taninos en la nutrición de rumiantes en...
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Taninos en la Nutrición de Rumiantes en Colombia
Memorias del Taller sobre taninos realizado el 18 de mayo 2004
Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Colombia Instituto de Ciencia Animal, ETH Zurich, Suiza
Editores: Hans-Dieter Hess y Julia Gómez
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Swiss Federal Institute of Technology Zurich
Taninos en la Nutrición de Rumiantes en Colombia
Memorias del Taller sobre taninos realizado el 18 de mayo 2004
Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Colombia Instituto de Ciencia Animal, ETH Zurich, Suiza
Editores: Hans-Dieter Hess y Julia Gómez
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Swiss Federal Institute of Technology Zurich
Tabla de Contenido Página
Objetivo Principal 1
Objetivos específicos 1
Conferencistas invitados 1
Programa 2
Proyecto de investigación: Potencial de leguminosas forrajeras con taninos en explotaciones ganaderas de pequeños productores Tassilo Tiemann
3
Metodologías más usadas para cuantificar taninos condensados Patricia Avila y Rolando Barahona
9
Un sistema in vitro para evaluar los efectos de los taninos en la degradación de la proteína bajo condiciones ruminales y abomasales Juan Carulla y Martha L. Pabón
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Algunos métodos y técnicas espectroscópicas aplicables en el análisis químico y estructural de taninos vegetales Bárbara Moreno-Murillo
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Efecto del ambiente y del genotipo en la composición y actividad biológica de los taninos presentes en leguminosas Carlos Lascano
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Degradabilidad ruminal in situ del follaje de arbustivas tropicales y su potencial como fuente de proteína no degradable en rumen Luis Alfonso Giraldo, Wilyer de Jesús García y Juan Carlos López
39
Cuantificación de taninos condensados e identificación de QTLs asociados a su acumulación en fríjol común (Phaseolus vulgaris L.). Gina Viviana Caldas y Matthew Blair
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Contenido de taninos de especies arbóreas nativas e introducidas con potencial forrajero en el Piedemonte Amazónico Colombiano Matilde Cipagauta y Jaime E. Velásquez
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Evaluación de la descomposición del follaje de especies arbustivas promisorias forrajeras para zonas de ladera de Cauca y Valle del Cauca Freddy Antonio Parra
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Efecto de la fertilización con elementos menores y azufre sobre la calidad nutricional del forraje de Desmodium ovalifolium CIAT 13651 en un suelo Oxisol de la Altillanura colombiana Otoniel Pérez, Raúl Antonio Pérez y Oscar Pardo
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1
Objetivo principal
Resumir el estado de arte de la utilización de especies forrajeras ricas en taninos en la nutriciónde rumiantes en Colombia.
Objetivos específicos
! Reunir investigadores y técnicos (eventualmente productores) colombianos con experienciaen el tema
! Presentar modelos y metodologías utilizados en los diferentes laboratorios! Presentar resultados recientes de trabajos de investigación y de transferencia! Definir y priorizar futuras líneas de investigación! Presentar el proyecto actual de ETH-CIAT-Universidad Nacional-CORPOICA! Vincular otros actores al proyecto para garantizar la diseminación del conocimiento generado
Conferencistas invitados
! ETH: Tassilo Tiemann (Estudiante de Doctorado)
! CIAT:o Carlos Lascanoo Patricia Avilao Gina Viviana Caldas
! CORPOICA:o Rolando Barahona (Bogotá)o Fernando Rodríguez (Bogotá)o Freddy Parra (Popayán)
! Universidad Nacional Sede Bogotá:o Juan Carullao Marta Pabóno Bárbara Morenoo Javier Cortés
! Universidad Nacional Sede Medellín: Alfonso Giraldo
! Universidad de la Amazonía: Jaime E. Velásquez
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Programa
Tema Responsables
08:30 Llegada e inscripción de participantes Julia Gómez, CIAT
09:00 Bienvenida e introducción al taller Carlos Lascano, CIAT
09:15 Presentación y expectativas de los participantes Todos
09:45 Proyecto de investigación Potencial de leguminosas forrajeras con taninos en explotaciones ganaderas de pequeños productores (ETH-CIAT-Universidad Nacional-CORPOICA)
Tassilo Tiemann, ETH-CIAT
10:00 Métodos para la cuantificación y la caracterización de taninos condensados en leguminosas tropicales
Patricia Avila (CIAT) y Rolando Barahona (CORPOICA)
10:30 Café
10:45 Un modelo in vitro para estimar los efectos de taninos condensados sobre la digestión de la proteína en rumiantes
Juan Carulla y Martha Pabón, Universidad Nacional, Bogotá
11:00 Algunos métodos y técnicas espectroscópicas aplicables en el análisis químico y estructural de taninos vegetales
Bárbara Moreno, Universidad Nacional, Bogotá
11:15 Efecto de genotipo y ambiente en la composición y actividad biológica de taninos presentes en leguminosas tropicales
Carlos Lascano, CIAT
11:45 Efectos de los taninos en la degradabilidad in situ e in vitro de la proteína en forrajes tropicales
Alfonso Giraldo, Universidad Nacional, Medellín
12:15 Almuerzo
13:30 Efectos de taninos en fríjol sobre la biodisponibilidad de nutrientes
Gina Viviana Caldas, CIAT
14:00 Resultados de evaluaciones de taninos en leguminosas del Piedemonte Amazónico Colombiano
Jaime Velásquez (Universidad de la Amazonía) y Matilde Cipagauta (CORPOICA-Macagual)
14:30 Descomposición en bolsas de nylon sobre el suelo de cinco leguminosas promisorias
Freddy Parra, CORPOICA-Popayán
15:00 Café
15:15 Definir futuras líneas de investigación (qué hacer?) Todos
16:15 Priorizar líneas de investigación y tratar de vincular nuestro proyecto con las líneas priorizadas
Todos
17:15 Cómo vincular a otros actores al proyecto? Todos
17:45 Conclusiones y clausura del taller Carlos Lascano, CIAT
18:15 Refrigerio y partida de participantes
3
Proyecto de investigaciónPotencial de leguminosas forrajeras con taninos en explotaciones ganaderas de
pequeños productores
Tassilo TiemannInstitute of Animal Science, Swiss Federal Institute of Technology, ETH-Center/LFW, CH-8092 Zurich, Switzerland,
INTRODUCCIÓN
Los rumiantes son una alternativa deinversión e ingreso monetarios para lospequeños y medianos productores en lospaíses en vías de desarrollo. En los últimos20 años se ha observado un aumentosignificativo en la demanda por productos deorigen animal de alta calidad, estimulada porel crecimiento de la población, laurbanización y los mayores ingresos de loshabitantes. Entre 1983 y 1993 la ganaderíaaumentó a una tasa anual de 5% y se esperaque se mantenga igual en los próximos 20años (Delgado et al., 1999). El mejoramientode la producción no solamente garantiza elsuministro de carne y leche a la poblaciónsino que también resulta en mayores ingresospara los productores en el campo y en unareducción de la migración en regionesurbanas y suburbanas.
Los problemas más importantes que lospequeños productores tienen que enfrentarson la pobre calidad y la baja disponibilidadde forrajes. En este sentido, las leguminosasarbustivas tienen un papel importante comofuente de proteína y energía, inclusive en laépoca seca (Raaflaub y Lascano, 1995)cuando la productividad y calidad forrajera delas gramíneas son muy bajas (Hess et al.,2002).
No obstante, muchas de estas leguminosascontienen concentraciones variables de
taninos condensados (TC) que pueden tenerefectos benéficos, perjudiciales o hastatóxicos para los rumiantes. Aunque esposible utilizar leguminosas con altos nivelesde TC en mezcla con otras de bajo contenidode estos compuestos, es necesario entenderpreviamente los factores que determinan eltipo y la concentración de TC antes dedesarrollar practicas de alimentación quepermitan su mejor aprovechamiento.
OBJETIVOS
GeneralEl propósito general de este proyecto esdesarrollar sistemas de alimentación máseficientes basados en leguminosas arbustivascon altos niveles de TC, contribuyendo almejoramiento de la productividad de laganadería y al alivio de la pobreza en fincasde pequeños productores en zonas tropicales.Se realizará un estudio del efecto de lanutrición vegetal sobre la acumulación de TCen leguminosas y el impacto de los taninos enlos procesos de nutrición ruminal.Igualmente, se evaluará el valor como fuentesde N de las heces de los animales que recibenleguminosas con TC.
Se diseñarán estrategias de alimentaciónusando mezclas de leguminosas forrajerascon contenidos de taninos contrastantes parasuperar las limitaciones de suministro deproteína en la alimentación de rumiantes.
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EspecíficosEn una primera fase se evaluarán lasrelacionas entre la fertilidad de los suelos y elvalor nutricional de leguminosas tropicalesseleccionadas. Se dará especial énfasis a laevaluación de las concentraciones ycaracterísticas de TC de estas especies.
En los siguientes ensayos, se evaluarán invitro los efectos de los TC con característicasquímicas contrastantes sobre la degradaciónde proteínas y la eficacia de la fermentaciónruminal usando el GTT (‘gas pressuretransducer technique’) y Rusitec (‘rumensimulation technique’). Además se estimarála liberación de proteína simulando lascondiciones en el abomaso. Con base enestas observaciones se diseñarán ensayos invivo para evaluar sistemas que permitanmitigar los efectos negativos de altasconcentraciones de TC en las especies deleguminosas seleccionadas para alimentaciónde rumiantes. Estos resultados se obtienenevaluando los efectos de mezclas deleguminosas con niveles variables de TCsobre la digestión y utilización de proteína ysobre los parámetros de la fermentaciónruminal, además, estimando los efectos de lasmezclas sobre el consumo de forraje y laproducción de leche.
En ensayos posteriores se evaluará el efectode las leguminosas seleccionadas sobre las
características químicas y biológicas de lossuelos y el valor como fuente de N de lasheces de los rumiantes alimentados condichas leguminosas.
Se espera que al finalizar este proyecto seaposible medir exante el impacto económicode los resultados en explotaciones depequeños productores de la región.
METODOLOGÍAEn cooperación con el Proyecto deGramíneas y Leguminosas Forrajeras delCIAT se seleccionaron tres leguminosas conniveles altos de TC y un número igual conniveles bajos de TC, teniendo en cuenta suscontenidos de proteína cruda y digestibilidad,requisitos de fertilidad de suelos y demandade agua (Cuadro 1). Como forraje con altocontenido de fibra se utilizará Brachiariadictyoneura.
Cuadro 1. Especies de leguminosas seleccionadas y algunas de sus características forrajeras. Especia Proteína cruda
(%) Digestibilidad
(%) TC
(nivel/impacto) Calliandra calothyrsus 15-20 25-40 Alto/variable Flemingia macrophylla 15-30 35-55 Variable/medio-alto Leucaena leucocephala 12-25 65-85 Medio Cratylia argentea 18-30 60-65 Muy bajo Desmodium velutinum — — Sin Vigna unguiculata 14-21 >80 Sin FUENTE: Peters et al. 2003.
Como testigo sin TC se utiliza Vignaunguiculata (Caupi). El follaje de Leucaenaleucocephala se usará como modelo de unforraje con medianos niveles de TC y buenvalor nutritivo. Las especies forrajerasmultipropósito C. argentea, C. calothyrsus, F.macrophylla y L. leucocephala que tienendiferentes contenidos y propiedades detaninos (Barahona, 1999) serán cultivadas por2 años en un Oxisol ácido de baja fertilidaden Matazul (Llanos Orientales de Colombia)
5
y en un Mollisol (fértil) en CIAT-Palmira. Lacomposición química, los parámetros de lafermentación ruminal in vitro y laconcentración, tipo y propiedades químicasde los taninos se determinarán en muestras dehojas y tallos cosechadas al finalizar lasépocas seca y lluviosa. Además, se haráncomparaciones de la actividad biológica delos TC en muestras frescas y secas paracuantificar los cambios debidos al tratamientoposcosecha. Las especies serán plantadas enambos sitios con tres repeticiones alcomienzo de la época de las lluvias, al mismotiempo, se hará una caracterización de lossuelos. En experimento 1 (suelo de bajafertilidad en Matazul) los tratamientos defertilización serán: (1) nivel bajo defertilización y (2) nivel alto de fertilización.En el segundo experimento (dos suelos defertilidad contrastante en Matazul y Palmira)los tratamientos serán: (1) nivel alto defertilización; (2) nivel alto con bajo P y (3)nivel alto con bajo S. La cosecha se harátanto al finalizar la época seca como lalluviosa, cosechando las primeras 5 hojascompletamente desarrolladas de ramas encrecimiento. Las muestras serán liofilizadas,molidas y conservadas a 20°C hasta suposterior análisis.
En el tejido vegetal se analizarán lasconcentraciones de C, P, N, K, S, Ca, Mg,taninos condensados, composición demonómeros y peso molecular. Se medirán:la abundancia natural de 15N en leguminosasy en gramíneas en la misma parcela paraestimar la fijación biológica de N en lasleguminosas mediante el método descrito porBoddey et al. (2000). Al comienzo delensayo y al finalizar cada época seca y delluvias se medirá el N en forma mineralizadaen los suelos. Para determinar si los taninospueden modificar la actividad y la diversidadde los microorganismos, cada 2 años se
medirán los contenidos de C y N en elhorizonte superior del suelo.
La extracción de los TC se hará con butanolo/HCl (Terril et al., 1992) y las proporciones deprodelphinidin, procyanidin ypropelargonindinen en TC solubles serándeterminadas por HPLC (Mueller-Harvey etal., 1987). La capacidad de los taninos parafijar proteínas será analizada por difusiónradial (Hagerman, 1987). El peso molecularde los TC será determinado por medio deHPLC modificado (Barahona, 1999).
