreas marcadas de la lámina superior e inferior hay dos o tres cámaras,
cada una de las cuales tiene un volumen de 0,15 mL; las cámaras se llenan con la
suspensión de las heces en la solución de flotación; los huevos de nematodos y cestodos
flotan hasta situarse inmediatamente por debajo de la lámina superior de la cámara, donde
se pueden contar fácilmente al microscopio, mientras que la mayoría de los restos fecales
caen al fondo. Se realiza un conteo de todos los huevos que aparezcan, específico para cada
tipo de parásito, y se multiplica por el factor 10 para expresar el resultado en huevos por
gramo de materia fecal; el factor surge de la dilución inicial de heces en la solución de
flotación, siendo común la dilución 1:15, es decir, 1 g de heces por cada 14 mL de solución.
Para cuantificar huevos de trematodos y larvas de nematodos se ha desarrollado una cámara
McMaster modificada, en la cual los huevos sedimentan en una retícula grabada en la
superficie de la lámina inferior (Kassai, 1998).
75
2.6.4. Método de Ritchie.
Se basa en la concentración de los quistes y huevos por sedimentación mediante la
centrifugación, con la ayuda de formol y éter para separar y visualizar los elementos
parasitarios. Se pueden observar quistes, ooquistes y huevos de los parásitos. Es poco útil
para observar trofozoítos y larvas (Beltrán et al., 2003).
2.6.5. Método de Sloss modificado.
Es una técnica cualitativa, donde se usan heces frescas para el examen de huevos de
diferentes nematodos y ooquistes de coccidias. Para ello se hace una mezcla de la muestra
de materia fecal con agua, y se homogeniza, se realiza un tamizado; el sedimento se
centrifuga, una vez realizado se descarta el sobrenadante y se usa el sedimento para mezclar
con una solución azucarada y se vuelve a centrifugar, se ubica en láminas portaobjetos y se
hace lectura por microscopía (Vélez, 1983).
2.6.6. Método de Baerman.
Esta técnica se utiliza para recolectar larvas vivas a partir de tejidos o de materia fecal. Es
muy importante que las heces sean frescas. Se basa en la movilidad de las larvas de
nematodos, que al ser colocadas en agua migran al fondo del recipiente que las contiene
donde pueden ser recuperadas (Salazar, 1998; Zajac y Conboy, 2006).
2.6.7. Coloración de Ziehl-Neelsen.
La tinción de Ziehl-Neelsen para tinción parasitológica, permite la identificación de
ooquistes de Cyclospora sp., Isospora sp., y Cryptosporidium sp., puesto que presentan una
membrana quística resistente a la tinción, siendo necesario el calor para que el colorante
penetre. Con esta tinción los ooquistes se observan como esférulas de 4-6 µm de diámetro,
76
de un color rojo fucsia contra un fondo verde o azul, dependiendo del colorante de contraste
usado (Beltrán et al., 2003; Castro y Guerrero, 2006).
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107
CAPÍTULO III
Persistencia de patógenos en porcinaza líquida procesada en
tanques estercoleros y biodigestores
Persistence of pathogens in liquid pig manure processed in manure tanks and
biodigesters
Persistence of pathogens in liquid pig manure
Oscar Betancur H,1 Esp, Antonio Betancourt E,2 Ph.D, Julián Estrada A,3
Ph.D, Francisco Henao U,3* Ph.D
1Novartis De Colombia S.A., Sanidad Animal, calle 93-B 16-31, Bogotá
D.C., Colombia 2Corpoica, Calle 140 No 26 - 93, torre 2, Apto 202,
Floridablanca, Santander 3Universidad de Caldas, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Doctorado en Ciencias Agrarias, Sede Principal Calle 65
Nº 26-10, Manizales, Colombia. *Correspondencia: [email protected]. Teléfono móvil número (57) 3104232283
RESUMEN
Objetivo. Evaluar la persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras,
y parásitos en porcinaza líquida, procesada en biodigestores y tanques estercoleros en el centro–occidente de Colombia. Materiales y
Métodos. Se realizó un estudio de observación dirigida analizada descriptivamente en tres explotaciones porcinas, donde se montaron
tanques estercoleros y se aprovecharon sus biodigestores. Se realizó un muestreo de porcinaza fresca para analizar la presencia de 26
patógenos al comienzo del estudio y otro al final del proceso de estercoleros y biodigestores; los muestreos se repitieron en dos
momentos en las tres granjas. Para el estercolero, se llenó un tanque de 250 litros con porcinaza fresca y se analizó después de tres días de
almacenamiento. Los biodigestores fueron de flujo continuo, y se analizaron sus efluentes, según los tiempos de retención hidráulica
108
específicos. Las técnicas diagnósticas fueron las recomendadas específicamente para cada microorganismo y se ejecutaron en
laboratorios certificados por la autoridad sanitaria colombiana. Resultados. De los 26 patógenos investigados se detectaron 15 en la
porcinaza fresca usada en estercoleros y 12 en la utilizada en biodigestores. En tanques estercoleros Circovirus Porcino tipo 2 (PCV2),
mohos, levaduras, Salmonella spp., Balantidium coli y “estrongilidos” no persistieron. En biodigestores PCV2, levaduras, “estrongilidos”,
Balantidium coli y Strongyloides spp., no persistieron. Conclusiones.
Tanto en estercoleros como biodigestores se observó variación en la persistencia de agentes patógenos, indicando que funcionan como
sistemas de transformación de la porcinaza para la remoción de éstos, siempre y cuando se aumenten los tiempos de almacenamiento si se
quiere mejorar su eficiencia.
Palabras clave: bacterias, levaduras, mohos, parásitos, virus (Fuente: CAB).
ABSTRACT
Objective. To evaluate the persistence of virus, bacteria, mold, yeast and parasites in liquid pig manure, processed in biodigestors and
manure tanks in the central-western part of Colombia. Materials and methods. A directed observational study analyzed descriptively was
carried out in three pig farms located where the manure tanks were assembled and its biodigestors were used. A sampling of liquid pig
manure was taken to assess the presence of 26 pathogens at the beginning of the study and another one at the end of the process in
manure tanks and biodigesters. For the tank manure, a 250 liters tank was filled with fresh pig manure and was analyzed after three days of
storage. The biodigestors were of continuous flow and its effluents were
analyzed, according to the specific hydraulic retention times. The diagnostic techniques were those recommended specifically for each
microorganism and were carried out in certified labs by the Colombian Animal health authority. Results. Of the 26 pathogens that were
investigated, 15 appeared in the fresh pig manure used in pig manure tanks and 12 in the one used in biodigestors. In manure tanks, Porcine
Circovirus type 2 (PCV2), mold, yeast, Salmonella spp., Balantidium coli and Strongylids did not persist. In biodigestors, PCV2, yeast,
Strongylids, Balantidium coli and Strongyloides spp., did not persist. Conclusions. In both manure tanks and biodigestors, a variation could
109
be seen in pathogen persistency, indicating that they act as transformation systems of pig manure for the removal of the latter, as
long as the storage times are increased if the efficiency wants to be improved.
Key words: Bacteria, mould, parasite, virus, yeast (Source: CAB).
INTRODUCCIÓN
La carne de cerdo es la proteína de origen animal que más se consume en el mundo y su demanda sigue creciendo, su participación en el
mercado mundial es del 37.4% lo cual convierte a la porcicultura en una actividad pecuaria de gran importancia en el planeta (1). Según la
Asociación Colombiana de Porcicultores (2), en Colombia la oferta de porcinos en el mercado interno alcanzó 3’030.043 de cabezas
beneficiadas en el 2013, que representan aproximadamente 254.000
toneladas de carne, indicando un crecimiento de 2.2% en comparación al año 2012, y se espera que siga su crecimiento en los próximos años;
el consumo per cápita en Colombia es de 6.7 Kg lo cual muestra una gran oportunidad de negocio a futuro. Sin embargo, la gran cantidad de
porcinaza que se produce a diario limita la expansión de la industria porcina, dado que se le asocia con problemas de contaminación y de
transmisión de patógenos; surge, por tanto, el imperativo de hacer una adecuada disposición y procesamiento de la porcinaza para que de un
generador de problemas de contaminación y salud se transforme en una fuente de ingresos para el productor. El adecuado uso de la porcinaza
puede permitir su utilización estratégica como biofertilizante o como materia prima para la alimentación animal.
La porcinaza, se compone de heces, orina, residuos de cama, agua de
lavado, secreciones (nariz, garganta, vagina, útero, glándula mamaria,
etc.), descamación cutánea, pelos, residuos de alimento y sangre. Los organismos presentes en esta mezcla tienen el potencial de persistir en
los productos obtenidos del procesamiento de la porcinaza (3). Para disminuir el riesgo de contaminación, la porcinaza debe ser tratada por
algún método que garantice su inocuidad.
Se han reportado en la literatura diferentes procesos biológicos, físicos y químicos para el control de agentes patógenos en porcinaza, entre ellos
están: el ensilaje, el compostaje, el secado, el lombricompostaje, y el uso de biodigestores, regularmente precedido del almacenamiento en
110
tanques denominados estercoleros. Para el adecuado funcionamiento de estos procedimientos, con la excepción de los estercoleros, se requiere
la separación de las fracciones sólida y líquida de la porcinaza, a lo cual se le atribuyen efectos benéficos en la eliminación de patógenos (4).
Para el procesamiento de la fase líquida de la porcinaza en la industria
porcícola colombiana es común acudir a los estercoleros y a los biodigestores. Un estercolero es un tanque diseñado para almacenar
estiércol (5), en el caso particular de la porcinaza, el estercolero se
utiliza para almacenar la mezcla completa sin previa separación; regularmente el tiempo de almacenamiento es de tres días, al cabo de
los cuales se conduce su contenido a un campo de fertilización o a un sistema de fermentación anaeróbica en un biodigestor. Hasta el
momento no se conocen reportes formales sobre la efectividad de los tanques estercoleros en la eliminación de patógenos, Fongaro et al (6)
reportan la presencia de Salmonella spp., y Circovirus Porcino tipo 2 (PCV2) en porcinaza fresca líquida colectada desde un tanque
estercolero, sin considerar tiempos de retención que establezcan la capacidad de este sistema en la remoción de patógenos. El estercolero,
por tanto, no es estrictamente un mecanismo de procesamiento de la porcinaza. Es importante aclarar que en algunas granjas se usan
tanques similares a los estercoleros para almacenar el efluente de los biodigestores. Los biodigestores, son sistemas de biorreacción
construidos para someter la fase líquida de los desechos agrícolas,
estiércol o efluentes industriales, a fermentación anaeróbica con el propósito de recuperar energía y materiales (biogás, biofertilizante, y
posibles sustratos útiles en diversos procesos agropecuarios y agroindustriales) (7).