La dinámica de la fermentación de lasleguminosas con altos niveles de taninos seráevaluada en combinación con gramíneastropicales y Caupi por medio de la técnicaGTT (Theodorou et al., 1994). El sustratoconsistirá en una gramínea (Brachiariadictyoneura) y mezclas de leguminosas conproporciones variables de taninos. En unexperimento preliminar se determinará lacantidad de PEG (una sustancia con altaafinidad a TC) requerida para inactivar TC encada una de las leguminosas seleccionadas.Las combinaciones contrastantes deleguminosas, PEG y gramíneas permitiráobtener diferentes proporciones de TC ynutrientes para estudiar los efectos de talesdiferencias en la cantidad y calidad de laproducción de gas.
La degradabilidad de proteína y fibra y laliberación de proteína bajo condicionessimulando el abomaso y los parámetros de lafermentación ruminal se determinaráutilizando sistemas in vitro. Además, secontrolará la relación entre taninos y proteínapara estimar el impacto de esta característicaen las variables observadas. De la mismamanera, se relacionarán la proporción de losmonómeros y el peso molecular con losparámetros medidos anteriormente.
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Para la exploración extensiva decombinaciones de leguminosas con nivelescontrastantes de taninos y cultivadas enambos sitios se utilizará la técnica Rusitecdesarrollada por Czerkawski y Breckenridge(1977) y mejorada por Machmüller et al.(1998, 2002). Esta técnica permite medirvarios parámetros de la fermentación ruminal,entre ellos: producción y proporcionesmolares de ácidos grasos volátiles,producción de gases fermentativos, pH,concentración de nitrógeno amoníacal y ladegradación aparente de la materia orgánica,nitrógeno y fibra. Además se analizarán laspoblaciones microbianas. Las combinacionesa evaluar serán definidas teniendo en cuentalos resultados de los experimentos con GTT.
De acuerdo con los resultados in vitro sedefinirán las composiciones detalladas paraevaluar los efectos de los forrajes con altosniveles de taninos, Caupi y mezclas de ambosconjuntamente con una gramínea de bajacalidad (Brachiaria) in vivo. Utilizandoovejas fistuladas alojadas en jaulasmetabólicas se medirán los cambios en laspoblaciones de bacterias celuloliticas yproteolíticas, la eficiencia de la síntesismicrobiana de proteína y flujo de proteína alduodeno, además del consumo de forraje. Enun ensayo con vacas en pasturas asociadascon estas leguminosas se medirá laproducción de leche. Utilizando cámarasrespiratorias se medirán las perdidasenergéticas en heces, orina, temperaturacorporal y producción de gas metano enovejas que consumen gramíneas de bajacalidad sola o en combinación conleguminosas.
Utilizando un modelo, se evaluará el efectode la alimentación con leguminosas con altosniveles de taninos sobre la composición delas heces de animales y su valor como
fertilizante nitrogenado. En cada dieta lostratamientos serán: Dos porciones de forrajecomo se hizo en los ensayos de alimentación(25 mg Ntotal/kg suelo y 50 mg Ntotal/kgsuelo); dos dosis de heces (25 mg Ntotal/kgsuelo y 50mg Ntotal/kg suelo) y cinco dosisde N en forma de NO
3NH
4. El contenido de
materia seca de las partes vegetales aéreas ysu contenido en N será medido después de 1,2 y 3 meses del experimento. Las heces seránutilizadas con suelos de Matazul y Palmirapara medir en macetas la producción de B.decumbens.
Para la evaluación exante se utilizaráinformación disponible en la base de datos deforrajes del CIAT (Barco et al., 2002). Estasinformaciones serán después relacionadas conel Sistema de Información Geográfico (SIG)usando una metodología de suportedesarrollada recientemente (O’Brien et al.,2002a y 2002b). Este sistema permiterelacionar factores biofísicos,socioeconómicos y de manejo con datos deidentidad de sitios específicos para especiesforrajeras. La intención de esta herramientade soporte de decisiones es reducir dudas yasí facilitar informaciones relevantes yexactas sobre sitios donde las nuevasalternativas de alimentación podrían serintroducidas.
LITERATURA CITADA
Barahona, R. 1999. Condensed tannins in tropicalforage legumes: their characterisation and study oftheir nutritional impact from the standpoint ofstructure-activity relationships. Ph.D. Thesis,Department of Agriculture, The University ofReading. 353 p.
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7
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Metodologías más usadas para cuantificar taninos condensados
Rolando Barahona1 y Patricia Ávila2
1Programa de Fisiología y Nutrición Animal, Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria,CORPOICA, [email protected]
2 Proyecto de Gramíneas y Leguminosas, CIAT, Cali, Colombia, [email protected]
ANTECEDENTES
Algunas leguminosas herbáceas y arbustivasevaluadas por el Proyecto de Gramíneas yLeguminosas tienen un bajo valor nutritivo,debido a la presencia de taninos condensados.Para el avance en la selección de plantasforrajeras por contenidos de taninos, seprecisa entender sus efectos en relación conla digestibilidad y degradación de la proteínay la fibra. Dado que la investigación entaninos condensados se ha llevado desdediferentes puntos de vista y con diferentespropósitos, existe un gran número de técnicasanalíticas para la extracción, cuantificación ycaracterización de taninos descritas en laliteratura. Por tal motivo se requieredocumentar los protocolos empleados paracuantificar y caracterizar estos compuestosquímicos.
En este documento se resume la informaciónsobre la metodología utilizada en elLaboratorio de Forrajes -CIAT paracuantificar taninos condensados solubles einsolubles (método de butanol-HCl, Terrill, etal. 1992, modificado por Barahona, R. 1999),estimar su capacidad para ligar proteína(método de difusión radial utilizando SeroAlbúmina Bovina, BSA, Hagerman, A.E.1987) y para caracterizar su composiciónmonomérica (pro-cianidin, pro-delfinidin ypro-pelargonidin utilizando cromatografíalíquida (HPLC), Barahona, R. 1999.).
También se incluye el método de Barahona,R. (1999) para determinar el peso molecularde taninos condensados que se va a establecerpróximamente en el laboratorio.
Método para la estimación de TaninosCondensados: solubles e insolubles(Terrill, et al. 1992, modificado porBarahona R. 1999)
1. Reactivos:Solución extractora (taninos solubles):Acetona 70%Agua 30%Acido ascórbico 0.1%
Éter dietílico Reactivo de color : butanol-HCl (95-5%) Reactivo de blancos:butanol-H2O
(95-5%)
2. Procedimiento:a. Extracción y cuantificación de taninossolublesForraje por duplicado en tubos de punta10 ó 15 mg según taninos en muestraSolución extractora, adicionar 2.5 mlÉter dietílico, adicionar 2.5 mlTapar y agitar en vortex, por 2 veces cadatuboRetirar la capa superior (acetona + éter),preferiblemente con vacío o pipeta pasteurRepetir pasos anteriores
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Evaporar remanente de acetona-éter de lostubos (puede ser en horno a no más de 30°C óen concentrador de muestras)Llevar a 5 ml con agua destiladaMezclar y centrifugar 3500 rpm x 10-15 minRecuperar el sobrenadante y conservar elresiduo para la parte de insolubles.Retirar una alícuota de 0.3 ml desobrenadante en tubos de rosca con tapa yadicionar 1.8 ml de butanol-HCl(5%).Hervir a 95°c por 70 minutosEnfriar en agua fría o con hielo, por 5minutosLeer contra muestras blanco a 550 nm
b. Utilización de muestras como blancoIncluir 2 o 3 muestras de más para ser usadascomo blanco tanto para la parte de taninossolubles como insolubles. El tratamiento delas mismas debe ser igual al de las muestraspara análisis, pero en vez de utilizar Butanol-HCl (5%) se utiliza como reactivo de blancosbutanol-H2O (5%). Centrifugar las muestrasblanco después de hervidas por 10 min a3500 rpm.
c. Cuantificación de taninos insolubles oligadosA los tubos con el residuo una vez recuperadotodo el sobrenadante, se les debe eliminar elremanente de sobrenadante, lo cual puedehacerse dejando los tubos boca abajo sobreuna gradilla con una toalla de papel en la basey en la nevera por al menos 1 o 2 horas o conel concentrador de muestras o incluyendo lasgradillas en horno por 20 min a bajatemperatura (40 °C).
Al residuo final de la extracción incluyendoel residuo de las muestras blanco:Adicionar agua destilada 0.7 mlAdicionar butanol-HCl o Butanol-H2O 4.2mlHervir 70 minEnfriar en hielo o agua fríaAgitar en vortex suavemente
Trasvasar a eppendorf de 1.5 mlCentrifugar en microcentrífuga a, 14000 rpmx 5 minLeer en colorímetro contra muestra blanco a550 nm
d. Preparación de estándaresSe requiere obtener una curva estándar apartir de taninos purificados de la mismamuestra, haciendo diluciones 1:10 a partir deuna concentración de tanino purificadoconocida. La solución stock y las dilucionesse harán con agua destilada.
Método de Difusión Radial para medirastringencia en taninos condensados(Hagerman, A.E. 1987)1. Reactivos:! Agarosa 1%, Tipo I (Sigma A-6013)
punto de gel 36°C
! Sero Albúmina Bovina –BSA, 0.1%(Sigma A-6793) fracción V, (15.8%N)
! Solución de hidróxido de sodio (4N): sepesan 8 g de NaOH, se disuelven enaproximadamente 40 ml agua destilada,completando el volumen a 50 ml de agua.
! Buffer acetato (pH:5.0, 0.05M) con 10.6mg de ácido ascórbico, agregar 2.85 ml deácido acético, en aproximadamente 800ml de agua destilada, adicionar 10.6 mgde ac. ascórbico. Ajustar el pH de lasolución a 5.0 con la solución dehidróxido de sodio 4N, ajustando elvolumen a un litro.
2. Procedimiento:a. Preparación de las cajas de petri. Pesar
2.5 g de agarosa en 250 ml de la soluciónbuffer acetato, se coloca con un magnetosobre un plato caliente, dejar hervir yreposar la solución a baño maría (45°C).
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b. Simultáneamente a la preparación delagar, se debe diluír 250 mg de BSA en 20ml de solución buffer a baño maría(37°C). Finalmente esta solución seadiciona al agar previamente reposado,sin dejarlo enfriar. Esta mezcla rindeaproximadamente para 17-20 cajas petri(diamétro 8.5 cm)
c. La mezcla (solución buffer + agar + BSA)está lista para iniciar la dosificacióncontrolada (9.5 ml/caja petri) quedandouna película uniforme. Dejar secar, estascajas pueden ser almacenadas por 2-3semanas en el refrigerador, sin perdersensibilidad a la reacción.
d. Proceder a abrir los orificios en el agar,con un sacabocado de 5 mm de diamétro,retirar la película del agar con una aguja(se pueden distribuir 6 orificios/caja)midiendo la altura de cada anillo,numerando (1.1, 1.2, 1.3)/muestra. Semiden con un calibrador o pie de rey.
e. Agregar el extracto del forraje, 8microlitros (usando micropipeta) en cadaorificio. Una vez listas las cajas seincuban a 30°C durante 48 a 96 horas.Finalmente medir el diamétro de losanillos formados. La cantidad de tanino esproporcional al cuadrado del diamétro (eldiámetro del anillo formado esproporcional a la cantidad de proteínaprecipitada).
f. Preparación del extracto de forraje. Pesar1 g de muestra molida, seca a 60 °C.adicionar la solución extractora (Acetonaal 70%+ ac. ascórbico1%) en una cantidadde 5 ml por muestra. Después poner loselermeyers sobre un plato en movimientopor 70 minutos. Filtrar (fibra de vidrio) yobtener el extracto, luego centrifugar (14rpm) por 5 minutos. Se refrigeran losextractos, para posterior inyección en elagar.
Determinación del contenido deantocianidinas (Cianidin – Delfinidin –Pelargonidin) en taninos condensados(Barahona, R. 1999)
Al ser hidrolizados en ácido, los taninoscondensados liberan pigmentos deantocianidinas de coloración rojiza,principalmente cianidin y y delfinidin(Hagerman y Butler, 1989). La estructura delos taninos condensados varía de acuerdo a lanaturaleza de los enlaces entre unidades depolímeros del flavan y la estereoquímica delanillo. El tipo de estos polímeros es de granimportancia, ya que el grado depolimerización y la distribución espacial delas unidades monoméricas, influencian laformación de complejos con otras moléculas(Hemingway et al. 1983; Muller-Harvey yMcallan, 1992). El grado de polimerizaciónde los TC no es constante y el peso molecularvaría entre especies de plantas.
1. Equipo y materiales:Cromatógrafo líquido, marca Shimadzu CL10A que consta de:Auto inyector SIL-10ABombas (2) LC 10ASDetector UV/VIS SPD 10AVControlador SCL 10ªHorno para columna CTO 10ª
2. Reactivos:Metanol grado HPL (J,T. Baker, 9093-68)Agua grado HPLC (J,T. Baker, 4218-03)Ácido acético glacial grado HPLC (J,T. Baker,9515-03)Estándar-Cianidin (APIN07194-C): 322.7 g/mol=PMEstándar-Delfinidin (APIN04410-D): 338.7 g/mol=PMEstándar-Pelargonidin (APIN09174-P): 336.7g/mol=PMColumna Nova Pack C18 de 8x 10 cm
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3. Variables cromatrográficas:Longitud de onda: 520 nmTemperatura del horno: AmbienteFlujo: 2 ml/minutoFase binaria: Bomba A-metanol (60%)Bomba B-Ácido acético al 5% (40%)Presión máxima: 200 kgf/cm2El análisis de los datos es realizado con unSofware Class vp, ver 7.2
4. Preparación de la muestra:Proviene de un protocolo de purificación deTC (butanol-HCL) quedando en tubos deensayo evaporados. Se redisuelve cadamuestra con 1 ml de metanol, se centrifugapara luego tomar una alícuota conmicropipeta. Se deposita en un vial de 2 ml,para posterior inyección (20 microlitros)
5. Preparación de estándares:Se prepara una solución madre de 50 ppm(500 µg de cada tanino/25 ml de metanol). Apartir de ésta se preparan solucionesestándares con rangos de concentración entre0.78, 1.56, 3.125, 6.25 y 25 ppm (µg/ml).Utilizando la ecuación para el cálculo:Conc1 x Vol1= Conc2 x Vol2
Concentración 1: concentración madreConcentración 2: concentración deseadaVolumen 1: Volumen del balón aforado1Volumen 2: Volumen del balón aforado 2
6. Identificación Cromatográfica:Tiempos de retención:Cianidin: 3.76 minutosDelfinidin: 4.62 minutosPelargonidin: 5.68 minutos
Ecuación de la recta para TC-solubles (Y= a+ ß *Concentración)C: Y= 1421.49 + 41387.88*Conc. r=0.997D: Y= 629.32 + 30985.64*Conc. r=0.997P: Y= (-)1240.99 + 32237.64*Conc. r=0.996
Ecuación de la recta para TC-insolubles(Y= a+ß*Concentración)C: Y= 34678.03 + 58473.8*Conc. r=0.998D: Y=25049.6 + 46613.14*Conc. r=0.990P: Y=(-)65666.8 +110484.0*Conc. r=0.999
Método recomendado para la determinacióndel peso molecular de taninos condensadossin derivatizar (Barahona, R.1999).Características como peso molecular,flexibilidad conformacional y solubilidad enagua pueden fuertemente influenciar lahabilidad de los taninos para precipitarproteínas (Spencer et al. 1988). Se hasugerido que compuestos fenólicos de bajopeso molecular forman enlaces inestables conlas proteínas, mientras que aquellos con altopeso molecular son ineficientes como taninos(Salunkhe et al., 1990). Aun mas, los taninoscondensados que están ligados al substratoparecen ser mas efectivos para inhibir ladegradación microbiana de los forrajes queaquellos presentes en forma soluble(Barahona, R. 1999). Por ello es importanteincluir determinaciones de peso molecular enaquellos estudios nutricionales en donde seincluyan plantas forrajeras taniniferas.
Reactivos:Bromuro de Litio (5 mg/ muestra)Dimetilformamida (5 ml/ muestra paradisolver los taninos)
Cromatografía:Aplicación: HPLCColumnas: Dos PLGel 5µm 500Å (300x7.5mm, Polymer Laboratories, UK), en serie.Eluente: 100% dimetilformamidaconteniendo 0.1% (w/v) lithium bromide a unflujo de 0.5 ml min-1. (30 ml por muestra)Detector: Índice refractivoGeneración de curva Standard: Estándares deglicol de polietileno de pesos moleculares
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entre 440 y 22800 Dalton (PolymerLaboratories, UK).Software: GPC6000 chromatography datasystem (version PR2; Jones Chromatography,UK).
En este protocolo se disuelven en duplicado10 mg de taninos condensados purificados en5 ml de una solución de 0.1% bromuro delitio en dimetilformamida. Una alícuota de100 µl de la solución resultante se inyecta enun equipo de HPLC que tenga dos columnasPLGel 5µm 500Å (300x7.5 mm) en serie. Lasmuestras se eluyen de la columna usando100% dimetilformamida conteniendo 0.1%(w/v) bromuro de litio a un flujo de 0.5 mlmin-1 a temperatura ambiente (25°C). Undetector índice refractivo (BioRad) se usapara la detección de los taninos condensados.La curva de calibración es obtenida usandoestándares de glicol de polietileno (PolymerLaboratories, UK) de pesos moleculares entre440 a 22800 Dalton.
Protocolo alternativo para la determinacióndel peso molecular de los derivativos deperacetato de los taninos condensados
(Williams et al. 1983).
Para la preparación de los peracetatos, sedisuelven en duplicado 10 mg de taninoscondensados purificados en 2.5 ml de unasolución 1:1 (v/v) de piridina: anhídridoacético y la mezcla resultante se deja atemperatura ambiente por una noche. Cincoml de agua destilada se agregan lentamente yla mezcla deja enfriar antes de centrifugar a2500 rpm por 10 min. El sobrenadanteresultante se descarta y el pellet (peracetatosde taninos condensados) se lava os veces conotros 5 ml de agua seguida de centrifugacióny recuperación del pellet. Los peracetatos sesecan (aire). Antes de la inyección, losperacetatos se disuelven en 2 ml detetrahidrofuran y 25 ml de la solución
resultante se inyectan en el HPLC que tengados columnas PLGel 5µm 500Å (300x7.5mm) en serie. Las muestras se eluyen de lacolumna usando 100% tetrahidrofuran aunflujo de 1 ml min-1. Un detector UV se usapara la detección de los peracetatos a 260 nm.La curva de calibración es obtenida usandoestándares de poliestireno de pesosmoleculares entre 162 a 22000 Dalton
(Polymer Laboratories, UK).
Reactivos:Piridina (1.25 ml/ muestra)Anhídrido acético (1.25 ml/ muestra)Agua destilada para lavado del precipitado(peracetatos)Tetrahidrofuran (2 ml / muestra para disolverlos peracetatos)
Cromatografía:Aplicación: HPLCColumnas: Dos PLGel 5µm 500Å (300x7.5mm, Polymer Laboratories, UK) en serie.Eluente: 100% tetrahidrofuran a un flujo de 1ml min-1. (30 ml por muestra)Detector: UV, 260 nmGeneración de curva Standard: Estándares depolistereno de pesos moleculares entre 162 y22000 Dalton (Polymer Laboratories, UK).Software: GPC6000 chromatography datasystem (version PR2; Jones Chromatography,UK).
LITERATURA CITADA
Barahona, R. 1999. Condensed tannis in tropicalforage legumes: their characterisation and studyof their nutritional impact from the standpointof structure-activity relationships. Ph.D.Dissertation. Department of Agriculture. TheUniversity of Reading United Kingdom.
Hagerman, A.E. 1987. Radial diffusion method fordetermining tannins in plants extracts. Journal ofChemical Ecology. 13:437-449
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Salunkhe, D.K., Chavan, J.K. and Kadam, S.S. 1990.Dietary tannins: Consequences and remedies.CRC Press, Inc. Boca Raton, Fla.
Spencer, C.M., Cai, Y., Martin, R., Gaffney, S.H.,Goulding, P.N., Magnolato, D., Lilley, T.H. andHaslam, E. 1988. Polyphenol complexation-some thoughts and observations.Phytochemistry. 27: 2397-2409.
Terrill, T.H. ; Rowan, A.M.; Douglas, G.B. and T.N.Barry. 1992. Determination of extractable andbound condensed tannin concentration in forageplants, protein concentrate meals and cerealgrain. Journal of the Science Food andAgriculture. 58:321-329.
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Un sistema in vitro para evaluar los efectos de los taninos en la degradación dela proteína bajo condiciones ruminales y abomasales
Juan Carulla1 y Martha L. Pabón2
1Departamento de Producción Animal, Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, [email protected] de Química, Facultad de Ciencias, [email protected]
Universidad Nacional de Colombia, Bogotá
INTRODUCCIÓN
Los taninos son compuestos fenólicos de altopeso molecular que contienen principalmentegrupos hidroxilos y en algunos casos(carboxilos) que formar complejos fuertescon proteínas y otras macromoléculas bajocondiciones particulares. Los taninos sedividen en dos clases, taninos hidrolizables ytaninos condensados. Aunque hay diferenciasquímicas entre ellos, todos son compuestosfenólicos y pueden precipitar la proteína. Lacapacidad de ligar proteínas por los taninos(astringencia) se ha considerado como unelemento importante para predecir sus efectosen sistemas biológicos. La afinidad de lostaninos por las proteínas varía dependiendode sus características químicas y de lascondiciones fisicoquímicas del sistema. Porlo tanto, es importante estudiar estasinteracciones utilizando condiciones similaresa las del sistema en estudio. En este caso, elsistema digestivo de los rumiantes (rumen yabomaso). Hay tres tipos de ensayos deprecipitación de proteínas para determinar laastringencia de los taninos. Un grupo demétodos estiman la cantidad de taninosprecipitados con una proteína estándar comola albúmina de suero bovino (Hagerman yButler, 1978), el segundo grupo mide lacantidad de proteína en el complejo tanino-proteína (Hagerman y Butler, 1980; Martín yMartín, 1983; Asquith y Butler, 1985). En eltercer método, la cantidad de proteína
presente en un extracto vegetal crudo se mideindirectamente por la habilidad del taninopara precipitar la albúmina de suero bovino(método de difusión radial). El tanino difundeen un gel que contiene la proteína con laformación de un precipitado tanino proteínaen forma de disco. El área del precipitado esproporcional a la cantidad de taninos en elextracto (Hagerman, 1987). Las desventajasde estos métodos para evaluar el efecto o laspropiedades de los taninos en los rumiantesson: a) los tipos de proteína utilizados que enmuchos casos no constituyen parte de la dietadel rumiante, b) las condiciones del sistemano se asemejan a las condiciones del sistemadigestivo del rumiante.
En el Laboratorio de Nutrición Animal de laUniversidad Nacional se ha desarrollado unametodología para evaluar el efecto de lostaninos sobre la degradación de las proteínasen condiciones que simulan el rumen y elabomaso, adicionando los taninos a unsistema de fermentación in vitro como elsugerido por Tilley y Terry (1963). Estemétodo ha sido ensayado con diferentes tiposde proteínas y taninos y muestra sensibilidada la interacción de estos componentesdependiendo de su naturaleza química y larelación tanino-proteína. Su correlación concondiciones in vivo aun no ha sido estudiada.
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EL MÉTODO
En tubos plásticos de centrifuga de 100 ml secolocan 0.5 g de proteína o forraje y seadiciona el tanino en la concentracióndeseada solubilizado en 5 ml de bufferMcDougall sin úrea. Se deja en reposodurante 12 horas a 39oC para que la proteínay el tanino interactúen y luego se adicionansobre la mezcla tanino-proteína 5 ml defluido ruminal-buffer McDougall sin úrea enrelación 1:4. Los tubos se gasifican con CO
2,
se tapan y se incuban por 48 horas, conagitación regular. Después de este tiempo deincubación se sacan el primer grupo de tubospara el análisis de amonio y digestibilidadruminal (DIVMSr) Adicionalmente, unsegundo grupo de tubos que han sidoincubados como los anteriores se someten auna incubación en pepsina por 24 horasadicionales, adicionando a cada tubo 6 ml deHCl 7% p/v y 2 ml de solución acuosa depepsina al 5%. El contenido de cada tubo sefiltra al vacío y se determina la degradaciónde materia seca (DIVMSa).
El método se ha utilizado para evaluar: a)Diferencias entre taninos y su relación condiferentes proteínas (Gonzalez y col., 1998,Gonzalez y col, 2002), b) diferencias en laestructura química de compuestos similarescon diferente grado de reactividad (Velásquezet al., 2002) y c) variaciones en la respuestadel método a la relaciones tanino/proteínadebidos a cambios en la dieta (floramicrobial) de los animales donantes defluido (datos sin publicar). Para el primercaso (a) se evaluaron tres taninos comercialessemipurificados, Quebracho (Schinopsis spp.)Acacia (Acacia spp.) y Castaño (Castaneaspp.), dos recursos alimenticios , ryegrass ytorta de soya y proteínas, rubisco y proteínade soya (Gonzalez et al., 2002,Fajardo,1998). Estos se han estudiado endiferentes relaciones tanino/proteína. Para el
segundo caso (b), el método se probó con elcompuesto mayoritario aislado y purificadodel extracto de quebracho el cual se modificóestructuralmente por los métodos deacetilación y metilación buscando reducir suastringencia. Este compuesto se identificó porRMN13C, RMN1H, FAB ,UV e IR. Por último,el efecto de las características del fluidoruminal en el sistema (c) se evaluó incubandotorta de soya en diferentes relaciones detanino-proteína y con diferentes fluidosprovenientes de animales suplementados con osin taninos.
CARACTERÍSTICAS DEL MÉTODO
El método es sensible a:
1. Tipo de proteína y de taninoEl método es sensible a la naturaleza químicade los taninos pues ha mostrado el efecto deesta sobre la cantidad de materia secadegradada después de 48h de incubación confluido ruminal (DIVMSr), la digestibilidad invitro de la materia seca después de incubacióncon fluido ruminal por 48hr con adiciónposterior de pepsina y 24h adicionales deincubación (DIVMSa) y en los niveles deamonio al las 48hr cuando se han adicionadotaninos en concentraciones similares pero dediferentes plantas (Cuadro 1). El método hamostrado mayor sensibilidad en DIVMSr,DIVMSa y concentraciones de amonioutilizando torta de soya como sustrato queutilizando ryegrass. Adicionalmente, se hanrequerido niveles más altos de taninos enrelación a la proteína para observar lasdiferencias en amonio y de DIVMS en esteúltimo sustrato (Cuadro 1).
La diferencia en la respuesta a los taninosdependiendo del sustrato sugiere que in vivo,este tipo de comportamientos entre tanino yproteína se dan y confirma lo observado en
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otro tipo de pruebas que sugieren que lainteracción entre tanino y proteína dependetanto de la naturaleza química yconcentración de los taninos como de laconcentración y naturaleza de la proteína.Adicionalmente, realza la importancia derealizar pruebas con sustratos similares a losincluidos en la dieta del rumiante. Esimportante anotar que cada sustrato (torta desoya y ryegrass) clasificaría los taninos usadoen esta prueba de acuerdo a su grado deastringencia en diferente orden. Mientras contorta de soya el tanino con mayor astringenciaseria el castaño pues presento los mayoresefectos sobre la DIVMSa, DIVMSr y amonio;con ryegrass el tanino con mayor astringenciasería el de acacia (Cuadro 1). Aunque estasdiferencias en la clasificación de laastringencia de los taninos por el métodopodrían catalogarse como una debilidad delmismo, son realmente una fortaleza puesindican que el método es sensible a lanaturaleza química del tanino y del sustrato.