Cabe destacar que los biodigestores también ofrecen la posibilidad de
controlar la diseminación de agentes patógenos (8), los principales factores que influyen en la reducción de patógenos por este medio,
incluyen: competición microbiana, disponibilidad de nutrientes (9), temperatura, pH, concentración de amonio libre y de ácidos grasos
volátiles, diseño del biodigestor, y tiempo de retención hidráulica (TRH) o tiempo promedio que la materia prima se mantiene dentro del
biodigestor (10). Cabe anotar que para poder asegurar un adecuado proceso de biodigestión, es necesario que la porcinaza esté
suficientemente homogenizada, y que el TRH, sea el necesario para
evitar que las bacterias endógenas sean expulsadas a una tasa superior a la de su reproducción (11). Al respecto, Massé et al (12) reportan
reducciones significativas en la concentración de coliformes totales y
111
fecales, Escherichia coli, Salmonella sp., Campylobacter spp., y Yersinia enterocolitica cuando se usan TRH de 7 a 14 días. En este mismo
sentido, el grupo de Chen et al (13), encontró que la tasa de eliminación de patógenos se hace más eficiente conforme se aumenta el TRH de 11
a 25 días.
El presente trabajo se realizó con el propósito de contribuir a esclarecer el verdadero riesgo sanitario de la porcinaza mediante la evaluación de
la persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras, y parásitos en
porcinaza líquida, procesada en biodigestores y tanques estercoleros en el centro–occidente de Colombia.
MATERIALES Y MÉTODOS
Tipo de estudio. Se realizó un estudio de observación dirigida
analizada descriptivamente.
Sitio y población de estudio. Se realizó un estudio en tres
explotaciones porcinas de ciclo completo del centro occidente de Colombia, una granja ubicada en Pereira, de 800 madres (granja
grande), a una altitud de 1261 msnm, y con temperatura media de 25-30°C; otra de 500 madres (granja mediana) en Villamaría, a 1850
msnm, y con una temperatura media de 21-22°C; y una de 280 madres (granja pequeña) en Santa Rosa de Cabal, a 1450 msnm, y 22-26°C de
temperatura media.
Rutas de tratamiento y días de muestreo. Se hizo un muestreo de porcinaza fresca al comienzo del estudio (Junio de 2013) y otro al final
del proceso de cada ruta; los muestreos se repitieron en dos momentos en las tres granjas. En cada granja se usó un recipiente plástico de 250
litros de capacidad, como estercolero, que se llenó con 250 litros de
porcinaza fresca (38 kg de la fracción sólida y 212 L de la fracción líquida) y se almacenó por tres días. En el estudio se usaron
biodigestores tubulares de polietileno y de flujo continuo, con los siguientes TRH: 2.55 días en la granja pequeña, 2.65 días en la mediana
y 6.8 días en la granja grande. Los estercoleros se muestrearon al final del tercer día de almacenamiento y los biodigestores, de acuerdo con el
TRH respectivo; el muestreo se realizó siguiendo las pautas de la Norma Técnica Colombiana NTC-ISO 5667-1 (14).
112
Patógenos y técnicas diagnósticas. En la porcinaza fresca se analizó la presencia de los siguientes patógenos: Parvovirus Porcino (PVP),
Circovirus Porcino tipo 1 (PCV1), Circovirus Porcino tipo 2 (PCV2), Herpesvirus Porcino tipo 1 (HVP1) o virus de la enfermedad de Aujesky,
Actinobacillus sp. y Lawsonia intracellularis por la técnica de PCR convencional; virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino
(PRRS), por RT-PCR anidada; Clostridium sulfito reductores, por recuento en agar TSN (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO); mesófilos
aerobios por recuento en placas de Petrifilm mesófilo (3M™, St. Paul,
MN) con agar Plate Count (Merck-Millipore, Billerica, MA); Staphylococcus aureus, recuento en medio de cultivo Baird Parker con
DNA (3M™, St. Paul, MN), para determinar la producción de DNAasa; coliformes totales y Escherichia coli, recuento en agar Bilis Rojo Violeta
más glucorónido (3M™, St. Paul, MN) ; mohos y levaduras recuentos en placas de Petrifilm mohos y levaduras (3M™, St. Paul, MN); Salmonella
spp., mediante incubación secuencial de 25 g de muestra en caldo lactosado (3M™, St. Paul, MN), caldo Rapapport (3M™, St. Paul, MN),
agar Hektoen (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), agar Bismuto Sulfito (Merck-Millipore, Billerica, MA) y agar Tripticasa (Merck-Millipore,
Billerica, MA), coloración de Gram, pruebas de oxidasa (Merck-Millipore, Billerica, MA) y aglutinación con antisuero polivalente “O” (Prolab,
Antioquia, Col); Listeria monocytogenes, incubación de 25 g de muestra en caldo Fraser (Merck-Millipore, Billerica, MA), y prueba ELFA (Enzyme
Linked Fluorescent Assay) en el equipo miniVIDAS (BioMérieux,
Craponne, Fr); Leptospira spp., filtración con papel clarificante y membrana de acetato celulosa de 0.45 micras, posterior centrifugación
y siembra del sedimento en medio EMJH (Ellinghausen and McCullough as modified by Johnson and Harris) (Difco™, Detroit, MI) y evaluación
por microscopia de campo oscuro semanalmente por cuatro semanas; Ascaris suum, Trichuris suis, Balantidium coli, Strongyloides spp.,
Metastrongylus spp., coccidias y “estrongilidos”, mediante las técnicas de McMaster y Sloss; Giardia intestinalis con Ritchie; y Cryptosporidium
parvum con coloración Zielh-Neelsen. Todas las pruebas diagnósticas se ejecutaron en laboratorios avalados por el Instituto Colombiano
Agropecuario (ICA).
Criterios de selección. La inclusión de los patógenos anteriores en esta investigación se hizo bajo los siguientes criterios: PRRS, PCV2, PVP,
Lawsonia intracellularis, Actinobacillus pleuroneumoniae, por su
prevalencia y alto impacto económico. El PCV1 se consideró como control del PCV2. A. suum, E. coli, Listeria monocitogenes, Salmonella
spp., Giardia spp., Leptospira spp., S. aureus por el riesgo zoonótico que
113
conllevan. El virus de la enfermedad de Aujesky por el riesgo que esta representa a pesar de no estar reportado oficialmente en Colombia.
Mesófilos aerobios, coliformes totales, Clostridium sulfito reductores, mohos y levaduras por ser indicadores de actividad microbiana en el
tiempo. El resto de bacterias y parásitos (Trichuris suis, Balantidium coli, Giardia intestinalis, Strongyloides spp., Metastrongylus spp.,
coccidias y “estrongilidos”) por su impacto económico, su importancia epidemiológica y por ser potencialmente patógenas para otras especies,
incluidos los humanos.
En el presente estudio la persistencia de virus, parásitos, Actinobacillus
sp., Leptospira spp., Listeria monocytogenes, Lawsonia intracellularis y Salmonella spp., se valoró a partir de la presencia del organismo, en
tanto que para los organismos diagnosticados por recuento (mesófilos aerobios, S. aureus, coliformes totales, E. coli, Clostridium sulfito
reductores, mohos, levaduras), la persistencia dependió de que el número final de cada agente superara los niveles máximos permitidos
de acuerdo con los valores de referencia de la tabla 1.
RESULTADOS
En la tabla 2 se aprecia que de los 26 patógenos estudiados, solo se
encontraron 15 en la porcinaza fresca con la cual se llenaron los estercoleros; al tercer día de almacenamiento en esta vía se comprobó
la persistencia de nueve de ellos (Lawsonia intracellularis, mesófilos aerobios, E. coli, coliformes totales, S. aureus, Clostridium sulfito
reductores, Listeria monocytogenes, Strongyloides spp., coccidias), por tanto los otros seis desaparecieron durante este período. E. coli,
coliformes totales, Clostridium sulfito reductores, persistieron siempre en las tres granjas; mesófilos aerobios persistieron en las tres granjas
pero solo en la grande persistieron en los dos muestreos; S. aureus
persistió en las tres granjas, y en la grande no persistió en un muestreo; Lawsonia intracellularis persistió en la granja grande, en la
mediana apareció solo en uno de los muestreos y no persistió y en la pequeña apareció en los dos muestreos pero solo persistió en uno.
Strongyloides spp., solo persistió en un muestreo de la granja mediana. Para el caso de coccidias estas persistieron en las tres granjas, excepto
en el segundo muestreo de la granja pequeña.
En los datos registrados en la tabla 3, se percibe que 12 de los 26 agentes incluidos en el estudio fueron diagnosticados inicialmente en la
114
porcinaza líquida empleada para alimentar los biodigestores, ocho de ellos persistieron (Lawsonia intracellularis, mesófilos aerobios, S.
aureus, Clostridium sulfito reductores, coliformes totales, E. coli, Salmonella spp., coccidias). E. coli persistió siempre en las tres granjas;
Lawsonia intracellularis persistió en la granja pequeña, en la mediana apareció solo en uno de los muestreos y persistió y en la grande
apareció en los dos muestreos pero solo persistió en uno. Los mesófilos aerobios persistieron en las tres granjas aunque solo en el primer
muestreo. S. aureus persistió en la granja mediana y en la pequeña en
uno de los muestreos, mientras en la granja grande no persistió. Para el caso de Salmonella spp., estas aparecieron solo en el primer muestreo
de las tres granjas y persistieron en la mediana y pequeña, en la grande no persistieron. Los Clostridium sulfito reductores persistieron en las
granjas mediana y pequeña, y en la grande a pesar que apareció en los dos muestreos solo persistió en uno de ellos. Se observaron coccidias en
uno solo de los muestreos de las granjas grande y pequeña, y en ambos casos persistieron.
DISCUSIÓN
A la porcinaza se le atribuye un papel protagónico en la transmisión de agentes patógenos diversos (virus, bacterias, mohos, levaduras y
parásitos), por lo cual se limita considerablemente su uso en procesos agropecuarios y agroindustriales. Por experiencias previas se sabe que
ciertos agentes etiológicos pueden ser removidos total o parcialmente en el procesamiento de la porcinaza (estercoleros, biodigestores,
secado, ensilaje, lombricompuesto, harina de lombriz). El uso estratégico de la porcinaza, bien en biofertilización bien en alimentación
animal, podría hacerse antecedido de procesos similares a los mencionados, y su verdadero rol en la transmisión de patógenos estaría
determinado por la persistencia de los mismos al final de cada uno, o
dicho de otra manera por el poder de remoción de estos procedimientos.
De los 26 patógenos inicialmente investigados aparecieron 15 en la porcinaza fresca usada para los estercoleros y 12 en la utilizada en
biodigestores, debido quizá a que o no se presentan en las granjas estudiadas (granjas negativas), o a las diferencias en las condiciones
sanitarias y de bioseguridad, o por una prevalencia muy baja en el momento del muestreo. Además, no debe descartarse la presencia de
residuos de antibióticos que modifiquen las poblaciones bacterianas en la porcinaza. Por su parte la persistencia podría deberse a los bajos
115
tiempos del proceso de almacenamiento, a que las condiciones ambientales en las rutas estudiadas no eran lo suficientemente adversas
o a que las prevalencias de los agentes encontrados era alta al momento del muestreo, por cuanto podría esperarse que a mayor carga
inicial de patógenos se requerirá mayor tiempo de retención de la porcinaza para asegurar su remoción.