La bondad del método para detectardiferencias en la astringencia de compuestosquímicamente similares fue estudiada usandoextracto crudo de taninos de quebracho, suextracto en acetato de etilo (mezcla detaninos), el compuesto mayoritario(compuesto aislado y purificado), susderivados acetilado y metilado. En este caso,
Cuadro 1. Efecto del tipo de proteína y de tanino sobre los niveles de amonio y DIVMS (%) bajo condiciones ruminales y abomasales.
NH3
(mg/dl) DIVMS Rumen
% DIVMS Abomaso
% Tratamiento
Relación Tanino/proteína Acacia Castaño Acacia Castaño Acacia Castaño
Ryegrass 0 21.7 21.7 72.1 72.1 74.0 74.0 Tanino/Ryegrass (%)
30.8 15.7 17.9 58.5 66.2 65.4 67.7
Torta de soya 0 67.2 67.2 71.3 71.3 88.4 88.4 Tanino/Torta de soya (%)
15.4 46.7 26.1 63.8 45.1 78.6 84.4
la prueba se usó solo determinando laconcentración de amonio como parámetro demedida del efecto de los taninos. La pruebamostró que a medida que se purificaba elcompuesto, la actividad biológica aumentabaya que se disminuía la producción de amonio.Cuando el compuesto mayoritario se acetilo ymetilo que disminuye sus grupos reactivos ypor tanto su astringencia, las concentracionesde amonio aumentaron (Cuadro 2).
Cuadro 2. Niveles de amonio (mg/dl) por incubación in vitro de la torta de soya en presencia de diferentes extractos y compuesto del quebracho.
Tratamiento NH3
(mg/dl) Torta de soya 20 Quebracho 17 Extracto AcOEt 15 Compuesto mayoritario 14 Compuesto acetilado 16 Compuesto metilado 19
2. Relación tanino:proteínaEl método ha mostrado sensibilidad a loscambios en la relación tanino proteína. Sinembargo, la respuesta del método a lasvariaciones de esta no ha sido lineal. En losniveles bajos de relación tanino-proteína los
La relación mínima de tanino-proteína paraobservar diferencias varia con el sustrato ycon la naturaleza del tanino. Nuestras pruebas
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C u a d ro 3 . E fec to d e l tip o y n iv e l d e tan in o s ad ic io n ad o s a R ye g rass so b re n iv e le s d e a m o n io , y D IV M S (% ) b a jo c o n d ic io n es ru m in a les y ab o m asa le s .
D IV M S % N H 3
(m g /d l)
R u m en R u m en + A b o m a so R e la c ió n
ta n in o /p ro te ín a % A ca c ia Q u e b ra ch o A ca c ia Q u e b ra ch o A ca c ia Q u e b ra ch o 0 2 2 2 2 7 2 7 2 7 4 7 4
7 .7 2 1 2 2 6 7 6 7 6 7 6 8 1 5 .4 2 0 2 2 6 6 6 3 6 6 6 3 3 0 .8 1 6 2 2 5 8 6 1 6 5 6 6
C ua dro 4 . E fec to de l tipo y n ivel d e tan inos ad ic ionad os a to rta de soya sob re n ive le s d e am o nio , y D IV M S (% ) bajo cond iciones rum inales y ab o m asales.
D IV M S % N H 3
(m g /d l)
R u m en R u m en + A bo m a so R ela ció n
T an ino/p rote ína % A cacia C a sta ño A cacia C astaño A cacia C astañ o 0 67 6 7 71 71 8 8 8 8
3 .8 59 5 2 67 62 8 7 8 7 7 .6 57 4 2 67 59 8 7 8 8
15 .2 47 2 6 64 45 7 9 8 4
indicarían que se requiere como mínimo un15% de taninos en relación a la proteína desoya y un 30% taninos en relación a laproteína de ryegrass (Cuadros 3-4). Lostrabajos que se han realizado en nuestrolaboratorio con proteínas puras (rubísco yproteína de soya) no nos han permitido hacerconclusiones generales sobre sustratos purospues se usaron niveles muy bajos de taninos ylos efectos de la prueba fueron pococonsistentes (Fajardo, 1998).
3.1. Tiempo de incubaciónEn ensayos preliminares estudiamos lasdiferencias que se presentaban en los nivelesde amonio en este sistema cuando la torta desoya era incubada por cortos periodo detiempo (12 y 24 h). Aunque el sistemamostraba disminuciones en amonio con laadición de efectos de los taninos en lafermentación no son evidentes. taninos estasno eran significativamente diferentes debidoa altas variaciones en los niveles de amonioentre tubos (repeticiones). Al aumentar los
tiempos de incubación las variaciones entrerepeticiones se hicieron menores y laconcentración total de amonio aumentó loque permite ver con mayor claridad losefectos de las diferentes fuentes de taninos.Algunos investigadores han criticado eltiempo de incubación por considerarlo muylargo en relación al tiempo de permanencia delas proteínas en el rumen.
4. Características del fluido ruminalUna de las inquietudes cuando se trabajanmétodos in vitro con inoculos es la variabilidadque estos presentan debido a la dieta y/o alanimal donante. Al utilizar fluido ruminalproveniente de ovejos alimentados con forrajey suplementados con torta de soya que conteníadiferentes relaciones tanino/proteína, los nivelesde amonio después de la incubación de torta desoya tratada (relación tanino proteina 11.4%) osin tratar difirieron levemente entre dietas peromostraron claramente las diferencias entre soyaincubada con o sin taninos (Cuadro 5).
19
Cuadro 5. Efecto de la alimentación con torta de soya tratada con castaño sobre la concentración in vitro de amonio1. Relación tanino/proteína en el suplemento
Substrato 0% 3.8% 7.6% 11.4% NH3 – mg / dl Torta tratada 24.2b* 23.7b* 25.6ab* 26.1a* Torta sin tratar 39.6a* 36.6b* 36.9b* 40.5a* 1Sánchez (resultados sin publicar). a, bLetras diferentes representan diferencias significativas (P<0.05) entre columnas. * Indica diferencias significativas (P<0.05) entre filas.
DIGESTIÓN ABOMASAL
Nosotros hemos sugerido que en la diferenciadigestibilidad in vitro de la MS(DIVMS) dela primera fase de digestión del método(Incubación con fluido) y de la segunda(Incubación en pepsina) nos podría indicar elcomportamiento del complejo tanino-proteínaen condiciones que simulan las del abomaso.La diferencia entre las dos digestibilidades lahemos llamado proteína digestible en elabomaso. El aumento o disminución de estadigestibilidad debido a los taninos en relacióna la proteína digestible del sustrato sintaninos nos indicarían los efectos positivos onegativos que tienen estos compuestos a nivelabomasal. Las ensayos que hemos realizadomuestran que los efectos negativos que tienenlos taninos sobre la digestibilidad en el rumenno siempre son compensados por un aumentoen la digestibilidad en pepsina(Cuadros 3 y4). Sin embargo, nuevamente el métodomuestra diferencias entre tipos de taninos.
CONCLUSIONES
El método de incubación in vitro desarrolladopor Tilley y Terry (1963) y adaptado pornosotros para estudiar las interacciones entretaninos y proteínas ha mostrado sensibilidada diferencias entre taninos, su concentracióncon relación a la proteína, así como a lascaracterísticas de los sustratos.
LITERATURA CITADA
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Algunos métodos y técnicas espectroscópicas aplicables en el análisis químico yestructural de taninos vegetales
Bárbara Moreno-Murillo
Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, ApartadoAéreo 27586, Bogota DC, Colombia, [email protected]
OBJETIVO
Este trabajo pretende resumir brevemente losprincipales métodos aplicados en laactualidad en la caracterización química y laelucidación estructural de los taninosvegetales.
INTRODUCCIÓN
Los taninos constituyen un amplio grupo demetabolitos secundarios fenólicos denaturaleza compleja y amplia distribución enel reino vegetal; su presencia ha sidoreportada en Gimnospermas y Angiospermasy en estas son más comunes en lasDicotiledóneas que en las Monocotiledóneas.Los taninos son de gran importancia por suspropiedades fisicoquímicas, de las cualesdependen sus efectos y aplicaciones.Químicamente los taninos son mezclas depolifenoles formados por algunas unidadesmonoméricas reconocidas y se clasifican endos grandes grupos con base en la identidadde los núcleos fenólicos que los forman y eltipo de unión entre ellos, como taninoshidrolizables y taninos condensados. A laprimera clase pertenecen los derivados delácido gálico (1) y sus ésteres con la glucosalos cuales hidrolizan con facilidad paraproducir los ácidos fenólicos y el azúcar. Lostaninos condensados denominadosproantocianidinas, son polímeros de unidadesderivadas de los flavonoides (flavan-3-oles,como catequina (2) y epicatequina (3)) óflavan-3,4-dioles como leucocianidina (4))entre otros. Esta presentación incluye un
resumen sobre los procedimientos más útilesen la extracción, separación, purificación eidentificación estructural de los oligómeros (n= 2-10) que conforman los taninos. La figura1 incluye las formulas estructurales dealgunos de los compuestos mencionados eneste trabajo.
PROPIEDADES Y CLASIFICACIÓN
Los taninos se distinguen por los siguientesaspectos: astringencia, solubilidad en aguaderivada de la interacción polifenol-polifenol(IPP), peso molecular (PM) (500-5000daltons), estructura química con 12-16 gruposfenólicos y 5-7 anillos aromáticos por cada1000 unidades de PM y su capacidad parformar complejos con otras macromoléculascomo carbohidratos, alcaloides, proteínas ysaponinas entre otras, de las cuales dependensus aplicaciones en alimentos y bebidas,fitoterapia, industria de pieles y defensaquímica y pigmentación en plantas.(Haslam yCie, 1994).
La clasificación de los taninos se fundamentaen dos características químicas estructurales:a) esteres y derivados del ácido gálico y elácido hexahidroxidifeníco (5) con la D-glucosa, los cuales constituyen los taninoshidrolizables (TH), los cuales en su mayoríason derivados del intermediario β-1,2,3,4,6-pentagaloil-D-glucosa (6). Los derivados delácido hexahidroxi-difénico se consideran
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formados por acoplamiento oxidativo deésteres gálicos vecinos sobre una unidad degaloil D-glucosa. Estas reacciones permitenla formación de galotaninos (7), elagitaninos(8), dímeros trímeros y oligómeros de éstos(9), de gran complejidad debido a su variedadestructural. Los taninos condensados (TC) oproantocianidinas poseen como unidadfundamental la catequina (3) con diversospatrones de sustitución y oxidación (Porter,1994), los cuales generan las denominadasunidades diméricas T, M, J y B con un soloenlace interflavonoide y las unidades tipo Acon doble unión interflavonoide (10).
ANÁLISIS QUÍMICOS
La cantidad y tipo de taninos producida porlas plantas varía considerablementedependiendo de la especie, accesión, tejido,estado de desarrollo y factores ambientalespor tanto para el estudio de sus efectos sobreotros organismos se requiere de sucuantificación.
Preparación de muestrasLas muestras frescas deben ser liofilizadas,procedimiento mejor que congelar o secar enestufa y se sugiere extraer sin descongelar lamuestra. Para el secado en estufa se aconsejausar temperaturas > a 40º C para inactivarenzimas oxidantes y < a 60º C para evitarpolimerización y daños por calentamiento.Las muestras deben almacenarse en frío enlugar oscuro, deben cortarse en partespequeñas y congelarse con nitrógeno líquido.Luego deben extraerse con solvente frío yalmacenar a –4º C.
ExtracciónLos taninos se extraen con solucionesacuosas de solventes orgánicos: acetona- agua(70:30) se considera más efectivo que lasmezclas alcohólicas. En muchas plantas hayfracciones de taninos que no son extraíbles
(insolubles hasta 50%). Para antocianidinaslábiles aciladas se han reportado métodos deextracción con etanol o metanol aciduladoscon ácidos débiles como acético, tartárico ocítrico, en lugar de HCl, de uso amplio entrabajos previos. (Strack y Wray, 1996).Durante la extracción las antocianidinas sepueden ver afectadas por factores como pH,temperatura, oxígeno, luz, enzimas, azúcaresy copigmentos.
Purificación – Métodos cromatográficos.La separación y purificación de lasproantocianidinas es esencial para lapreparación de estándares adecuados. Engeneral se aplican métodos cromatográficosclásicos como la cromatografía en capadelgada CCD, y cromatografía en columna. Anivel analítico y preparativo la cromatografíalíquida de alta eficiencia (CLAE/HPLC) enfases normal y reversa es una técnica estándarpara análisis cuantitativo y semipreparativo.Para estudios sistemáticos, la elaboración delos perfiles cromatográficos de las muestrasahorra tiempo y costos en un rango amplio deaplicaciones. Sin embargo la CLAE noresuelve todos los problemas y se requiere dela optimización de los parámetros que afectanlos tiempos de retención de lasproantocianidinas (PA) en especial cuando seutiliza la fase reversa (RP-C-18 y RP-C-8)para evitar la superposición de las señales. Lapolaridad y la estereoquímica de losantocianidinas son factores claves para laseparación en los materiales de fase reversamás comunes, como la gel de sílicemodificada. Los factores de separaciónincluyen: patrón de sustitución de los núcleosbásicos (grupos OH y OCH
3); naturaleza,
número y posición de los residuos deazúcares presentes y el grado de acilación conácidos hidroxicinámicos y similares. Entreotras técnicas la cromatografía en columnapor permeación en gel (CPG) sobresale comola más eficiente, la cual utiliza fases como el
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Sephadex LH-20, TSK-HW40, Diaion HP-20y otras; esta técnica permite la separación porexclusión por tamaño molecular. Además seaplica cromatografía centrífuga (locular), departición y de goteo en contracorriente. LaCLAE acoplada a detectores con arreglo dediodos (DAD) es uno de los avances masimportantes de la década de los 90. En estemétodo, la muestra se escanea cada ciertonúmero de milisegundos generando datosespectrales en el rango UV-VIS, calculando laabsorción máxima y realizando un análisiscomparativo de la pureza de la señal. Asímismo recientemente la CLAE permite laseparación de oligómeros de flavan-3-oleshasta decámeros, especialmente cuando seacopla en forma directa a espectrómetros demasas (EM) con técnicas de ionización suavecomo se indica más adelante (Glassgen et al.,1992; Lazarus et al., 1999)
Los ensayos químicos de los taninos sedividen en colorimétricos, gravimétricos, deprecipitación de proteínas y mixtos y engeneral todos y cada uno tienen ventajas ydesventajas.