De los virus evaluados en esta investigación sólo se encontró el PCV2
tanto en la porcinaza fresca usada para el proceso en estercoleros y
biodigestores (Tablas 2 y 3), y en ambos casos fue removido. Este virus ha sido hallado por otros autores en porcinaza líquida y ha persistido en
este medio aún después de 30 a 40 días (6); estos mismos autores aducen que PCV2, por ser un virus DNA es resistente a la desinfección y
es comúnmente excretado en las heces y orina de los cerdos; por esas razones, son considerados bioindicadores de calidad ambiental. La
remoción evidenciada tanto en estercolero como en los biodigestores, en las dos oportunidades que apareció el virus en porcinaza fresca puede
ser atribuida a la presencia de compuestos proteolíticos, o al efecto del ión amonio (18).
En el caso de Lawsonia intracellularis (LI), hubo persistencia tanto en los
tanques estercoleros como en los biodigestores. A pesar de la importancia clínica y económica de LI, no ha sido considerada en los
estudios sobre la eficiencia de biodigestores o estercoleros en el
tratamiento de la porcinaza, posiblemente porque es un agente patógeno que no afecta a otras especies de interés pecuario, ni es
zoonótica, o por las dificultades que se presentan para su cultivo e identificación (19), últimamente se ha recomendado su identificación por
PCR (20), sin embargo, la utilización de esta técnica puede indicar un patrón erróneo en el valor de persistencia encontrado, dada su
capacidad de utilizar DNA a partir de células muertas (13).
En este estudio se encontró persistencia de mesófilos aerobios tanto en los tanques estercoleros, como en los biodigestores. En el caso de los
tanques estercoleros, podría explicarse por las condiciones ecológicas dentro de los tanques, puesto que durante el almacenamiento de
porcinaza, se presentan condiciones aerobias en la superficie, pero después de 30 cm de profundidad, las condiciones anaerobias
prevalecen (21). En el caso de los biodigestores de este trabajo, se
presentó persistencia en solo una de las muestras. Chen et al (13), mencionan que diferentes TRH conducen a la modificación de la
116
estructura de la comunidad microbiana, que puede tener un efecto en la supervivencia de las bacterias patógenas.
Staphylococcus aureus persistió tanto en los tanques estercoleros como
en los biodigestores. Esta bacteria es anaeróbica facultativa (22), y esta característica pudo favorecer su supervivencia en ambos sistemas.
Aunque el amonio presente en las excretas líquidas tiene un efecto bactericida, los cocos gram positivos dada su menor permeabilidad
celular son menos susceptibles a éste que otras bacterias (23). Según
Poudel et al (24), solo es posible eliminar la población de S. aureus después de un TRH de 10 días, y en este estudio se refuerza dicho
planteamiento, debido a que el TRH de mayor duración fue de 6.8 días.
En cuanto a mohos y levaduras, no hubo persistencia ni en los tanques estercoleros, ni en los biodigestores. Existen pocos datos sobre los
recuentos de levaduras y mohos en los estiércoles animales (4). Se han encontrado mayor cantidad de bacterias que de hongos en porcinaza
tratada por digestión anaerobia, debido a que las bacterias tienen un rol más importante en la conversión de residuos orgánicos durante este
proceso (25). El presente estudio demuestra la eficiencia de los sistemas de tratamiento de porcinaza líquida para remover estos agentes, dada
su susceptibilidad al amonio y sustancias húmicas (25).
Por su parte, se encontró persistencia de Salmonella spp., en los
biodigestores, más no en los tanques estercoleros. Bajo las condiciones de este estudio, este agente no mostró persistencia en dichos tanques;
las posibles razones de esta eliminación, podrían ser las altas concentraciones de amonio (23), y presencia de flora autóctona que
compite directamente por el sustrato (9). Otros autores han encontrado persistencia de Salmonella spp. en porcinaza tratada por biodigestores
anaerobios después de 30 a 40 días, aunque no siempre las cepas eran patogénicas (6). Aumentos de los TRH benefician la inactivación de
Salmonella spp. (13). En este estudio, los bajos tiempos de retención probablemente no permitieron la remoción completa de Salmonella spp.,
en los efluentes de los biodigestores. Quizá las variaciones encontradas entre los autores consultados y los resultados de este estudio, se
podrían explicar por la técnica de ausencia o presencia que se utilizó, donde se evaluaron 25 g de muestra que permite detectar muy bajas
poblaciones de Salmonella spp., lo cual va a depender de la prevalencia
de la enfermedad en cada granja.
117
Clostridium sulfito reductores persistieron en los tanques estercoleros, y en los biodigestores. Esto puede explicarse porque son anaerobios
formadores de esporas que pueden soportar y multiplicarse en potenciales de oxido-reducción bajos, por lo tanto, es probable que
logren sobrevivir a la digestión anaerobia del estiércol (3). La persistencia de estas bacterias ha sido reportada en procesos de
digestión anaeróbica psicrófila de porcinaza usando reactores secuenciales discontinuos (12).
Los coliformes totales y E.coli persistieron tanto en los tanques estercoleros como en los biodigestores. Son et al (23), adicionaron 2%
de urea (amonio) a estercoleros y después de dos semanas obtuvieron valores <5 UFC/g para coliformes totales y E.coli, por efecto del
aumento del pH. A diferencia de este estudio, los tanques estercoleros no recibieron ningún tratamiento. En el estudio de Estrada-Álvarez et al
(26), se observó una eliminación completa de coliformes después del tratamiento de estiércol por un biodigestor anaerobio de flujo continuo
con un TRH de 46 días. Puede observarse claramente que los tiempos de retención requeridos para la completa eliminación de la población de
coliformes dentro de un biodigestor, son mayores que los de este estudio (máximo 6.8 días).
La digestión anaerobia ha exhibido alta eficiencia en la remoción de E.
coli con TRH de 25 días (13). En este trabajo E. coli persistió en todas
las granjas y en todo momento; explicado por el poco tiempo de almacenamiento. Una dificultad que puede surgir de la evaluación de
biodigestores anaerobios de flujo continuo, es la falta de correlación entre el TRH y la reducción de patógenos como E. coli, debido a que una
cierta cantidad de porcinaza pasa más rápido a través del biodigestor, dado que son biodigestores que continuamente son alimentados con
porcinaza fresca. Un bajo tiempo de retención no sólo podría conducir a un aumento de la supervivencia de patógenos, sino también a
incrementar los problemas con los malos olores de los efluentes (27). La adición de urea (amonio) o la prolongación del tiempo de retención son
alternativas a evaluar en trabajos posteriores para minimizar el riesgo que representan estos microorganismos.
Listeria monocytogenes solo fue observada en una muestra y
exclusivamente en el estercolero, al final del cual persistió. Es posible
que la combinación de un ambiente que es pobre en materia orgánica, rico en sal y con un pH alcalino, favorezca la supervivencia de este
patógeno que de hecho es muy resistente, gracias a unos mecanismos
118
fisiológicos y genéticos muy específicos que lo habilitan para soportar condiciones extremas de estrés (28). Estos datos corroboran los
resultados de este estudio.
En cuanto a parásitos en el estercolero, no se observó persistencia de Balantidium coli ni de “estrongilidos”, mientras las coccidias si
persistieron. Como lo menciona Son et al (23), condiciones que favorezcan altas concentraciones de amonio pueden inactivar parásitos.
En cuanto a los Strongyloides spp., se observó persistencia, al respecto,
se sabe que los estados de vida libre de Strongyloides spp., tienen corta duración y son afectadas negativamente por las condiciones adversas
del ambiente. La persistencia de coccidias puede explicarse por trabajarse en un medio líquido que es favorable para el desarrollo de
estos parásitos y adicionalmente por su capacidad de formar ooquistes muy resistentes a condiciones ambientales desfavorables. En la
naturaleza, los ooquistes probablemente sobreviven por semanas o meses (29). En el caso de los biodigestores, no se encontró persistencia
de “estrongilidos” ni Strongyloides spp., pero sí de coccidias. Las consideraciones biológicas de estos parásitos descritas en los tanques
estercoleros, aplican de la misma manera para los biodigestores. Cañon-Franco et al (30), evaluaron la eficiencia de biodigestores anaerobios en
la eliminación de parásitos después de 15 días de TRH, encontrando que ese tiempo es insuficiente para la eliminación completa de ooquistes de
Isospora suis y diferentes especies de Eimeria, así como huevos de
Strongyloides ransomi. En este trabajo los resultados son semejantes en cuanto a la persistencia de coccidias, pero no en cuanto a Strongyloides
sp. La persistencia de coccidias en ambas rutas podría explicarse por su naturaleza quística, las cuales son formas muy resistentes a las
condiciones adversas del ambiente. En este trabajo los tiempos de retención fueron bajos respecto a los reportes encontrados en la
literatura, sin embargo, fue posible la eliminación de algunos de los parásitos considerados. TRH muy cortos no permiten una adecuada
eliminación de patógenos, en particular de huevos de parásitos, los cuales tienen una mayor resistencia al estrés ambiental comparado con
virus y bacterias (8).
En el presente trabajo los resultados en tanques estercoleros muestran que PCV2, mohos, levaduras, Salmonella spp., Balantidium coli y
“estrongilidos” no persistieron; mientras que Lawsonia intracellularis,
mesófilos aerobios, S.aureus, Clostridium sulfito reductores, coliformes totales, E. coli, Listeria monocytogenes, Strongyloides spp., y coccidias
si persistieron. De otro lado, en los biodigestores se aprecia que PCV2,
119
levaduras, “estrongilidos”, Balantidium coli y Strongyloides spp., no persistieron; mientras que Lawsonia intracellularis, mesófilos aerobios,
S.aureus, Clostridium sulfito reductores, coliformes totales, E. coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, y coccidias si lo hicieron.
Tanto en estercoleros como biodigestores se observó variación en la
persistencia de agentes patógenos, indicando que funcionan como sistemas de transformación de la porcinaza para la remoción de éstos,
siempre y cuando se aumenten los tiempos de almacenamiento si se
quiere mejorar su eficiencia, el cual, en el caso de los biodigestores, puede aumentarse por una ampliación en su tamaño, o por la utilización
de menor cantidad de agua de lavado en las instalaciones.
Es importante considerar para estudios posteriores, si los huevos o larvas de parásitos, así como los virus y bacterias en los que se
encontró persistencia son viables o no. En el caso de Salmonella spp., verificar si se trata de cepas patógenas o apatógenas y para E. coli
diferenciar el tipo de adhesinas pues estas son específicas para cada especie K88 para porcinos, K99 para bovinos.
Tabla 1. Recuentos máximos adoptados para alimentación de
rumiantes.
Microorganismo Límite máximo UFC/g
Fuente
Mesófilos aerobios 10x107 (15)
Staphylococcus aureus 10x104 (16)
Mohos 10x104 (15)
Levaduras 10x104 (15)
Clostridium sulfito reductores 20x101 (15)
Coliformes totales 10x104 (15)
E.coli 10x101 (17)
UFC/g: unidades formadoras de colonia/gramo.
120
Tabla 2. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia en tanques estercoleros.
PATÓGENO
GG GM GP
M1 M2 M1 M2 M1 M2
DI P DI P DI P DI P DI P DI P
PVP
PCV1
PCV2 + +
PRRS
HVP1
Lawsonia intracellularis + + + + +
+
+ +
Actinobacillus pleuropneumoniae
Mesófilos aerobios + + + + + + + +
+ +
Staphylococcus aureus + + +
+ +
+ +
Mohos +
+ +
Levaduras + +
+ +
+
Clostridium sulfito reductores + + + + + + + + + + + +
Coliformes totales + + + + + + + + + + + +
E. coli + + + + + + + + + + + +
Listeria monocytogenes
+ +
Salmonella spp.
+
+
Leptospira spp.
Ascaris suum
Cryptosporidium parvum
Trichuris suis
Balantidium coli +
+
+
+
Metastróngylus spp
Giardia intestinalis
“estrongilidos” +
+
Strongyloides spp. +
+ + +
+
Coccidias + + + + + + + + + + +
GG: granja grande; GM: granja mediana; GP: granja pequeña; M1: muestreo 1; M2: muestreo 2; DI: diagnóstico inicial (porcinaza fresca);
P: persistencia; (+): presencia del agente patógeno.
121
Tabla 3. Patógenos encontrados en tres granjas del centro occidente de Colombia en Biodigestores.
PATÓGENO
GG GM GP
M1 M2 M1 M2 M1 M2
DI P DI P DI P DI P DI P DI P
PVP
PCV1
PCV2 + +
PRRS
HVP1
Lawsonia intracellularis + + +
+ +
+ + + +
Actinobacillus pleuropneumoniae
Mesófilos aerobios + + +
+ + +
+ + +
Staphylococcus aureus + +
+ + + +
+ +
Mohos
Levaduras + +
+
+
Clostridium sulfito reductores + + +
+ + + + + + + +
Coliformes totales +
+
+ + + + + + +
E. coli + + + + + + + + + + + +
Listeria monocytogenes
Salmonella spp. +
+ +
+ +
Leptospira spp.
Ascaris suum
Cryptosporidium parvum
Trichuris suis
Balantidium coli
Metastróngylus spp
Giardia intestinalis
“estrongilidos” +
Strongyloides spp.
+
+
Coccidias
+ +
+ +
GG: granja grande; GM: granja mediana; GP: granja pequeña; M1: muestreo 1; M2: muestreo 2; DI: diagnóstico inicial (porcinaza fresca);
P: persistencia (+): presencia del agente patógeno.
122
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125
CAPÍTULO IV
PERSISTENCIA DE PATÓGENOS EN PORCINAZA SECA, ENSILADA Y
TRANSFORMADA EN LOMBRICOMPOSTAJE Y HARINA DE LOMBRIZ
Persistence of pathogens in dry pig manure, as silage, and transformed in earthworm compost
and earthworm flour
Persistence of pathogens in solid pig manure
Oscar Jaime Betancur 1, Jesús Antonio Betancourt
2 , Julián Estrada
3, Francisco Javier Henao
3*
1Novartis-Colombia S.A., Sanidad Animal, Bogotá D.C.-Colombia,
2Corpoica, Floridablanca,
Santander-Colombia, 3Universidad de Caldas, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Doctorado en
Ciencias Agrarias, Manizales-Colombia. *[email protected].
RESUMEN
El propósito de esta investigación fue establecer la persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras, y
parásitos, en diferentes formas de utilización de la fracción sólida de la porcinaza. Se hizo un estudio
de observación dirigida, analizada descriptivamente en tres explotaciones porcinas ubicadas en el
centro-occidente de Colombia, donde se procesó porcinaza en secado, en ensilado, y se produjo
lombricompuesto y harina de lombriz. Se muestreó la porcinaza fresca para analizar la presencia de 26
patógenos al comienzo del estudio y al finalizar las anteriores rutas, repitiéndose los muestreos en dos
126
momentos en cada granja. Para el secado se ubicaron tres lechos bajo invernadero, y se muestrearon
cuando la humedad alcanzó 24-30%; para el ensilado se utilizaron tres microsilos por granja cargados
con caña de azúcar y porcinaza fermentada con vitafert, muestreándose a los 15 días. El
lombricompostaje se realizó en lechos de madera, utilizando 2 kg de Lombriz (Eisenia foetida) y 50 kg
de porcinaza; al término de 90 días se muestreó y se extrajo la lombriz para preparar harina. De 26
patógenos investigados se detectaron 14 en la porcinaza fresca usada en ensilaje y 13 en la utilizada en
secado, lombricompostaje y harina; no se halló virus alguno; ningún parásito persistió en secado,
ensilaje, ni harina. Staphylococcus aureus, mohos y levaduras no persistieron en secado ni harina;
Salmonella spp., no persistió en ninguna ruta; Listeria monocytogenes solo persistió en el secado;
Lawsonia intracellularis no persistió en lombricompostaje ni en harina; mesófilos aerobios,
Clostridium sulfito-reductores, coliformes totales y E.coli, persistieron en todas la rutas, pero no en
todos los muestreos. La ruta más eficiente en la eliminación de patógenos fue la harina de lombriz; en
este estudio el lombricompostaje no mostró ser buen medio de sanitización, mientras que el secado y el
ensilaje pueden considerarse buenas estrategias para eliminar patógenos.
Palabras clave: ensilaje, harina de lombriz, lombricompostaje, patógenos, porcinaza
ABSTRACT
The purpose of this research was to establish the persistence of viruses, bacteria, molds, yeasts, and
parasites, in different ways of using the solid fraction of pig manure. A directed observational study,
descriptively analyzed, was carried out in the central-western part of Colombia, where pig manure was
processed in dryout, in silage, earthworm compost and earthworm flour were produced. Fresh pig
manure was sampled to analyse the presence of 26 pathogens at the beginning of the study and at the
end of the above mentioned routes, repeating the samplings twice in each farm. For the dryout, three
beds were allocated under greenhouse, and were sampled when the humidity reached 24-30%; for the
127
silage, three microsilos were used per farm, loaded with sugar cane and pig manure with vitafert, being
sampled at 15 days. The earthworm compost was done in wooden beds, using 2 kg earthworm (Eisenia
foetida) and 50 kg of pig manure; at the end of 90 days it was sampled and the earthworm was
extracted to prepare flour. Out of 26 pathogens investigated, 14 were detected in the fresh pig manure
used in the silage and 13 in the one used in the dryout, earthworm compost and flour; no viruses were
found; no parasites persisted in dryout, silage, nor in flour. Staphylococcus aureus, molds and yeasts
did not persist in dryout nor in flour; Salmonella spp., did not persist in any route; Listeria
monocytogenes persisted only in dryout; Lawsonia intracellularis did not persist in earthworm
compost, nor in flour; aerobic mesophilic, sulphite-reducing Clostridium, total coliforms and E.coli,
persisted in all the routes, but not in every sampling. The most efficient route for the elimination of
pathogens was the earthworm flour; in this study the earthworm compost was not shown to be an
adequate means of sanitation, whilst the dryout and the silage could be considered good strategies to
eliminate pathogens.
Key words: silage, earthworm flour, earthworm compost, pathogens, pig manure.
INTRODUCCIÓN
Se estima que para el 2030 la población humana a nivel mundial sobrepasará los 8 billones de
personas; esto le implica un enorme reto al sector pecuario para satisfacer la demanda de proteína de
origen animal y es allí donde la carne de cerdo, que es hoy la que más se consume en el mundo, jugará
un papel preponderante; para cubrir tal demanda se requerirá seguir aumentando la población porcina,
lo que acarreará un incremento en la generación de porcinaza, que a un ritmo de excreción diaria de
hasta 10 kg por cerdo, aumentará de manera sustantiva la disponibilidad de este subproducto.
Históricamente, el estiércol animal ha sido visto como un residuo, concepto que ha venido cambiando
en muchos productores, quienes lo aprecian como fuente de nutrientes y energía renovable. El empleo
128
estratégico de porcinaza como materia prima para alimentación animal o biofertilizante, ha sido
limitado por las autoridades sanitarias colombianas por su posible riesgo contaminante [14]. La
principal barrera se debe a que las excretas pueden contener una carga microbiológica elevada, que
podría persistir aún después de someterse a diversos procesos de tratamiento.
En Colombia, en las granjas porcícolas tecnificadas, la porcinaza fresca es sometida a uno o varios
procesos de tratamiento antes de su disposición final; los biodigestores y los tanques estercoleros usan
la fracción líquida de aquella, mientras que el ensilado, el secado, el lombricompostaje, y la harina de
lombriz usan la fracción sólida. Esta fracción ha sido utilizada como elemento mejorador de los suelos
y alimento de bovinos tanto en forma fresca como ensilada. El ensilaje es un proceso anaerobio
fermentativo en el que bacterias acido-lácticas convierten carbohidratos solubles en ácidos orgánicos
(principalmente ácido láctico), creando un nivel de acidez que impide que otros microorganismos
puedan descomponer el sustrato [31]. La porcinaza seca es aquella que es secada al sol, es una forma
más fácil de incorporar excretas en la ración del ganado, es un producto casi inoloro, que demanda
mucho espacio para el proceso y en el que se ha comprobado eliminación parcial de agentes patógenos.
Se considera que un estiércol está seco cuando su contenido de humedad es inferior al 30% [5]. El
lombricompostaje es la biooxidación y la estabilización de la materia orgánica que implica la acción
conjunta de las lombrices y microorganismos [32]. El paso de porcinaza a través del sistema digestivo
de la lombriz permite la reducción de patógenos, aunque esta puede depender de la cantidad de
estiércol [21]. Las lombrices por su alta tasa reproductiva son productoras de carne que comúnmente se
usa en forma de harina. En el empleo de lombricompuesto ó harina elaborada con lombriz de tierra es
necesario considerar el riesgo de transmisión, especialmente a cerdos, del nematodo pulmonar
Metastrongylus spp., del cual dichas lombrices son hospedadores intermediarios [11].
A pesar de la implementación de estos sistemas, existe limitada información respecto a la utilidad de
estas rutas en la eliminación de patógenos de la porcinaza bajo condiciones de campo en Colombia. De
129
las diferentes formas de tratamiento, solo algunas brindan posibilidades de biorremediación,
generándose, por tanto, la necesidad de ampliar este horizonte mediante investigación. El presente
trabajo se realizó con el propósito de establecer la persistencia de virus, bacterias, mohos, levaduras, y
parásitos, en diferentes formas de utilización de la fracción sólida de la porcinaza.
MATERIALES Y MÉTODOS
Tipo de estudio. Se realizó un estudio de observación dirigida analizada descriptivamente.