Análisis colorimétricosEstos ensayos incluyen:a) Método de Folin-Dennis y sus
modificaciones, con ácido fosfomolíbdicoen medio básico para determinación defenoles solubles totales (TH, PA).
b) Método de vainillina HCl: es específicopara taninos condensados; la vainillinareacciona con los sustituyentes enposición meta del anillo A de los núcleosflavanos formando un cromóforo cuyaintensidad de absorción es proporcional alnúmero de estas unidades monoméricas,con catequina como patrón de referencia.
c) Ensayo con butanol -HCl: Especifico paraTC; este método involucra ladepolimerización ácido catalizada de los
TC en alcohol butílico para formarantocinidinas de color rojo las cuales sepueden detectarespectrofotométricamente. La formaciónde dímeros y trímeros causa desviaciónpor menor valor. La combinación de losensayos b) y c) permite medir el grado depolimerización de las PA; el ensayo b)mide el número de moléculas y el ensayoc) mide el número total de residuos deflavan3-oles.
d) Ensayo de Rodanina: Es especifico paragalotaninos, se basa en la hidrólisis paraliberar ácido gálico; la reacción del ácidogálico y la rodanina produce un colorintenso el cual se puede medir porespectrofotometría.
e) Ensayo del Wilson and Hagerman esespecífico para elagitaninos: la muestra sesomete a hidrólisis para liberar ácidoelágico el cual con el nitrito de sodioproduce una solución coloreada(Waterman y Mole, 1994).
Ensayos gravimétricosLos más utilizados incluyen:a) El método gravimétrico con Yterbio, el
cual determina los taninos solublespresentes en extractos de plantas; elyterbio trivalente precipita los polifenolesselectivamente. Como ventaja no requierede estándares, y el precipitado se disuelvefácilmente en ácido oxálico para formaruna solución de polifenoles y unprecipitado de oxalato de yterbio. no esmuy reproducible en plantas con bajoscontenidos de taninos.
b) Método gravimétrico conpolivinilpirrolidona (PVP) el cualtambién determina solo taninos solubles.
c) Método gravimétrico con el sistemadetergente el cual usa el residuo del ácidodetergente y el residuo neutro cuyadiferencia mide los taninos.
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d) Ensayo de precipitación de proteínas elcual se relaciona con las propiedadesbiológicas de los taninos y se denominaensayo de difusión radial el cual se basaen a formación de complejos entretaninos y seroalbúmina de bovino en agar.Se miden círculos de difusión opacos porprecipitación de los taninos y requiere deestándares para la cuantificación; el ácidotánico es él mas utilizado y los resultadosse expresan en equivalentes de ácidotánico. Los métodos mixtos combinan lasventajas de cada uno y utiliza estándarinterno disminuyendo las diferenciasobservadas en los coeficientes deextinción.
ELUCIDACIÓN ESTRUCTURAL
Métodos químicosLa secuenciación de las proantocianidinas secontinúa realizando con base en las rupturastotal y parcial, por las reacciones de tiólisis(con fenilmetanotiol) en etanol como solventey a temperaturas moderadas (50º C) (Porter,1996)
Métodos espectroscópicosEl rápido desarrollo en instrumentación tantoen resonancia magnética nuclear (RMN)como en espectrometría de masas (EM) hapermitido la identificación de moléculascomplejas como la de la ternatina 1-A deClitoria ternatea. Los avances en RMN de 1Hy 13C tanto en 1 y 2 dimensiones (2D) ensolución, es uno de los métodos mas útiles enelucidación estructural así como laespectroscopía de correlación homonuclear,heteronuclear y total (COSY, NOESY,TOCSY, HMBQ y HMBC etc.) proporcionanestructuras no ambiguas y permite laidentificación fácil de patrones de sustitución,configuración y conformación, número ynaturaleza de residuos de carbohidratos,sistema aromático y agliconas.(Agrawal,
1989; Strack y Wray,1996). La espectroscopiaUltravioleta con reactivos de desplazamientoofrece información valiosa desde el punto devista estructural. En espectrometría de Masas(EM) las técnicas de ionización suave comoFAB-MS, API –MS, ESI-MS y MALDI-TOFson los métodos mas apropiados para ladeterminación de los pesos moleculares delas PA; la introducción del ion-spray (IS-MS)también produce iones moleculares denotable intensidad y rango hasta 2200daltons. La combinación con tandem MS(MS-MS) permite la determinación de lasagliconas y combinada con CLAEproporciona un método sensible para análisisde mezclas complejas. Las alternativas deelectroespray y termosprays también son deamplio uso e interés. La aplicación deladifracción por rayos X permite establecer laestereoquímica de las anticianidinas y susconfórmeros más estables.
RESULTADOSSe incluirán algunos resultados obtenidos enel estudio de los polifenoles de algunasplantas nativas tales como los biflavonoidesde Salpichroa diffusa y Clusia guaviarensis;glicosilflavonoles y glucosilflavanoles deSalpichroa tristis,(Moreno-Murillo et al.,2001), ácido galico, galicina y otrosderivados tipo 3-O-L-α-rhamnosilflavonolesobtenidos del extracto de hojas de Alchorneaglandulosa así como del estudio del extractosoluble en acetato de etilo del quebracho delcual se aisló el compuesto mayoritarioidentificado como fisetinidol-(4—>8)-catequina-(6—>4) fisetinidolinol (9)(Velásquez et al., 1998).
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O
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Figura 1
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Efecto del ambiente y del genotipo en la composición y actividad biológica delos taninos presentes en leguminosas
Carlos E. Lascano
Coordinador del Proyecto Gramíneas y Leguminosas Tropicales, CIAT, [email protected]
RESUMEN
En numerosos estudios se ha demostrado elefecto que los factores del medio ambientetienen sobre la calidad de las gramíneas yleguminosas forrajeras tanto de climatemplado como tropical. Entre estos factoresse encuentran la luz, la temperatura, ladistribución de las lluvias y las condicionesfisicoquímicas del suelo, que influyen en lacomposición y la digestibilidad de los forrajesque crecen en áreas contrastantes.Igualmente se ha demostrado el efecto de laépoca del año en el crecimiento del forraje, elcomportamiento de las especies en pastoreo yel desempeño de los animales. Sin embargo,no existen estudios recientes sobre lainfluencia de los cambios en los factoresedafoclimáticos en la calidad del forraje deleguminosas con niveles variables de taninoscondensados (TC). Los taninos soncompuestos secundarios importantes enalgunas especies de leguminosas forrajeras dezonas templadas y tropicales, adaptadas asuelos ácidos de baja fertilidad natural. Eneste documento se resumen las principalespropiedades de los TC y sus efectos en lacalidad del forraje de algunas leguminosas yse hace una revisión de los trabajospublicados sobre el efecto de los factoresedafoclimáticos en la acumulación de TC enleguminosas de zonas templadas y tropicales.Los resultados experimentales bajocondiciones controladas indican que sólo latemperatura alta puede aumentarsignificativamente la acumulación de TC enalgunas leguminosas de zonas templadas, por
ej., en Lotus pedunculatus; pero no en otrascomo L. corniculatus. No obstante, el efectode la temperatura baja o alta en laacumulación de TC en la planta esconsiderablemente mayor cuando esacompañada de factores adversos del medioambiente como sequía, concentración de CO
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y deficiencia de nutrientes en el suelo. Lasdeficiencias de minerales en el suelo puedenelevar la concentración de TC y afectar elvalor nutritivo total de las leguminosas sólocuando son de tal magnitud que afectan elcrecimiento de la planta. La fertilidad delsuelo y las condiciones de clima no sóloafectan la concentración de TC sino tambiénsu composición de monómero y su pesomolecular, tal como se pudo observar enespecies de leguminosas tropicales bienadaptadas a suelos ácidos infértiles. Laimportancia de estos resultados desde elpunto de vista de la nutrición animal no es deltodo bien entendida, aunque aparentementelos TC en leguminosas forrajeras no son unaentidad química uniforme, ya que puedencambiar por efecto de factores edáficos yclimáticos. Finalmente, se demuestra que esnecesario investigar alternativas para mejorarel valor nutritivo de las leguminosas contaninos adaptadas a suelos ácidos, mediantela selección de genotipos con menos TC y/o através de la manipulación bajo condicionescontroladas de factores de medio ambientetales como la fertilidad del suelo. Para lograreste objetivo es necesario entender bien cómodichos factores afectan la acumulación de
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TC, su estructura química y actividadbiológica, y cómo se relacionan estoscambios con el consumo de forraje, ladigestibilidad, la utilización de N y,finalmente, al desempeño animal.
INTRODUCCIÓN
Las plantas forrajeras están sometidas a loscambios del medio ambiente, los cualesconjuntamente con la madurez fisiológica,pueden causar efectos significativos en sucalidad. Estas plantas crecen normalmente enambientes con diferentes grados de estrésque, a su vez, pueden conducir a grandesvariaciones en el rendimiento y en la calidaddel forraje a través del tiempo. Los estadosde estrés ocurren cuando los factores delmedio ambiente no son ideales para elcrecimiento y desarrollo de la planta, por ej.,temperaturas bajas o altas, deficiencias oexceso de agua, exceso de sombra ydeficiencia de nutrientes en el suelo.
La mayoría de los estudios sobre lasrelaciones medio ambiente-plantas forrajerasse ha concentrado en los efectos de latemperatura, la tensión del agua, la luz y losnutrientes sobre el crecimiento y la calidad delas gramíneas, y en menor grado, de lasleguminosas (Wilson, 1982; Buxton y Casler,1993; Buxton y Fales, 1994). Una conclusiónimportante de estos estudios sugiere quenormalmente la temperatura tiene un mayorefecto en la digestibilidad de las leguminosasque otros factores del medio ambiente,principalmente por su efecto en las hojas, laproporción de tallos, el aumento en lafracción de la pared celular no-digestible y enla reducción proporcional de loscarbohidratos no-estructurales. La sombra,en la mayoría de los casos, perjudica laproducción de forraje de gramíneas yleguminosas, pero tiene escasos e
inconsistentes efectos en la calidad. El efectode la sequía en la calidad del forraje esnormalmente bajo e inclusive puede serpositivo, si la severidad del estrés en labiomasa aérea no es alta. El efecto de losnutrientes en el suelo en la calidad del forraje,principalmente de leguminosas, esrelativamente pequeño. Se ha encontrado quela aplicación de fertilizantes nitrogenadosfavorece una mayor producción de MS y deproteína cruda. La aplicación de azufre ycalcio en suelos deficientes en estosminerales puede aumentar la digestibilidaddel forraje a través de diferentes mecanismos.La corrección de la deficiencia de azufremediante fertilización o suplementacióndirecto a los animales puede aumentar ladigestibilidad del forraje debido a una mejorfermentación en el rumen. Cuando el calciose aplica como fertilizante aparentementeocurre un mejoramiento en la digestibilidaddebido a los cambios en la composición de lapared celular de las plantas.
Se ha demostrado, también, que existenvarios factores del medio ambiente queafectan los atributos de calidad de lasleguminosas forrajeras con niveles variablesde taninos condensados (TC), compuestossecundarios importantes en algunas especiesde leguminosas forrajeras de zonas templadasy tropicales. Algunos estudios publicadosrecientemente muestran que existen factoresedafoclimáticos específicos que tienen unmarcado efecto en la producción de forraje yla calidad de las leguminosas con taninos.
En este documento se resumen los efectostanto positivos como negativos de los TC enla nutrición de rumiantes y se analizan lasrespuestas en producción y calidad de variasespecies de leguminosas forrajeras de zonastempladas y tropicales al estrés debido acambios en el medio ambiente. Se plantean,igualmente, las necesidades de investigación
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futura, derivadas de la nueva informacióndisponible sobre las diferencias en lacomposición de taninos en algunasleguminosas forrajeras tropicales.
LIMITACIONES DE ALGUNASLEGUMINOSAS FORRAJERASTROPICALES
En las regiones tropicales algunas especies deleguminosas leñosas y herbáceas que hanmostrado buena adaptación a suelos ácidos debaja fertilidad también han mostrado queacumulan niveles variables de TC (Lascano etal., 1995; Jackson et al., 1996). Es bienconocido que leguminosas leñosas comoLeucaena leucocephala, Gliricidia sepium yErythryna spp. pueden mejorarsignificativamente las ganancias de peso vivoanimal y la producción de leche cuando seusan como suplemento proteínico en sistemasde corte y acarreo o en pastoreo (Izham etal.,1982; Saucedo et al., 1980; Suarez et al.,1987; Vargas et al., 1988). Sin embargo,estas especies no se adaptan bien a suelosácidos con niveles altos de aluminio, que soncomunes en grandes áreas de Américatropical (Argel y Maass, 1995).