Sitio y población de estudio. Se realizó un estudio en tres explotaciones porcinas de ciclo completo
del centro occidente de Colombia, una granja ubicada en Pereira, de 800 madres (granja grande), a una
altitud de 1261 msnm, y con temperatura media de 25-30°C; otra de 500 madres (granja mediana) en
Villamaría, a 1850 msnm, y con una temperatura media de 21-22°C; y una de 280 madres (granja
pequeña) en Santa Rosa de Cabal, a 1450 msnm, y 22-26°C de temperatura media.
Rutas de tratamiento y momentos de muestreo. Se hizo un muestreo de porcinaza fresca al
comienzo del estudio y otro al final de los procesos de secado, de ensilado y de producción de
lombricompuesto y harina de lombríz; los muestreos se repitieron en dos ocasiones en las tres granjas
con intervalos de un mes. Para el secado de la porcinaza, el cual se hizo al sol, se utilizaron tres lechos
sobre tejas de fibrocemento ubicados bajo invernadero; midiéndose la humedad diariamente, por el
método de gravimetría, para determinar el contenido de agua y materia seca, hasta alcanzar una
humedad del 24 al 30%, que en promedio tardó 18 días. Para el ensilado se utilizaron, para cada granja,
tres microsilos de PVC de 2,5 Kg, con válvula de vacío y cierre hermético, cargados con caña de
azúcar integral molida con 40% de porcinaza fresca enriquecida con vitafert [9]; el muestreo se llevó a
cabo a los 15 días. El lombricompostaje se realizó en lechos de madera, utilizando 2 kg de lombriz roja
californiana (Eisenia foetida) y 50 kg de porcinaza estabilizada en pH neutro, temperatura ambiente y
130
humedad del 70%; al término de 90 días se llevó a cabo el muestreo del lombricompostaje y se extrajo
la lombriz para la preparación de harina, por el método descrito en Vielma y col.. [37] . Los muestreos
se hicieron atendiendo a Mason [19] y Estrada y col. [9] .
Patógenos y técnicas diagnósticas. En la porcinaza fresca se analizó la presencia de Parvovirus
Porcino (PVP), Circovirus Porcino tipo 1 (PCV1), Circovirus Porcino tipo 2 (PCV2), Herpesvirus
Porcino tipo 1 (HVP1) o virus de la enfermedad de Aujesky, Actinobacillus pleuropneumoniae y
Lawsonia intracellularis por la técnica de PCR convencional, cuyo fundamento es la amplificación de
secuencias específicas de ácidos nucleicos en forma exponencial, mediante ciclos consecutivos de
desnaturalización, hibridación de cebadores y extensión de la nueva molécula creada [4]; mientras que
el virus del Síndrome Respiratorio Reproductivo Porcino (PRRSV), se detectó por RT-PCR anidada, la
cual consta de dos reacciones de PCR secuenciales, utilizando como templado para la segunda
reacción, el producto obtenido de la primera PCR [4]. Clostridium sulfito reductores, por recuento en
agar TSN; mesófilos aerobios por recuento en placas de Petrifilm mesófilo, con agar Plate Count;
Staphylococcus aureus, recuento en medio de cultivo Baird Parker con DNA para determinar la
producción de DNAasa; coliformes totales y Escherichia coli, recuento en agar Bilis Rojo Violeta más
glucorónido; mohos y levaduras recuentos en placas de Petrifilm mohos y levaduras; Salmonella spp.,
mediante incubación secuencial de 25 g de muestra en caldo lactosado, caldo Rapapport, agar
Hecktoen, agar Bismuto Sulfito y agar Tripticasa, coloración de Gram, pruebas de oxidasa y
aglutinación con antisuero polivalente “O”; Listeria monocytogenes, incubación de 25 g de muestra en
caldo Fraser, y prueba ELFA (Enzyme Linked Fluorescent Assay) en el equipo miniVIDAS
(BioMérieux, Craponne, France); Leptospira spp., filtración con papel clarificante y membrana de
acetato celulosa de 0.45 micras, posterior centrifugación y siembra del sedimento en medio EMJH
(Ellinghausen-McCullough-Johnson-Harris) y evaluación por microscopía de campo oscuro
semanalmente por cuatro semanas; Ascaris suum, Trichuris suis, Balantidium coli, Strongyloides spp.,
131
Metastrongylus spp., “estrongilidos” y coccidias, mediante las técnicas de McMaster y Sloss; Giardia
intestinalis con Ritchie; y Cryptosporidium parvum con coloración Zielh-Neelsen. Todas las pruebas
diagnósticas se ejecutaron en laboratorios avalados por el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA).
Criterios de selección de los patógenos. La inclusión de los patógenos se hizo bajo los siguientes
criterios: PRRSV, PCV2, PVP, Lawsonia intracellularis, Actinobacillus pleuroneumoniae, por su alta
prevalencia e impacto económico. El PCV1 se consideró como control de prueba del PCV2. A. suum,
E. coli, Listeria monocitogenes, Salmonella spp., Giardia spp., Leptospira spp., S. aureus por el riesgo
zoonótico que conllevan. El virus de la enfermedad de Aujesky por el riesgo que ésta representa a pesar
de no estar reportado oficialmente en Colombia. Mesófilos aerobios, coliformes totales, Clostridium
sulfito reductores, mohos y levaduras por ser indicadores de actividad microbiana en el tiempo. El resto
de bacterias y parásitos (Trichuris suis, Balantidium coli, Giardia intestinalis, Strongyloides spp.,
Metastrongylus spp., coccidias y “estrongilidos”) por su impacto económico, su importancia
epidemiológica y por ser potencialmente patógenas para otras especies, incluidos los humanos.
En el presente estudio la persistencia de virus, parásitos, Actinobacillus sp., Leptospira spp, Listeria
monocytogenes, Lawsonia intracellularis y Salmonella spp., se valoró con la sola presencia del
microorganismo, mientras que para los microorganismos diagnosticados por recuento (mesófilos
aerobios, S. aureus, coliformes totales, E. coli, Clostridium sulfito reductores, mohos, levaduras), la
persistencia dependió de que el número final de cada agente superara los niveles máximos permitidos
de acuerdo con los valores de referencia de la Tabla I.
La información obtenida se procesó empleando técnicas de estadística descriptiva mediante una hoja de
cálculo electrónico. Los datos fueron plasmados en tablas y se codificó el resultado con una cruz (+)
cuando se evidenció la presencia del microorganismo.
132
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla II se aprecia que de los 26 patógenos estudiados, solo se encontraron 13 en la porcinaza
fresca con la cual se prepararon los lechos de secado, de ellos persistieron seis: Lawsonia
intracellularis, solo en uno de los dos muestreos de la granja pequeña; mesófilos aerobios y coliformes
totales, en un solo muestreo de las granjas grande y pequeña; Clostridium sulfito reductores, en un
muestreo de cada granja; E. coli persistió siempre en las tres granjas; Listeria monocytogenes en un
muestreo de la granja pequeña.
En el presente estudio no persistieron parásitos, mohos, levaduras, Staphylococcus aureus ni
Salmonella spp. en esta vía, la explicación podría ser la deshidratación y la exposición a los rayos
ultravioletas (UV) del sol, los cuales afectan los organismos [24]. Según Leyva y col. [17], los
organismos requieren de agua disponible para su desarrollo, técnicamente denominado “Actividad de
agua” (Aa), por lo que cualquier mecanismo de deshidratación reducirá la capacidad de sobrevivir de
muchos de éstos. En esta investigación, el contenido de humedad de las muestras de porcinaza seca se
mantuvo entre 24 a 30%. En esta ruta mohos y levaduras no pesistieron posiblemente porque su
crecimiento se da sobre la superficie del sustrato, donde quedan más expuestos a los efectos de la
radiación solar [1]. Salmonella spp., es una bacteria que tiene una capa de peptidoglicanos delgada que
la hace menos resistente a condiciones de sequedad [34], y esto pude explicar su eliminación en esta
ruta. La eliminación de Staphylococcus aureus pudo deberse a que no sobreviven en condiciones de
baja disponibilidad de agua [17]. Se presentó persistencia de mesófilos aerobios, dado que abarcan una
amplia población de microorganismos, entre los que se encuentran algunos con capacidad de formar
esporas, que les permiten resistir la sequía, calor, y radiación UV [26]. Lawsonia intracellularis
persistió sólo en uno de los muestreos de la granja pequeña; hay que tener en cuenta que L.
intracellularis es una bacteria con adaptación específica al microambiente intracelular [36], y logra
sobrevivir en condiciones extracelulares hasta por dos semanas [6]. Aunque en este estudio sólo
133
persistió en uno de los muestreos habría que descartar que la técnica haya encontrado DNA a partir de
células muertas; coliformes totales, aparecieron en las tres granjas y en la mediana no persisitió en
ninguno de los muestreos, posiblemente afectados por la deshidratación y la luz solar [24]; la
persistencia de Clostridium sulfito reductores puede deberse a su capacidad de formar esporas, las
cuales resisten condiciones de estrés ambiental [25]; Listeria monocytogenes persistió en uno de los
muestreos; esto puede explicarse porque es una bacteria capaz de soportar en gran medida el estrés
ocasionado por la desecación [38]; el único patógeno que persistió en todos los muestreos fue E.coli,
lo cual puede ser debido a su capacidad de sobrevivir durante varios meses en ambientes secos [16]. En
este estudio ningún parásito persistió en la porcinaza seca; al respecto, se sabe que los estados de vida
libre de Strongyloides spp., son muy sensibles a la desecación. Balantidium coli y coccidias sobreviven
mejor en un ambiente húmedo protegido de la luz directa del sol [10, 28].
En los datos de la Tabla III, se observa que 14 de los 26 agentes incluidos en el estudio fueron
diagnosticados en la porcinaza sólida empleada para preparar el ensilaje; siete de ellos persistieron al
final del proceso: Lawsonia intracellularis en los dos muestreos de la granja pequeña; mesófilos
aerobios en los dos muestreos de la granja grande y en uno de la mediana; los mohos en los dos
muestreos de la granja grande y en uno de la mediana; las levaduras en uno de los muestreos de la
granja grande y de la mediana; los coliformes totales en uno de los muestreos de la granja grande; y
Clostridium sulfito reductores y E. coli en un muestreo de cada granja.
El ensilaje ha sido estudiado como alternativa para la alimentación animal por su capacidad de
conservación de forrajes con alta calidad nutritiva y sanitaria. En este estudio, bacterias de importancia
en la industria alimentaria como Salmonella spp., y Listeria monocytogenes no persistieron; no
persistió tampoco parásito alguno, lo cual puede entenderse por las condiciones de anaerobiosis del
ensilaje, así como por el nivel de acidez alcanzado [22]. Estudios previos han demostrado la eficiencia
de esta ruta en la eliminación de: Listeria monocytogenes [22], Salmonella spp., y parásitos [9].
134
Lawsonia intracellularis persistió; sin embargo, no se encontraron reportes asociados a ensilajes; como
se indicó anteriormente, la sola presencia de este patógeno no implica su viabilidad, pues la PCR podría
estar también detectando fragmentos de DNA de células muertas. El grupo de mesófilos aerobios
persistió, posiblemente por la presencia de bacterias anaerobias facultativas, capaces de vivir en
ambientes anaerobios [3]. Mohos y levaduras persistieron; la aparición de estos microorganismos en los
ensilajes se debe a la presencia de aire dentro del silo por imperfecciones en la fabricación que
permiten la esporulación de levaduras y mohos aeróbicos [7]; su persistencia en esta investigación
puede entenderse por que algunos géneros de éstos microorganismos que pueden estar presentes en la
porcinaza necesitan tiempos de ensilaje entre 28-56 días para asegurar su eliminación [29]. Clostridium
sulfito reductores persistieron; estos microorganismos son anaerobios obligados y pueden crecer aún
bajo condiciones de pH bajo, haciendo difícil su control [22]. La persistencia de coliformes totales y
E.coli pudo darse probablemente porque el pH no se mantuvo lo suficientemente bajo durante el
proceso de ensilaje [27].
Como puede apreciarse en la información de la Tabla IV, de los 26 patógenos considerados al inicio del
estudio en pocinaza sólida fresca usada para preparar el lombricompostaje, aparecieron 13 de los cuales
nueve persistieron: los mesófilos aerobios, Clostridium sulfito reductores, coliformes totales, y E. coli,
en todos los muestreos y en todas las granjas; Staphylococcus aureus en los dos muestreos de la granja
grande y en uno solo de la mediana; los mohos en los dos muestreos de la granja mediana; y las
levaduras en uno de los muestreos de la granja grande y de la pequeña.; Balantidium coli y
Strongyloides spp., en un solo muestreo de la granja mediana.
En el caso del lombricompostaje se observó persistencia de la mayoría de los patógenos. Algunas
bacterias como Lawsonia intracellularis, Salmonella spp., y Listeria monocytogenes no persistieron,
las coccidias tampoco lo hicieron. Se han planteado diferentes mecanismos de eliminación de
patógenos, que incluyen el daño mecánico generado por la ingestión y el triturado que se produce en la
135
molleja, así como por la acción enzimática durante la digestión. De manera indirecta las lombrices
estimulan la acción de otros microorganimos con actividad competitiva, antagonista, y fagocítica, tanto
dentro de las lombrices como en el sustrato; además, se producen algunas sustancias con actividad
antimicrobiana como los ácidos húmicos [8]. Se ha demostrado que altas concentraciones de ácidos
húmicos no son favorables para el crecimiento de Listeria monocytogenes [30]. La eliminación de
Salmonella spp., puede ser debida a la incapacidad de competir con la microflora endémica [8]. En el
caso de Lawsonia intracellularis, esta solo logra sobrevivir en el medio externo durante dos semanas
[6], tiempo muy inferior a los tres meses que duró esta ruta en el presente estudio. La eliminación de
coccidias podría explicarse porque estas sobreviven mejor en medios líquidos [10]. En el caso de
Balantidium coli y Strongyloides spp., éstos lograron persistir; según Tajbakhsh y col. [33] las esporas
de algunas bacterias así como algunos parásitos transitan por el tracto digestivo de las lombrices sin
sufrir ningún cambio. El lombricompostaje requiere de temperaturas cercanas a 35°C para el adecuado
funcionamiento de las lombrices [8]. Este ambiente favorece la supervivencia de la población de
mesófilos aerobios. El lombricompostaje permite la reducción de la población de coliformes, debido al
pasaje de estos microorganismos por el tracto gastrontestinal de las lombrices; sin embargo, este
proceso solo es efectivo cuando se utilizan bajas dosis de porcinaza [21]. Bajo las condiciones de esta
investigación, no fue posible alcanzar niveles de coliformes totales, ni de E.coli, por debajo de los
valores de referencia; una opción para mejorar el proceso de sanitización es realizar un
termocompostaje previo [23]. La persistencia de algunos patógenos como los coliformes totales y
Clostridium spp. puede darse cuando la porcinaza no es bien digerida por las lombrices, sobre todo,
cuando los sustratos están muy compactados impidiendo el tránsito de las lombrices a través de éstos;
además, es posible que algunos patógenos logren aprovechar la reducción de otras poblaciones de
microorganismos para favorecer su supervivencia [2]. La población de Staphylococcus aureus puede
ser reducida en el lombricompostaje al ser reemplazada por microorganismos comensales del proceso;
136
sin embargo, este mecanismo es dependiente del tiempo [20]. En el caso de mohos y levaduras, se
observó persistencia. Algunos autores han encontrado correlación positiva entre la presencia de
lombrices y la de mohos y levaduras, aunque esta relación no se entiende completamente, puesto que
algunas de sus colonias son fuente de alimento para las lombrices [18].
En la Tabla V puede observarse que de los 26 patógenos estudiados, se encontraron 13 en la porcinaza
fresca con la cual se alimentaron las lombrices utilizadas para preparar la harina de lombriz; al finalizar
esta ruta persistieron cuatro: los mesófilos aerobios en un muestreo de la granja grande; Clostridium
sulfito reductores en uno solo de los muestreos de cada granja; los coliformes totales en uno de los
muestreos de las granjas mediana y pequeña; E. coli, persistió en todos los muestreos y en todas las
granjas.
La harina de lombriz mostró ser eficiente en la eliminación de patógenos, solo lograron persistir los
mesófilos aerobios, Clostridium sulfito reductores, coliformes totales y E. coli. La reducción de
patógenos puede deberse en primer lugar al contenido de humedad tan bajo que impide el desarrollo de
la mayoría de microorganimos [37]; y en segundo lugar, la temperatura de 60°C limita el crecimiento
de patógenos, debido a que la mayoría de las bacterias crecen en temperaturas cercanas a los 35°C,
mientras los mohos y levaduras a temperaturas próximas a los 30ºC [17]. La temperatura jugó un papel
importante en la reducción de mohos y levaduras, por ser muy superior a la temperatura que favorece
su supervivencia; coincidiendo con los resultados reportados por Vielma y col. [37]. Lawsonia
intracellularis no persistió, tampoco lo hizo en el lombricompostaje, como ya se había mencionado, sus
características intrínsecas no le permiten sobrevivir por más de dos semanas fuera del hospedador [6,
36]. Staphylococcus aureus es un microorganimo termolábil y su crecimiento se ve limitado por
temperaturas superiores a 47°C, así como por condiciones de baja disponibilidad de agua [17].
Salmonella spp., es susceptible a condiciones de sequía [34]. Aunque se conoce la capacidad de
Listeria monocytogenes para soportar condiciones de estrés, como la desecación [38], pudo removerse
137
en esta ruta, puesto que la harina de lombriz es un proceso complementario al lombricompostaje, donde
ya se había determinado su desaparición. En esta ruta ningún parásito persistió; debido a que son muy
susceptibles a la desecación [10]. Hubo persistencia de mesófilos aerobios, aunque en una sola de las
muestras. Según los reportes de Vielma y col. [37], estos microorganismos no deberían persistir; sin
embargo, la capacidad que tienen algunos tipos de bacterias incluídas dentro de este grupo para formar
esporas pudo favorecer su persistencia, dada su resistencia a condiciones de sequía y temperatura. Esta
misma condición de esporulación, pudo favorecer la persistencia de los Clostridium sulfito reductores
[25]. En la presente investigación, se presentó persistencia de coliformes totales y de E. coli, a
diferencia de lo encontrado por Vielma y col. [37], quienes reportan reducciones de estos
microorganismos hasta niveles seguros para la alimentación. Las diferencias en los resultados pueden
explicarse por el origen del sustrato utilizado para la alimentación de las lombrices, puesto que la
porcinaza presenta una carga inicial de coliformes elevada.
CONCLUSIONES
En este estudio, ninguno de los virus analizados fue hallado, probablemente por la presencia de
viricidas en la porcinaza sólida, (enzimas bacterianas, amoníaco no ionizado y desinfectantes) [35]. La
ruta de utilización de la porcinaza sólida que mostró mayor eficiencia en la eliminación de patógenos
fue la harina de lombriz. Bajo las condiciones de este estudio, en el lombricompostaje hubo
persistencia de la mayoría de los agentes patógenos, por lo cual no es un buen medio de sanitización.
La porcinaza seca con 24 a 30% de humedad puede ser considerada una buena estrategia para eliminar
patógenos; sin embargo, queda el interrogante de lo que ocurriría por debajo del 24%. El ensilaje fue la
única ruta que permitió reducciones de E.coli por debajo del valor de referencia en tres de los seis
muestreos; ésto, sumado a la eliminación de Staphylococcus aureus, Salmonella spp., Listeria
monocytogenes, Balantidium coli, Strongyloides spp. y coccidias permite considerarlo como una
estrategia de gran valor de biorremediación.
138
Acorde a los resultados obtenidos y a estudios previos, en todas las rutas de este estudio se observó
variación en la persistencia de agentes patógenos, indicando que podrían funcionar como sistemas de
transformación de la porcinaza para la remoción de éstos; sin embargo, es necesario realizar algunos
ajustes propios para cada ruta con el fin de obtener mejores resultados desde el punto de vista de
biorremediación; esto puede llegar a ser un nuevo campo de estudio en la línea de inocuidad de la
porcinaza, siendo éste el primer trabajo desarrollado en Colombia acerca de este importante tópico. La
persistencia de Lawsonia intracellularis y otros agentes deja el interrogante si se trata de organismos
viables o no, razón por la cual se recomienda utilizar alguna técnica de cultivo que permita confirmar la
viabilidad de tales agentes. Para el caso de E. coli valdría la pena diferenciar el tipo de adhesinas pues
estas son específicas para cada especie.
AGRADECIMIENTOS
A la Vicerectoría de Investigaciones y Posgrados de la Universidad de Caldas, Manizales. Al
Laboratorio Médico Veterinario (LMV), Bogotá. Al Laboratorio ANIMED, Bogotá. Al laboratorio de
Parasitología Veterinaria de la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.
TABLA I
RECUENTOS MÁXIMOS ADOPTADOS PARA ALIMENTACIÓN DE RUMIANTES
Microorganismo Límite máximo en UFC/g Fuente
Mesófilos aerobios 10x107 [13]
Staphylococcus aureus 10x104 [15]
Mohos 10x104 [13]
Levaduras 10x104 [13]
Clostridium sulfito reductores 20x101 [13]
Coliformes totales 10x104 [13]
E.coli 10x101 [12]
UFC/g: unidades formadoras de colonia/gramo
139
TABLA II
PATÓGENOS ENCONTRADOS EN TRES GRANJAS DEL CENTRO OCCIDENTE DE
COLOMBIA EN LECHOS DE SECADO DE PORCINAZA
PATÓGENO GG GM GP
M1 M2 M1 M2 M1 M2
DI P DI P DI P DI P DI P DI P
PVP
PCV1
PCV2
PRRS
HVP1
Lawsonia intracellularis + + + +
Actinobacillus pleuropneumoniae
Mesófilos aerobios + + + + + + + +
Staphylococcus aureus + + + + + +
Mohos + +
Levaduras + + + + + +
Clostridium sulfito reductores + + + + + + + + +
Coliformes totales + + + + + + + +
E. coli + + + + + + + + + + + +
Listeria monocytogenes + + +
Salmonella spp. + + +
Leptospira spp.