EFECTO DE LOS TANINOSCONDENSADOS EN LEGUMINOSASFORRAJERAS
Los metabolitos secundarios conocidos comotaninos condensados (TC) se encuentranampliamente distribuidos en la naturaleza.Muller-Harvey y McAllan (1992) en unarevisión encontraron que aproximadamente el80% de las dicotiledóneas perennes leñosas yel 15% de las dicotiledóneas herbáceasanuales contienen taninos. Estos compuestossecundarios son polifenoles producidos porlas plantas como parte de la cadena del ácidoshikímico y tienen la habilidad de mezclarsecon las proteínas, polisacáridos, ácidosnucleicos, esteroides, alcaloides y saponinas
(Muller-Harvey y McAllan, 1992). Lostaninos se han dividido en dos grupos conbase en su origen químico: hidrolizables ycondensados. Los primeros son polímeros deácidos fenólicos (gálico, hexahidroxidifénicoy/o sus derivados) y los condensados sonpolímeros de falvan-3-ol que producenantocianidinas bajo condiciones dedegradación ácida (Fahey y Jung, 1989).
Se supone que los complejos formados entrelos TC y otras moléculas, como las proteínas,son reversibles (hidrófobos y/o enlaces dehidrógeno) o irreversibles por la oxidación delos compuestos fenólicos que reactivan lasquinonas (Fahey y Jung, 1989). Loscomplejos reversibles son estables einsolubles a un pH entre 3 y 7, pero sonliberados a un pH más bajo que 3 ó mayorque 8 (Jones y Mangan, 1977). Estapropiedad de los TC para ligar las proteínas aun pH neutro y liberarlas a valores de pH bajoha llevado a muchos investigadores a pensarque podría ser una herramienta útil parareducir la degradación de la proteína en elrumen siendo posible incrementar, de estamanera, el flujo y la absorción de N no-amoníacal en el intestino delgado. Esto hasido demostrado experimentalmente porWaghorn et a1. (1987) con L. corniculatussuministrado a rumiantes. Además, algunasde las propiedades de los TC presentes enleguminosas han sido asociadas con laprevención de procesos inflamatorios enrumiantes (Gutek et al., 1974; Ross y Jones,1974; Chiquette et al., 1989). Existe, porotro lado, evidencia experimental que indicaque las altas concentraciones de TC presentesen algunas leguminosas de zonas templadas ytropicales pueden tener efectos negativos enla digestibilidad y el consumo del forrajeaprovechable (Donnelly y Anthony 1983;Barry y Duncan, 1984; Barry y Manley, 1984;Terrill et al., 1989; Barahona et al., 1997).
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Los efectos positivos y negativos de los TCpresentes en leguminosas forrajeras han sidorelacionados con su concentración en lashojas y tallos aprovechables de la planta ypueden, a su vez, variar con las especies(Jackson et al., 1996; Lowther et al., 1987),partes de la planta (Foo et al., 1982;Barahona et al., 1997), genotipos dentro deespecies (John y Lancashire, 1981; Schultze-Kraft y Benavides, 1988), madurez de laplanta (Lees et al., 1995) y factores del medioambiente (Barry y Forss, 1983; Fales 1984;Anuraga et al., 1993). La variación en elnivel de TC asociada con genotipos ycondiciones del medio ambiente sugiere queexisten posibilidades para regular laacumulación de estos compuestos mediante laselección o mejoramiento, o a través deleguminosas identificadas en nichosespecíficos que favorecen la bajaconcentración de taninos en el forrajeaprovechable por los animales.
A continuación se presentan brevemente losresultados experimentales del efecto de losfactores del medio ambiente en laacumulación de TC y en los cambios en otrosindicadores de calidad en leguminosasforrajeras de zonas templadas y tropicales.
EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE EN LACALIDAD DE LEGUMINOSAS CONTANINOS
Las investigaciones publicadas sobre elefecto del medio ambiente en la calidad delforraje de leguminosas con taninos, secaracterizan porque: (1) el trabajo se halimitado a pocos géneros y especiescultivadas en zonas templadas y a unreducido número de leguminosas tropicales, y(2) las variables de respuesta se han limitadoprincipalmente a las mediciones de laconcentración de TC, N, niveles de fibra ydigestibilidad y, en algunos casos, a la
medición del consumo de forraje y/oproducción animal.
En las zonas templadas la investigación paramedir los efectos del medio ambiente y delsuelo en la calidad del forraje de leguminosascon TC se ha hecho principalmente conespecies de Lotus (L. corniculatus y L.penduculatus), Onobrychis viciifolia yLespedeza cuneata. En el caso de lasleguminosas tropicales, el trabajo se halimitado al estudio de los efectos del medioambiente sobre la calidad de las leguminosascon taninos Desmodium heterocarpon subsp.ovalifolium (herbácea), bien conocida bajo sunombre anterior de Desmodium ovalifolium, yen un menor grado con Calliandra calothyrus(arbustiva).
Leguminosas de zonas templadasEfecto de la temperatura. Los resultados deestudios previos mostraron que laconcentración de TC en las leguminosas dezonas templadas aumenta a medida queavanza la época de crecimiento, lo que estuvoasociado con el incremento de la temperaturapromedio del día y la reducción de laprecipitación (Donnelly, 1959). Sin embargo,en estudios de campo fue imposible aislar losefectos confundidos de la temperatura del díay la precipitación durante la época decrecimiento y la senescencia simultánea delas plantas. En otros estudios, en los que latemperatura se asoció con los cambios en laconcentración de TC en las leguminosas, lasrespuestas observadas se confundíeron con laintensidad de la luz. Para evitar los efectosconfundidos de los factores del medioambiente en la calidad del forraje deleguminosas con TC se realizaron algunosestudios bajo condiciones controladas eninvernadero.
Fales (1984) estudio el efecto de temperaturasbajas y altas controladas en los atributos de
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calidad de genotipos de L. cuneata concontenidos bajo y normal de TC, y Lees et al.(1994) realizaron estudios similares en clonesde L. pedunculatus con bajo, medio y altocontenido de TC. Los resultados en elCuadro 1 muestran que la concentración deTC en el tejido foliar de ambas especies deleguminosa aumentó con la temperatura. Enlas hojas de genotipos de L. cuneata concontenidos de tanino normal y bajo, laconcentración de TC fue, respectivamente, 10y 2 unidades porcentuales mayor atemperatura alta que a temperatura baja. Elaumento en la concentración de TC en L.Pedunculatus debido a la temperatura variódesde 3 hasta 5 unidades porcentuales.
En los experimentos de Lees et al. (1994) conL. Pedunculatus la concentración de TCaumentó con el tiempo en las plantassometidas a dos regímenes de temperatura,pero el incremento fue considerablementemás rápido y permaneció más alto en lasplantas cultivadas a 30 °C que a 20 °C. Seobservó que el rebrote de las plantascultivadas con temperaturas más bajas eravigoroso, mientras que el de las plantascultivadas a temperaturas mayores presentabasíntomas de estrés por calor (senescencia dehojas inferiores, área foliar reducida, tallosalargados y abundancia de inflorescencia) ypor deficiencia de nutrientes en el suelo. Ellento crecimiento después del corte de lasplantas expuestas a temperatura alta noestuvo acompañado por un aumento en laconcentración de TC que, de hecho, era másbajo que en el rebrote de las plantasexpuestas a temperaturas más bajas, lo quesugiere niveles bajos de almacenamiento decarbohidratos en las raíces antes del corte.
Temperatura y humedad en el suelo. Enmuchas regiones del mundo la baja humedaden el suelo constituye un factor importante deestrés que limita la producción de biomasa de
las plantas forrajeras. En las regionestropicales las condiciones de estrés por sequíaestán normalmente asociadas contemperaturas ambientales relativamente altas.En Australia, Anaruga et al. (1993) enestudios en cámara de crecimientoencontraron que las temperaturas altas, enoposición a las bajas, aumentaron laconcentración de TC en L. pedunculatus,mientras que tuvieron un efecto pequeño enlos niveles de estos compuestos en L.corniculatus (ver Cuadro 1). Así mismo,observaron que el estrés por humedad en elsuelo indujo una mayor acumulación de TCen las hojas de L. pedunculatus a medida quela temperatura aumentaba, lo que ibaacompañado de una reducción en laproducción de forraje.
Temperatura, CO2 y humedad en el suelo.
Carter et al. (1999) estudiaron el efecto detemperaturas contrastantes en combinacióncon diferentes concentraciones de CO
2 y
regímenes de riego en la acumulación de TCy otros parámetros de calidad de tresgenotipos de L. corniculatus. Los resultadosde estos experimentos (Cuadro1) mostraronque el nivel de TC aumentó en todos losgenotipos que tenían el doble deconcentración de CO
2, no obstante, al
aumentar la temperatura de crecimiento seredujeron los niveles de TC. El estrés porsequía tuvo un efecto menor que latemperatura en la acumulación de TC, aunquecausó una reducción en el nivel de TC en lashojas. La combinación de los efectos detemperatura alta, CO
2 bajo y sequía produjo
una acumulación más baja de TC en L.corniculatus.
Como se discutió previamente, L.pedunculatus produjo una acumulación másalta de TC cuando se sometió a temperaturasaltas, que cuando se sometió a temperaturasbajas (Anaruga, 1993; Lee et al., 1994).
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Estos resultados no concuerdan con los deCarter et al. (1999) quienes en L.corniculatus encontraron que la acumulaciónde TC aumentaba como respuesta a losefectos combinados de baja temperatura yalta concentración de CO
2,
independientemente de la humedad en elsuelo. En otros estudios se había encontradoque: la temperatura baja y el estrés porhumedad tenían un efecto limitado en laacumulación de TC en L. corniculatus(Anaruga et al., 1993), los niveles de TC eraninherentemente más altos en L. pedunculatusque en L. corniculatus (Lowther et al.,1997)y, la estructura química de los TC eradiferente entre ambas especies de Lotus(McNabb et al.,1997).
En consecuencia, aparentemente laacumulación de TC en las leguminosas dezonas templadas como respuesta a latemperatura es variable y posiblementedependiente de la especie y genotipo, por lomenos en el caso de Lotus. Las especies conbajos niveles inherentes de TC (por ej., L.corniculatus) parece que no responden o sóloacumulan ligeramente más TC cuando secultivan en condiciones de bajastemperaturas; mientras que las especies conaltos niveles inherentes de TC (por ej., L.pedunculatus; L. cuneata) parece queinvariablemente acumulan más taninoscuando crecen en temperaturas altas.También es evidente que el efecto combinadode factores del medio ambiente comotemperatura, CO
2, y humedad y deficiencias
de nutrientes en el suelo tienen un efectomayor en la acumulación de TC deleguminosas de zonas templadas, más quecualquier factor en forma aislada. Laseveridad del estrés debido a condiciones delmedio ambiente también podría tener unefecto significante en la producción debiomasa y en la acumulación de TC en el
tejido aprovechable de las leguminosas dezonas templadas.
Existen pocos estudios del impacto quetienen los cambios en los factores del medioambiente sobre los parámetros de calidad delforraje diferentes de la acumulación de TC.Carter et al. (1999) en L. corniculatusobservaron una relación negativa entre laconcentración de TC mayor que 2.5% a 3%de MS y la tasa inicial de producción de gasdurante la fermentación in vitro conmicroorganismos del rumen. Tambiénencontraron que la digestibilidad de estaleguminosa aumentaba con la sequía y latemperatura alta, pero disminuía cuandoaumentaba la concentración de CO
2. Se
espera, también, que los cambios en losniveles de TC en las leguminosas forrajeras,inducidos por la combinación de temperaturay estrés de humedad, afecten el consumo deforraje (Barry y Duncan, 1984; Terrill et al.,1989). La baja concentración de TC en L.corniculatus se ha asociado con la reducciónen la digestibilidad de N, pero no con elaumento aparente de la absorción deaminoácidos esenciales en ovejas (Waghornet al., 1987). En contraste, los mayoresniveles de TC en L. pedunculatus tambiénhan resultado en una reducción en ladigestibilidad del N, aunque sin afectar laabsorción de aminoácidos en el intestino bajode ovejas (Waghorn et al., 1994).
Fertilidad del Suelo. La baja fertilidad delsuelo es, sin duda, la principal limitante parael crecimiento adecuado de cultivaresmejorados de leguminosas forrajerascomerciales, particularmente en regionestropicales donde existen extensas áreas consuelos ácidos. Por esta razón, se ha dadogran énfasis a la evaluación y selección deleguminosas con adaptación a estascondiciones (Argel y Maass, 1995). Lossuelos ácidos son también comunes en ciertas
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regiones templadas de E.U., Nueva Zelanda yAustralia donde se le ha dado importancia ala selección de leguminosas adaptadas a estossuelos (Donnelly y Anthony, 1970; Scott yCharlton, 1983).
Con frecuencia algunos agricultoresmencionan que el ganado consume primerolas leguminosas con TC bien fertilizadas ocuando se cultivan en suelos de altafertilidad. Esta evidencia empírica motivó lainvestigación tendiente a evaluar el efecto delos fertilizantes en la concentración de TC yen la aceptabilidad del ganado por forrajesprovenientes de leguminosas de zonastempladas y tropicales con niveles variablesde taninos. Como se mencionó anteriormenteestos estudios se han desarrollado sólo enalgunas especies como L. cuneata, Lotusspp., D. ovalifolium y C. calothyrsus.
En un trabajo previo, realizado en el sur deEstados Unidos, se encontró que laconcentración de TC en L. cuneata disminuyócuando las plantas se cultivaron en macetasen invernadero en un suelo arcillosofertilizado con K. Sin embargo, estareducción de TC debida a la fertilización conK sólo se observó después de 3 años, cuandolas plantas control mostraban síntomasextremos de deficiencia de este nutrimento yla producción era significativamente menor(Wilson, 1951).