Ascaris suum
Cryptosporidium parvum
Trichuris suis
Balantidium coli + +
Metastrongylus spp
Giardia intestinalis
Estrongilidos
Strongyloides spp. +
Coccidias + + GG: granja grande; GM: granja mediana; GP: granja pequeña; M1: muestreo 1; M2: muestreo 2; DI:
diagnóstico inicial (porcinaza fresca); P: persistencia; (+): presencia del agente patógeno.
140
TABLA III
PATÓGENOS ENCONTRADOS EN TRES GRANJAS DEL CENTRO OCCIDENTE DE
COLOMBIA EN ENSILAJE DE PORCINAZA
PATÓGENO GG GM GP
M1 M2 M1 M2 M1 M2
DI P DI P DI P DI P DI P DI P
PVP
PCV1
PCV2
PRRS
HVP1
Lawsonia intracellularis + + + + +
Actinobacillus pleuropneumoniae
Mesófilos aerobios + + + + + + + + +
Staphylococcus aureus + + +
Mohos + + + + +
Levaduras + + + + + + +
Clostridium sulfito reductores + + + + + + + + +
Coliformes totales + + + + + + +
E. coli + + + + + + + + +
Listeria monocytogenes +
Salmonella spp. +
Leptospira spp.
Ascaris suum
Cryptosporidium parvum
Trichuris suis
Balantidium coli + + + +
Metastrongylus spp
Giardia intestinalis
Estrongilidos + +
Strongyloides spp. + +
Coccidias + + + + GG: granja grande; GM: granja mediana; GP: granja pequeña; M1: muestreo 1; M2: muestreo 2; DI:
diagnóstico inicial (porcinaza fresca); P: persistencia; (+): presencia del agente patógeno.
141
TABLA IV
PATÓGENOS ENCONTRADOS EN TRES GRANJAS DEL CENTRO OCCIDENTE DE
COLOMBIA EN LOMBRICOMPOSTAJE DE PORCINAZA
PATÓGENO GG GM GP
M1 M2 M1 M2 M1 M2
DI P DI P DI P DI P DI P DI P
PVP
PCV1
PCV2
PRRS
HVP1
Lawsonia intracellularis + + +
Actinobacillus pleuropneumoniae
Mesófilos aerobios + + + + + + + + + + + +
Staphylococcus aureus + + + + + + + + +
Mohos + + + +
Levaduras + + + + + + + +
Clostridium sulfito reductores + + + + + + + + + + + +
Coliformes totales + + + + + + + + + + + +
E. coli + + + + + + + + + + + +
Listeria monocytogenes + +
Salmonella spp. + + +
Leptospira spp.
Ascaris suum
Cryptosporidium parvum
Trichuris suis
Balantidium coli + + +
Metastrongylus spp
Giardia intestinalis
Estrongilidos
Strongyloides spp. + +
Coccidias + + GG: granja grande; GM: granja mediana; GP: granja pequeña; M1: muestreo 1; M2: muestreo 2; DI:
diagnóstico inicial (porcinaza fresca); P: persistencia; (+): presencia del agente patógeno.
142
TABLA V
PATÓGENOS ENCONTRADOS EN TRES GRANJAS DEL CENTRO OCCIDENTE DE
COLOMBIA EN HARINA DE LOMBRIZ
PATÓGENO GG GM GP
M1 M2 M1 M2 M1 M2
DI P DI P DI P DI P DI P DI P
PVP
PCV1
PCV2
PRRS
HVP1
Lawsonia intracellularis + + +
Actinobacillus pleuropneumoniae
Mesófilos aerobios + + + + + + +
Staphylococcus aureus + + + + + +
Mohos + +
Levaduras + + + + + +
Clostridium sulfito reductores + + + + + + + + +
Coliformes totales + + + + + + + +
E. coli + + + + + + + + + + + +
Listeria monocytogenes + +
Salmonella spp. + + +
Leptospira spp.
Ascaris suum
Cryptosporidium parvum
Trichuris suis
Balantidium coli + +
Metastrongylus spp
Giardia intestinalis
Estrongilidos
Strongyloides spp. +
Coccidias + + GG: granja grande; GM: granja mediana; GP: granja pequeña; M1: muestreo 1; M2: muestreo 2; DI:
diagnóstico inicial (porcinaza fresca); P: persistencia; (+): presencia del agente patógeno.
143
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148
CAPÍTULO V
Discusión general
A la porcinaza se le atribuye un papel protagónico en la transmisión de diversos agentes
patógenos (virus, bacterias, mohos, levaduras y parásitos), por lo cual se limita
considerablemente su uso en procesos agropecuarios y agroindustriales. Por experiencias
previas se sabe que ciertos agentes etiológicos pueden ser removidos total o parcialmente
en diferentes procesos de transformación de la porcinaza (estercoleros, biodigestores,
secado, ensilaje, lombricompuesto, harina de lombriz). El uso estratégico de la porcinaza,
bien en biofertilización bien en alimentación animal, podría hacerse antecedido de procesos
similares a los mencionados, y su verdadero rol en la transmisión de patógenos estaría
determinado por la persistencia de los mismos al final de cada uno, o dicho de otra manera
por el poder de remoción de estos procedimientos.
De los virus considerados en esta investigación solo se encontró el PCV2 en la fracción
líquida de la porcinaza, sin que persistiera en los tanques estercoleros ni en los
biodigestores. Según Bicudo y Goyal (2003), la inactivación de los virus es más rápida en
el estiércol líquido posiblemente por el pH más alto observado en esta fracción. En la
fracción sólida de la porcinaza no se hallaron virus, tal vez la concentración de ciertas
sutancias viricidas, como metabolitos bacterianos con actividad proteolítica o trazas de
desinfectantes usados en diferentes áreas en la granja (Quezada et al., 2006; Turner y
Burton, 1997), sea mayor en esta fracción.
Lawsonia intracellularis es una bacteria que causa grandes pérdidas a la porcicultura en
Colombia y en el mundo, a pesar de ello, no ha sido considerada en los estudios hallados
sobre la eficiencia de las rutas de utilización de la porcinaza, posiblemente, como sucede
con otros microorganismos, porque es un agente patógeno que no afecta a otras especies de
interés pecuario ni es zoonótica, o por las dificultades que se presentan para su cultivo e
149
identificación (Ziemer et al., 2010). En esta investigación se observó persistencia de este
patógeno en tanques estercoleros, biodigestores, secado y ensilaje, aunque se esperaba lo
contrario, debido a que es una bacteria microaerofilica con adaptación específica al
microambiente intracelular (Vannucci y Gebhart, 2014), por ello, habría que descartar que
la técnica de PCR usada para su diagnóstico, haya encontrado DNA a partir de células
muertas (Chen et al., 2012). En el caso del lombricompostaje y la harina de lombriz no se
observó persistencia, muy probablemente debido a que las características intrínsecas no le
permiten sobrevivir por más de dos semanas por fuera del huésped (Collins et al., 2000),
tiempo muy inferior a los tres meses que duraron estas rutas en el presente estudio.
En este trabajo se encontró persistencia de mesófilos aerobios en todas las rutas; en el caso
de los tanques estercoleros podría explicarse porque existen condiciones de aerobiosis en la
superficie que van desapareciendo a medida que aumenta la profundidad (Girard et al.,
2013); Algunos autores han encontrado persistencia de estos microorganismos en
biodigestores (Cruz et al., 2004), que según Nuñez et al. (1987), indican una inadecuada
sanitización del proceso de digestión anaerobia; su persistencia en los biodigestores se dio
posiblemente por TRH insuficientes (Chen et al., 2012). La persistencia de estos
microorganismos en el secado, ensilado, y harina de lombriz se explica quizás por la
capacidad que tienen algunos géneros de esta población para formar esporas resistentes a
condiciones desfavorables como la sequía, calor, y radiación ultravioleta (Postollec et al.,
2012); en el caso del ensilaje es posible encontrar recuentos altos debido a que este proceso
se hace por fermentación (Pascual y Calderón, 1999). Las temperaturas mesófilas
requeridas para el adecuado desarrollo de las lombrices (Edwards y Subler, 2011),
posiblemente facilitaron la supervivencia de estos microorganismos en el
lombricompostaje.
Existen pocos datos sobre los recuentos de levaduras y mohos en los estiércoles animales
(McCarthy et al., 2013), por lo que este estudio aporta información valiosa en esa vía. Los
resultados de esta investigación, indicaron que no hubo persistencia en los tanques
estercoleros, ni en los biodigestores, lo que se explica posiblemente por la presencia de
150
amonio y sustancias húmicas en estas rutas (Cao et al., 2013). En el secado no pesistieron
posiblemente por que su crecimiento se da sobre la superficie del sustrato, donde quedan
más expuestos a los efectos de la radiación solar (Adan, 1994). La persistencia observada
en el ensilado pudo darse por que algunos géneros de éstos microorganismos que pueden
estar presentes en la porcinaza necesitan tiempos de ensilaje entre 28-56 días para asegurar
su eliminación (Serrano-García et al., 2008). La persistencia de estos organismos en el
lombricompostaje, ha sido correlacionada con la presencia de mohos y levaduras y
explicada por la participación de lombrices vivas (Mainoo et al., 2008). Muy
probablemente la temperarara de 60°C afectó el desarrollo de estos agentes en la harina de
lombriz, donde no persistieron (Leyva et al., 2008).
Clostridium sulfito reductores son bacterias anaerobias que pueden resistir y crecer en
potenciales de oxido-reducción bajos (Masse et al., 2011; Pell, 1997), y en pH ácidos
(Muck, 2010), además, son formadores de esporas las cuales resisten condiciones de estrés
ambiental (Olguin-Araneda et al., 2014); todos estos factores les permitieron a estos
microorganismos persistir, en el presente trabajo, en los tanques estercoleros, biodigestores,
secado, ensilado, lombricompostaje y harina de lombriz.
Coliformes totales y E.coli persistieron en todas las rutas evaluadas; se han planteado
algunas opciones de tratamiento complementarias a las diferentes rutas para mejorar su
eficiencia en la remoción de éstos patógenos; por ejemplo Son et al. (2011), adicionaron
2% de urea (amonio) a estercoleros y después de dos semanas obtuvieron valores <5 UFC/g
para coliformes totales y E.coli, por efecto del aumento del pH. Algunos autores coinciden
en que el nivel de éstos microorganismos disminuye gradualmente con el incremento en el
tiempo de almacenamiento (Hutchison et al., 2005; Nicholson et al., 2004), que debe ser
mayor de 20-30 días en el caso de los biodigestores (Amaral et al., 2004; Cote et al., 2006;
Poudel et al., 2010), tiempo que puede llegar hasta 90 días en caso de temperaturas
ambientales muy bajas (Fregoso et al., 2001). En el caso de la porcinaza sólida, se ha
sugerido que para el proceso de lombricompostaje se debe realizar un compostaje previo
por nueve días, seguido de 2,5 meses de lombricompostaje (Nair et al., 2006). La
151
persistencia de estos microorganismos en el lombricompostaje puede darse cuando la
porcinaza no es bien digerida por las lombrices, sobre todo, en sustratos muy compactados
impidiendo el tránsito de las lombrices a través de éstos; además, es posible que estos
patógenos logren aprovechar la reducción de otras poblaciones de microorganismos para
favorecer su supervivencia (Aira et al., 2011). La persistencia en el secado y la harina de
lombriz se explica por la capacidad de E.coli para sobrevivir por meses en ambiente secos
(Kramer et al., 2006), mientras en el ensilado pudo darse probablemente porque el pH no se
mantuvo lo suficientemente bajo durante el proceso (Santana-Delgado et al., 2008).