En Nueva Zelanda también se han realizadoestudios para determinar cómo lasaplicaciones de fertilizantes influyen en losniveles de TC en L. pedunculatus y L.corniculatus cultivados en suelos ácidos(Barry y Forss, 1983; Lowther et al., 1987).En estudios de campo se encontró que elnivel de TC en L. pedunculatus cv. PradosMaku disminuyó significativamente de 8-11% para 2-3% de MS cuando la leguminosase cultivó en un suelo de alta fertilidad, en
contraste con los resultados obtenidos en unsuelo ácido sin la aplicación de fertilizante(Barry y Forss, 1983). Sin embargo, tambiénse observó que la aplicación combinada defósforo y azufre como fertilizante a L.pedunculatus cultivado en suelos ácidoredujo la concentración de TC a unaconcentración entre 4% y 5% de la MS yaumentó la producción de biomasa. Larelación negativa entre el nivel de TC y laproducción de la planta sólo fue evidentedurante los 15 meses siguientes a laaplicación del fertilizante, como lo indicaronlas mediciones posteriores que mostraronaumentos en la producción de la plantadebido al efecto del fertilizante residual,aunque por razones aún no entendidas no seobservaron efectos en el nivel de TC.
Lowther et al. (1987) en Nueva Zelanda alestudiar en condiciones de campo el efecto dela fertilización con azufre en la concentraciónde TC en diferentes genotipos de L.corniculatus y en L. pedunculatus cv. PradoMaku encontraron, como era de esperar,mayor concentración de TC en L.pedunculatus (6%-10% de la MS) que en L.corniculatus (0.1%-4% de la MS),independiente de la fertilización con azufre.Al aumentar la aplicación de 20 a 50 kg/hade azufre se triplicó la producción de L..pedunculatus, pero no hubo un efectoconsistente en la acumulación de TC comoera de esperar de acuerdo con lasobservaciones anteriores (Barry y Forss,1983). Estos resultados probablementeestuvieron asociados con la aplicaciónsubóptima de azufre, ya que se encontró quela concentración de este nutriente en lasplantas fertilizadas se encontraba en el limite(0.12%) de una deficiencia, inclusive con ladosis alta. En el mismo estudio, la variaciónen los niveles de TC en L. corniculatusestuvo más asociada con el tipo de planta quecon el nivel de fertilización de azufre. El
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nivel más alto de TC (4%) se encontró en elgenotipo erecto y estaba por debajo del rango(8%-11%) en el cual los TC afectan elconsumo voluntario, la digestibilidad y lautilización de N por los rumiantes (Barry yDuncan, 1984).
Las evidencias en esta revisión indican que elaumento de la concentración de TC en lasleguminosas de zonas templadas sólo ocurrecuando las deficiencias de nutrientes en elsuelo son de tal magnitud que afectan elcrecimiento de la planta. Parece, además, quela fertilidad del suelo tiene un efecto mínimoen el cambio de la concentración de los TCde leguminosas con niveles bajos de taninos,como se demostró con los genotipos de L.corniculatus evaluados en Nueva Zelanda.
Leguminosas tropicalesHasta ahora sólo se han hecho esfuerzoslimitados en investigación para conocer elefecto de los factores del medio ambiente enla concentración de TC y otros parámetros decalidad de las leguminosas tropicales. Estose debe, probablemente, a la baja utilizaciónde las leguminosas por los productores en lasregiones tropicales.
A continuación se presenta un resumen de losresultados obtenidos por investigadores en elCentro Internacional de Agricultura Tropical(CIAT), Colombia, en estudios sobre losefectos de la fertilidad del suelo y laaplicación de fertilizantes en el nivel de TC yotros parámetros de calidad de D. ovalifoliumy más recientemente de C. calothyrsus, dosespecies de leguminosas con niveles altos deTC bien adaptadas a suelos ácidos (Jackson etal., 1996).
Efecto de la fertilización. A comienzo de ladécada de 1980, las observaciones conganado en pasturas de solo D. ovalifolium enlos Llanos Orientales de Colombia indicaron
una marcada preferencia de los animales porel forraje donde antes habían caídoaccidentalmente cantidades relativamentegrandes de fertilizante. Esta observaciónmotivó el establecimiento de un ensayo decampo con el objeto de comparar losparámetros de calidad y aceptabilidad deforraje por los animales, en función de laaplicación de fertilizante (P + Ca; P + Ca +K; P + Ca + K + S; más un control sinfertilizante). Los resultados mostraron unaescasa diferencia en la producción de forrajecon la combinación de P, Ca y K en elfertilizante, pero cuando se aplicó S a lamezcla la producción casi se duplicó(Lascano y Salinas, 1982). El aumento en laproducción de biomasa con el fertilizantecombinado se asoció con una reducción de 9unidades porcentuales en catequinasequivalentes, una medida indirecta de TC, yun aumento en 0.5 unidades porcentuales deN en el tejido foliar. Se encontró, también,un aumento significativo de S (de 0.09% a0.15%), K (0.62%-0.75%) y en menor gradode P (0.12%-0.15%) en el tejido foliar. Unhallazgo sorprendente fue que los animalespastaban preferentemente las áreas donde sehabía aplicado S y sólo cuando el forraje enoferta en las parcelas fertilizadas con S eralimitado los animales pastaban en áreasfertilizada con P + Ca + K. También seobservó que en las parcelas testigo y enaquellas que sólo recibieron Ca y P elpastoreo era sumamente limitado.
Para probar aún más la hipótesis de que el Sestaba involucrado en la calidad nutritiva y enla aceptabilidad de D. ovalifolium se realizóun segundo experimento en los LlanosOrientales de Colombia (Salinas y Lascano,1983). En este caso se aplicaroncombinaciones de fertilizante con y sin S y sellevaron a cabo mediciones durante 8 meses—incluyendo una época de lluvias de 6meses y una época seca de 2 meses— de la
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producción y calidad del forraje y de lapreferencia de los animales. Los resultadosconfirmaron las observaciones anteriores quemostraban que la producción de forraje erasuperior cuando se aplicaba S encombinación con otros nutrientes (P + Ca + K+ Mg), lo que estaba asociado con menos TCy más N y S en el tejido foliar. Lasobservaciones en ambas épocas indicaron quelos animales pasaban más tiempo pastando enlas parcelas donde se había agregado S (86%del tiempo activo) que donde no se habíaaplicado (14% del tiempo activo). Sedemostró, en consecuencia, que lafertilización con S mejora la ganancia de pesovivo de animales que pastan una mezcla deBrachiaria decumbens-Desmodiumovalifolium en los Llanos Orientales deColombia, posiblemente debido a un mayorconsumo y a la calidad de la leguminosa(Pérez, 1997).
El efecto positivo de la fertilización con S encombinación con otros nutrientes en lareducción de los niveles de TC y en elmejoramiento del valor forrajero total de lasleguminosas tropicales con taninos está muyrelacionado con los hallazgos de Barry yForss (1983) en Nueva Zelanda con L.pedunculatus cultivado en un suelo ácido.Tanto D. ovalifolium como L. pedunculatustienen niveles propios altos de TC y lareducción de taninos en las leguminosas enambos trabajos estuvo asociada con elincremento en la producción de forraje y elcontenido de N en el tejido foliar. Enconsecuencia, parece que el valor nutritivo delas leguminosas con taninos cultivadas ensuelos ácidos es, en gran parte, una funciónde las deficiencias de minerales importantes(por ej., S y P) en el suelo.
Fertilidad del suelo y época del año. Paraentender mejor el efecto de la fertilidad delsuelo en la concentración de TC y otros
parámetros de calidad de D. ovalifolium sellevó a cabo un proyecto colaborativofinanciado por BMZ que involucró laUniversidad de Hohenheim (Alemania),IGER (Reino Unido) y el CIAT (Colombia)en sitios contrastantes de Colombia (Schmidtet al., 1997). Para el efecto, se estableció unacolección central de 18 accesiones de D.ovalifolium con dos niveles de fertilizante, enseis sitios representativos de los ecosistemasde sabanas, márgenes del bosque húmedo,laderas húmedas y subhúmedas. El hallazgomás importante en este estudio fue que losefectos combinados de la fertilidad del sueloy el clima tenían un impacto mayor en lacalidad del forraje que el genotipo de laplanta. En esta ocasión, sólo se presenta unresumen de los resultados obtenidos en dossitios de sabana, caracterizados por tenersuelos infértiles muy ácidos y texturascontrastantes (arenoso y franco).
Aunque la producción y la calidad del forrajede D. ovalifolium sembrado en el ecosistemade sabanas variaron por efecto de lafertilización y la época del año, es importanteresaltar que el efecto del fertilizante fueconsiderablemente mayor. En la época delluvias, la producción de biomasa aumentóentre 1 y 7 veces con la aplicación defertilizante, lo que estuvo asociado con lareducción en la concentración de TC, elaumento en los niveles de N en las hojas yuna mejor digestibilidad. Igualmente,durante la época seca la producción de forrajede la leguminosa fue superior en las parcelasfertilizadas y, de nuevo, estuvo asociada conmenores niveles de TC, mayor contenido deN en la hoja y una digestibilidad más alta.
En otros ecosistemas las diferencias en laproducción de forraje de la leguminosadebidas a la fertilización fueron menosdramáticas que en el sitio de sabana y noestuvieron asociadas con cambios notorios en
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los niveles de TC y N en la hoja, ni en ladigestibilidad, posiblemente como resultadode la mejor fertilidad de los suelos y unaépoca seca menos pronunciada en los sitiosdonde se realizaron los ensayos. Sinembargo, los resultados en sitios máshúmedos (márgenes del bosque)caracterizados por la alta precipitacióndurante el año indicaron un marcado efectode las propiedades físicas del suelo en laacumulación de TC (Salamanca et al., n.p.).Es posible que la baja disponibilidad deoxígeno en el suelo, como resultado del pobredrenaje interno, ocasionó un escasodesarrollo radicular lo que, a su vez, afectó laabsorción de nutrientes y el desarrollo de laplanta. Por tanto, una vez más, parece que enambas tipos de leguminosas —templadas ytropicales— los cambios en la acumulaciónde TC debidos a factores del medio ambientesólo son evidentes cuando los factores deestrés impuestos afectan considerablementeel crecimiento de la planta.
Otro hallazgo importante en los estudios conD. ovalifolium fue que el nivel defertilización no sólo afectó la concentraciónde TC sino también su composición demonómeros (Barahona et al., n.p.). Porejemplo, los TC de plantas cultivadas en lossuelos arenosos de sabana bajo condicionesde fertilización baja tenían una relacióncianidina:pelargonidina más alta que aquellosde plantas cultivadas en el mismo suelo perocon un nivel más alto de fertilización. Otraobservación importante fue que los pesosmoleculares de los TC también variaron conlas condiciones del medio ambiente y lasestimaciones de estos pesos estuvieronpositivamente correlacionadas con la tasa dedigestión en las fases tempranas defermentación (Barahona et al., n.p.). Laimportancia desde el punto de vista de lanutrición de estos resultados no es bienconocida, pero parece que los TC en las
leguminosas tropicales son una entidadquímica uniforme, ya que pueden cambiarcon los factores edáficos y climáticos.
Fertilidad del suelo y genotipoLos estudios previos habían mostradodiferencias en la composición química delforraje aprovechable de dos procedencias(San Ramón-CIAT 22310 y Patulul-CIAT22316) de la leguminosa leñosa Calliandracalothyrsus (Calliandra) cosechadas en dossitios en Colombia con suelos de fertilidadcontrastante (Vertisol y Ultisol). Un hallazgoimportante, que concuerda con los resultadosobtenidos en el Reino Unido, fue que laestructura química (proporción deprocianidina:prodelfinidina) de la fracción delTC extractable era variable entre lasprocedencias de Calliandra,independientemente del sitio de cultivo. Lostaninos extractables de la procedenciaPatulul-CIAT 22316 comprendíanprincipalmente subunidades de procianidina,mientras que la fracción de tanino en laprocedencia San Ramón estaba compuesta ensu mayoría de subunidades de prodelfinidina.
Para definir aún más la importancia biológicade la diferencia en la estructura química delos taninos en las procedencias de Calliandra,se llevó a cabo un ensayo con ovejasprovistas de cánulas ruminal y duodenal, quefueron alojadas en jaulas metabólicas yalimentadas con forraje de esta leguminosasecado al sol y cosechado en sitios confertilidad de suelo contrastante. Se asignaronseis ovejas de pelo tipo africano a cada unode los cuatro tratamientos: T1: procedenciaSan Ramón cultivada en Quilichao con suelosinfértiles, T2: procedencia Patulul cultivadaen Quilichao, T3: procedencia San Ramóncultivado en Palmira con suelos fértiles, y T4:procedencia Patulul cultivada en Palmira,dispuestos en un diseño reversible simple no-balanceado.
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Los resultados mostraron que el consumo y ladigestibilidad de la MS de Calliandra fueronmás altos (P < 0.05) con la procedencia SanRamón que con la procedencia Patulul. Elconsumo también fue más alto (P < 0.05) conlas procedencias cosechadas en el sitio consuelo fértil que en el sitio con suelos ácidos.Los valores absolutos y relativos del Nruminal sobrepasante en ovejas fueronmayores (P < 0.05) con la procedencia SanRamón que con la procedencia Patulul, lo quees consistente con los resultados delaboratorio sobre la astringencia de taninos.Así, por primera vez se tiene evidencia que laestructura química de los TC en leguminosastropicales puede tener un efecto en lautilización de N por los rumiantes.
Estos resultados concuerdan con losobservadas en trabajos con leguminosas dezonas templadas. En un trabajo previo conLotus spp. se había encontrado que lareactividad de los TC aumentaba con elaumento en la relación delfinidina:cianidina(Jones et al., 1976). Los resultadosposteriores mostraron que los TC en L.pedunculatus fueron más eficientes parareducir la degradación in vitro del Rubiscopor los microbios del rumen que los TC de L.Corniculatus, lo cual fue relacionado con lasdiferencias en la composición del monómerode los TC en las dos especies de leguminosas(McNabb et al., 1997). De esta manera, laimportancia biológica de las diferencias en lacomposición del monómero y el pesomolecular de los TC en leguminosasforrajeras que son afectadas por la especie ylos factores del medio ambiente, puede estarrelacionada con la forma como los taninosinteractúan con las proteínas, y si este fuera elcaso, existiría un impacto significativo en lautilización de N por los rumiantes.