Staphylococcus aureus persistió en los tanques estercoleros y en los biodigestores,
favorecido por su capacidad de vivir en ambientes aerobios y anaerobios (Wang et al.,
2012), y por las características de su pared celular que lo hacen menos sensible a partículas
bactericidas presentes en la porcinaza líquida (Son et al., 2011). En el lombricompostaje
también se observó persistencia, posiblemente por adaptación a la competencia con
microorganismos comensales del proceso (Mathur et al., 2006). Por otro lado, este
patógeno no persistió en el secado ni en la harina de lombriz, debido a que no sobrevieven
en condiciones de baja disponibilidad de agua (Leyva et al., 2008).
Listeria monocytogenes persistió en el estercolero; es posible la supervivencia de este
patógeno gracias a unos mecanismos fisiológicos y genéticos muy específicos que lo
habilitan para soportar condiciones extremas de estrés (Pourcher et al., 2012; Takahashi et
al., 2011). Según Nicholson et al. (2005), esta bacteria logra sobrevivir por encima de 6
meses en excretas y aguas residuales. Este patógeno es capaz de soportar en gran medida el
estrés ocasionado por la desecación (Vogel et al., 2010), lo que explica su persistencia en el
secado; sin embargo, no logró persistir en el ensilado, lombricompostaje, ni harina de
lombriz. Estudios previos han demostrado la eficiencia del ensilaje en la eliminación de L.
monocytogenes (Muck, 2010), y han sugerido que altas concentraciones de ácidos húmicos
no son favorables para su crecimiento (Sidorenko et al., 2006), lo que explica su
eliminación en el lombricompostaje; en el caso de la harina de lombriz no pesistió, puesto
152
que la harina es un proceso complementario al lombricompostaje, donde ya se había
determinado su desaparición.
Salmonella spp., es una bacteria anaerobia facultativa, capaz de prosperar en lugares con
poco o nada de oxígeno (Bicudo y Goyal, 2003) y de allí su persistencia en los
biodigestores; se sabe que aumentos de los TRH benefician su inactivación en los
biodigestores (Chen et al., 2012). A diferencia de algunos estudios que describen que este
patógeno puede persistir en porcinaza almacenada por aproximadamente tres meses (Cote
et al., 2006; Nicholson et al., 2005), en este estudio no persistió en algunas rutas ; para el
caso de tanques estercoleros; las posibles razones de esta eliminación, podrían ser altas
concentraciones de amonio (Son et al., 2011), presencia de flora autóctona que compite
directamente por el sustrato (Wood, 2011), o la presencia de productos químicos con
actividad antimicrobiana (Nicholson et al., 2002). Esta bacteria tiene una membrana
externa delgada que la hace menos resistente a condiciones de sequedad (Takahashi et al.,
2011), y esto puede explicar su eliminación en secado y harina de lombriz. Algunos
estudios han demostrado la eficacia del ensilaje en la eliminación de este patógeno
(Martinez-Gamba et al., 2001). En el proceso de lombricompostaje la presencia de flora
endógena condiciona la supervivencia de Salmonella spp., (Edwards y Subler, 2011), de
allí que tampoco persistiera en esta ruta en el presente trabajo.
En cuanto a parásitos en el estercolero, Balantidium coli y “estrongilidos” no persistieron,
mientras las coccidias si lo hicieron. El desarrollo de parásitos con altos requerimientos de
oxígeno como Balantidium coli puede ser inhibido luego del almacenamiento de porcinaza
líquida, la presencia de bacterias asociadas con putrefacción ayuda a eliminar huevos y
quistes de parásitos (Zajicek et al., 1980). Además, como lo menciona Son et al. (2011),
condiciones que favorezcan altas concentraciones de amonio pueden inactivar parásitos. Se
observó persistencia de Strongyloides spp., aún cuando se sabe que los estados de vida
libre tienen corta duración y son afectados negativamente por las condiciones adversas del
ambiente (Marquardt et al., 2000). Hubo persistencia de coccidias, lo cual puede explicarse
primero por trabajarse en un medio líquido que es favorable para el desarrollo de estos
153
parásitos y adicionalmente por la capacidad de éstas de formar ooquistes muy resistentes a
condiciones ambientales desfavorables (Marquardt et al., 2000).
En el caso de los biodigestores, no se encontró persistencia de “estrongilidos” ni
Strongyloides spp., pero sí de coccidias. Las consideraciones biológicas de estos parásitos
descritas anteriormente, aplican de la misma manera para esta ruta. Hubo persistencia de
coccidias, pues podrían necesitarse periodos de hasta 45 días para su remoción (Nuñez et
al., 1987). Es muy importante considerar adecuados TRH en los biodigestores, pues en
conjunto con la temperatura son los principales factores que se asocian con la reducción de
parásitos (Poudel et al., 2010). TRH muy cortos no permiten una adecuada eliminación de
patógenos, en particular de huevos de parásitos, los cuales tienen una mayor resistencia al
estrés ambiental comparado con virus y bacterias (Huong et al., 2014; Vu et al., 2007).
Cruz et al. (2006), aumentaron la proporción diámetro:longitud de los biodigestores (1:12),
y al cabo de 25 días de TRH no hallaron huevos de helmintos; mientras los huevos de
Ascaris y Strongyloides encontrados se presentaron en su gran mayoría en estado inviable y
casi nunca en estado infectante.
En este estudio ningún parásito persistió en la porcinaza seca, en el ensilado ni en la harina
de lombriz; al respecto, se sabe que los estados de vida libre de Strongyloides spp., son muy
sensibles a la desecación (Marquardt et al., 2000). Balantidium coli sobrevive mejor en un
ambiente húmedo protegido de la luz directa del sol (Schuster y Ramirez-Avila, 2008), lo
mismo sucede con las coccidias, las cuales se afectan por la radiación solar y por
condiciones de baja humedad (Fayer, 1980). En el ensilado no persistió ningún parásito, lo
cual puede entenderse por las condiciones de anaerobiosis del ensilaje, así como el nivel de
acidez alcanzado (Franco et al., 2005; Muck, 2010). Estudios previos han demostrado la
eficiencia de esta ruta en la eliminación de parásitos (Estrada et al., 2011). Se ha
demostrado que algunas especies de coccidias son muy susceptibles a bajos niveles de pH
(Duffy y Moriarty, 2003). Durante el proceso de lombricompostaje, las lombrices son
capaces de consumirse los estados larvarios de algunos parásitos permitiendo la reducción
de éstos al final del proceso (D’Alexis et al., 2010). En el caso de coccidias, la eliminación
154
en esta ruta podría explicarse porque estas sobreviven mejor en medios líquidos (Fayer,
1980). Balantium coli y Strongyloides spp., lograron persistir. Según Tajbakhsh et al.
(2010) algunos parásitos transitan por el tracto digestivo de las lombrices sin sufrir ningún
cambio. Es importante considerar, que aún cuando existe la presencia de parásitos en las
muestras, la utilización de porcinaza en la alimentación de rumiantes permite cortar el ciclo
evolutivo de los parásitos y por ende se trata de un alimento apto para consumo por parte de
este tipo de animales (Díaz et al., 1991).
Acorde a los resultados obtenidos y a estudios previos, en todas las rutas de este estudio se
observó variación en la persistencia de agentes patógenos, indicando que podrían funcionar
como sistemas de transformación de la porcinaza para la remoción de éstos; sin embargo,
es necesario realizar algunos ajustes propios para cada ruta, para obtener mejores resultados
desde el punto de vista biorremediación, ésto puede llegar a ser un nuevo campo de estudio
en la línea de inocuidad de la porcinaza, siendo este el primer trabajo desarrollado en
Colombia acerca de este importante tópico.
Para mejorar la eficiencia en tanques estercoleros y en biodigestores es necesario aumentar
el tiempo de almacenamiento, el cual, en el caso de los biodigestores, puede aumentarse
por una ampliación en su tamaño, o por la utilización de menor cantidad de agua de lavado
en las instalaciones.
Se pudo evidenciar que hay muchos factores que pueden afectar la supervivencia de los
agentes patógenos en la porcinaza líquida tanto en tanques estercoleros como en
biodigestores, la utilización conjunta de estas dos rutas podría generar una mayor remoción
de patógenos, que la conseguida por cada ruta de manera independiente.
La ruta de utilización de la porcinaza que mostró mayor eficiencia en la eliminación de
patógenos fue la harina de lombriz. Bajo las condiciones de este estudio, en el
lombricompostaje hubo persistencia de la mayoría de los agentes patógenos, por lo cual no
es un buen medio de sanitización. La porcinaza seca con 24 a 30% de humedad puede ser
155
considerada una buena estrategia para eliminar patógenos, sin embargo, queda el
interrogante de lo que ocurriría por debajo del 24%. El ensilaje fue la única ruta que
permitió reducciones de E.coli por debajo del valor de referencia en tres de los seis
muestreos; esto, sumado a la eliminación de Staphylococcus aureus, Salmonella spp.,
Listeria monocytogenes, Balantidium coli, Strongyloides spp. y coccidias permite
considerarlo como una estrategia de gran valor de biorremediación.
La persistencia de Lawsonia intracellularis, y otros agentes deja el interrogante si se trata
de organismos viables y que conservan su capacidad patogénica, razón por la cual se
recomienda utilizar alguna técnica de cultivo que permita confirmar la viabilidad de tales
agentes, complementada con estudios de patogenicidad. Para el caso de E. coli valdría la
pena diferenciar el tipo de adhesinas pues estas son específicas para cada especie.
Después de revisar múltiples estudios, donde a través del tiempo se ha satanizado a la
porcinaza, la cual hasta ahora se había visto como un verdadero problema, por lo que la
misma normatividad actual en Colombia restringe su uso, puede afirmarse que si se procesa
de manera adecuada se transforma en un producto realmente utilizable que agregaría valor
al proceso productivo generando un ingreso adicional a la industria porcina, al usarse en
biofertilización o alimentación animal, abaratando los costos de producción en rumiantes,
adicionalmente mitigaría el posible impacto ambiental y desde el punto de vista sanitario
disminuiría el riesgo en la transmisión de enfermedades.
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Anexos
Anexo 1. Poster en el International Pig Veterinary Society (IPVS) Congress