DESAFÍOS FUTUROS PARA LAINVESTIGACIÓN
El valor de las especies forrajeras para elproductor ganadero depende, en gran parte,de su capacidad para elaborar productosanimales lo que, a su vez, está relacionadocon la cantidad y calidad del forraje en oferta.En las regiones tropicales la ganancia de pesovivo animal y la producción de leche puedendisminuir significativamente por el uso depasturas basadas solamente en gramíneas(Toledo, 1985). Las pasturas de sologramíneas establecidas en áreas con suelosácidos de baja fertilidad natural se degradancon el tiempo, si no se aplican fertilizantes osi se usan especies susceptibles a limitacionesbióticas. Este proceso de degradación serefleja parcialmente en la pérdida de laproductividad de la gramínea y en la invasiónde malezas, lo que afecta la capacidad decarga y el desempeño de los animales.
El uso de leguminosas es una alternativaposible para minimizar en el corto y largoplazo la degradación de la calidad y lacantidad de biomasa en la pastura y, así,aumentar la producción del ganado (Lascanoy Estrada, 1989; Lascano y Avila, 1991). Loanterior es debido a que la mayoría de lasleguminosas tropicales tiene un valornutritivo superior al de las gramíneas y através de la fijación simbiótica de nitrógenoque realizan pueden mejorar la producción yla calidad de la gramínea acompañante, a lavez que mejoran la fertilidad del suelo. Sinembargo, la incorporación de leguminosas enlos sistemas ganaderos en las áreasmarginales es un proceso lento debido, enparte, al hecho de que algunas especiesdisponibles bien adaptadas a suelos ácidos debaja fertilidad (por ej., D. ovalifolium; C.calothyrsus; Flemingia macrophylla)aparentemente tienen baja utilidad debido alas altas concentraciones de TC. Por esta
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razón, es necesario investigar en alternativaspara mejorar el valor forrajero de lasleguminosas adaptadas a los suelos ácidos,mediante la selección de genotipos conmenos TC y/o a través de la manipulación delos factores del medio ambiente como lafertilidad del suelo.
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39
Degradabilidad ruminal in situ del follaje de arbustivas tropicales y supotencial como fuente de proteína no degradable en rumen
Luis Alfonso Giraldo Valderrama1, Wilyer de Jesús García Arboleda2 y Juan Carlos LópezMesa.2
1 Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, [email protected] Estudiantes de Zootecnia, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, [email protected] y
INTRODUCCIÓN
La proteína no degradable en rumen (PNDR)es aquella que escapa a la degradación por lamicrobiota ruminal, siendo considerada unaparte de la proteína de mucho peso para lasvacas, cuando se trata de producir leche enaltas cantidades y de buena calidad, puestoque su digestibilidad puede estar entre 55 y75% dependiendo del tipo de forraje,aportando aminoácidos que llegan al intestinodelgado y pueden ser absorbidos como tales(Carro, 2001).
La PNDR puede ser incrementada mediantela suplementación con forrajes deleguminosas arbóreas (Leng, 1997). Por otrolado, la PNDR depende del tipo de forraje, dela tasa de degradación ruminal (K
d) y de la
tasa de pasaje de las partículas sólidas por elrumen (K
p), siendo considerados dos aspectos
críticos (Volden 1999).
En las zonas lecheras de clima frío deAntioquia se ha evidenciado que lasuplementación con el follaje de laleguminosa Acacia decurrens, tiene potencialpara la suplementación proteica en laproducción de leche reemplazando parte delsuplemento basado en concentrados, sinafectar la cantidad y la calidad de la leche(Fernández y Zapata, 1999; Agudelo yRestrepo 2001).
Se ha evidenciado en investigacionesanteriores efectuadas en nuestros sistemas de
producción de clima frío con vacas de altaproducción, que el forraje de la A. decurrensposee taninos, 2% de polifenoles totales(Fernández y Zapata, 1999). Los taninos sonpolifenoles que interactúan con las proteínasdel rumen y la protegen de la degradaciónmicrobiana (Tanner et al., 1994; McNabb etal., 1996; Aerts et al., 1999; Salawu et al.,1999).
Sobre estas bases, se planteó como objetivoestimar la PNDR del follaje de variasarbóreas como fuentes de suplementaciónproteica orientadas a suplementar vacasHolsteín en pastoreo de forraje de kikuyo(Pennisetum clandestinum).
METODOLOGÍA
La salida del rumen de las fraccionesindigeribles de los forrajes depende de dosprocesos relacionados entre si: la reducciónde tamaño de las partículas y la tasa de pasajede las partículas pequeñas a través del orificioretículo-omasal. La porción digerible de lapared celular puede desaparecer del rumenpor digestión (K
d) y pasaje (K
p) (Ellis et al.,
1982).
Para estimar la tasa de pasaje (Kp) de un
forraje por el tracto digestivo del rumiante, seutilizan los marcadores de partículas, uno delos más utilizados es el cromo, el cual formaenlaces coordinados muy estables con agua y
40
materiales orgánicos, lo que es ventajoso enla preparación de la fibra mordantada (Udénet al., 1980), la cual es utilizada comovehículo para el cromo. Con esteprocedimiento de laboratorio se mordantófibra de pasto kikuyo, lo cual representó 1.5mg de Cr/kg de peso vivo (PV),suministrando una dosis de 30 g de fibramordantada/animal/día para animales de 250kg de PV. La cuantificación posterior de laconcentración de Cr en las heces se efectuócon espectrofotómetro en heces recolectadasen el siguiente horario: 4, 8, 16, 24, 40, 48,64, 88, 96, 120 y 136 horas, datos que fueronajustados a un modelo bi-exponencialpropuesto por Matis y Ellis (1972). Estatécnica se ha empleado para estimar la K
p en
distintas razas de ganado bovino y condiferentes calidades de forraje.
Para estimar la tasa de digestión (Kd) se
utiliza la técnica de la bolsa de nylon descritapor Orskov y McDonald (1979), utilizandoprocedimientos estandarizados y probadospor el laboratorio BIORUM, de laUniversidad Nacional Sede Medellín(BIORUM, 2003).
RESULTADOSNo hubo diferencias entre las razas BON yHolstein en la velocidad de paso del pastokikuyo, estas velocidades son bastanterápidas, en parte debido al bajo contenido depared celular [51.5% fibra en detergenteneutro (FDN)] y alto contenido de humedad.
Cuadro 1. Promedio de la velocidad de paso
(% /hora) para el pasto kikuyo en dos razas
bovinas.
Raza de bovino Velocidad de paso n
BON 6.925 a 6
Holstein 6.525 a 4 Promedio con igual letra no difieren (P<0.05)
La tasa de degradación de los alimentos en elrumen está influenciada por diversos factoresque involucran relación forraje:concentrado,consumo de materia seca y el contenido deFDN entre otros. En el Cuadro 2 se muestranlos parámetros de la cinética de ladegradación ruminal del pasto kikuyo y delfollaje de acacia, mostrando variacionesimportantes entre los parámetros, debidoposiblemente a características físico químicasintrínsecas de cada forraje.
La proteína soluble y la potencialmentedegradable es mayor en el pasto kikuyo queen la acacia. La velocidad de degradación dela proteína en rumen es mayor en el kikuyoque en la acacia, lo cual le permite a estaúltima hacer aportes más prolongados. Porotro lado, los aportes de PNDR son mayoresen la acacia debido posiblemente a que lostaninos pueden proteger a las proteínasvegetales de su degradación en rumen (Aertset al., 1999; Salawu et al., 1999).
Cuadro 2. Estadísticas descriptivas de parámetros de la cinética de la degradación ruminal de la MS del pasto kikuyo en dos razas bovinas.
Parámetro Kikuyo Acacia Prom. 23.70+0.85 8.52+1.14
A1
C.V. 3.59 13.45 Prom. 54.69+4.07 30.73+2.40
B2
C.V. 7.45 7.80 Prom. 0.036+0.0042 0.022+0.0066
C3
C.V. 11.40 29.39 Prom. 19.01+2.12 32.66+9.39
TM4 C.V. 11.19 28.74
Prom. 53.75+1.80 21.42+0.617 DE5
C.V. 3.35 2.87 Prom. 28.15+1.80 40.57+0.61
PNDR6 C.V. 3.89 0.78
1. A = Solubilidad inicial (%). 2. B = Porcentaje máximo de degradación (%). 3. C = Tasa de degradación (%/h). 4. TM = Tiempo medio de degradación (h). 5. DE = Degradabilidad efectiva (%). 6. PNDR = Proteína no degradable en rumen (%). 7. Fenoles totales 0.43; Fenoles libres 0.18; Taninos 0.21 como % de la MS; n=3; Adaptado de Agudelo y Restrepo (2001).
41
Cuadro 3. Parámetros de la cinética ruminal de la proteína cruda. Fracción soluble (a), fracción potencialmente degradable (b), tasa de degradación (Kd), tiempo de retraso -lag time- (l), degradación potencial (DP), degradación efectiva (DE) y tiempo medio de degradación (TM)
Forraje a
(%) b
(%) Kd
(%/h) l
(h) DP (%)
DE (4%)
PND (%)
DE (5%)
PND (%)
DE (6%)
PND (%)
TM (h)
Arboloco 27.6 61.3 0.052 7.2 88.9 51.42 48.6 49.12 50.9 47.22 52.8 13.3
Botón de oro 27.8 69.8 0.072 4.7 97.5 59.82 40.2 57.22 42.8 54.92 45.1 9.7
Chachafruto 42.5 35.2 0.047 - 77.7 61.51 38.5 59.51 40.5 57.91 42.1 14.8
Confrey 38.4 49.3 0.029 19.6 87.7 50.12 49.9 48.72 51.3 47.52 52.5 23.9
Morera 30.1 69.3 0.056 - 99.4 70.51 29.5 66.61 33.4 63.51 36.5 12.4
San Joaquín 1.9 94.0 0.061 - 95.8 58.51 41.5 53.41 46.6 49.21 50.8 11.4 1 Ørskov y McDonald (1979), DE = a + [(b * Kd)/(Kd + Kp)]. 2 Spanguero et al. (2003), DE = a + [(b * Kd)/(Kd + Kp)] * e-Kd * l. Adaptado de Cuartas y Naranjo (2004).
Al evaluar otros recursos forrajerosarbustivos como fuentes de proteína nodegradable en rumen y que podrían serutilizados en sistemas de producción de lechede altura, se encuentran grandes variacionesentre especies (Cuadro 3).
En general la degradación ruminal de laproteína de estos follajes resulta en unaliberación lenta de nitrógeno amoniacal,favoreciendo la fermentación de lasfracciones fibrosas de la ración y ademásestimulan el crecimiento de la poblaciónmicrobiana (Leng, 1997). Se evidencia elpotencial que tienen varios recursosforrajeros de hoja ancha para aportar PNDR,lo cual abre nuevos espacios para indagar yobtener explicaciones a cerca de loscomponentes de dichas plantas que estánafectando la degradación de la PC en rumencomo podrían ser los taninos u otrosmetabolitos secundarios.
Por último, el uso de animales canulados alrumen para estudiar la extensión de ladegradación es un procedimiento laborioso,costoso y riesgosos para los operarios einvasivo para los animales. En la Universidad
Nacional Sede Medellín, se ha venidotrabajando con la técnica in situ,obteniéndose valores confiables, pero es unatécnica lenta y con baja capacidad deprocesamiento de muestras; por ello sejustifica la utilización de procedimientos invitro. Uno de ellos es la Técnica deProducción de Gas (Theodorou et al., 1994)en proceso de desarrollo, estandarización eimplementación en nuestro laboratorio.
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43
Cuantificación de taninos condensados e identificación de QTLs asociados asu acumulación en fríjol común (Phaseolus vulgaris L.).
Gina Viviana Caldas1, Matthew Blair2
1 Universidad del valle, Facultad de ciencias, Cali, Colombia2 Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali, Colombia
actividad antioxidante y efectos antinutricionales.(Beninger y Hosfield, 2003).
La adquisición y acumulación demicronutrientes son rasgos heredables, y dadoel efecto de los factores antinutricionalessobre los nutricionales, se hace necesario elestudio de la herencia del contenido de losmismos. En el caso de la acumulación deminerales, el tipo de herencia estáinfluenciado por un conjunto de genes másque estar dominados por un solo gen. Estosrasgos son llamados cuantitativos (o QTLsdel ingles “Quantitative Trait Loci”), o sea,loci controladores de característicascuantitativas. Los mapas genéticos demarcadores moleculares ofrecen laposibilidad de estudiar este tipo de herencia,es decir, identificar, mapear y medir lamagnitud del efecto de los principalesfactores genéticos involucrados en el controlde estas características y, potencialmente,manipular estos factores individualmentedurante los procedimientos de selección yrecombinación genética (Ferreira, 1998).
OBJETIVO
En este estudio, nuestro objetivo escuantificar taninos condensados en cincopoblaciones de líneas recombinantesendocriadas (RILs) de fríjol, para realizaranálisis de QTLs que permitan determinar losgenes envueltos en el contenido de taninos yusar esta información para diseñar unaestrategia de reducción de taninos, con el fin
INTRODUCCIÓN
Parte del esfuerzo para mejorar la calidadnutricional del fríjol común (Phaseolusvulgaris L.) se ha concentrado en elincremento de la biodisponibilidad de hierro.La biodisponibilidad de micronutrientes sepuede ver afectada tanto por promotores,como por factores antinutricionales. Entre losantinutrientes se encuentran los taninos,compuestos fenólicos conocidos por sucapacidad de formar complejos con hierro enel lumen gastrointestinal, haciendo el hierromenos biodisponible para su absorción(Brune, 1989) por lo cual una posiblealternativa para el mejoramiento en labiodisponibilidad de hierro, es la reducciónen el contenido de taninos o su actividad.
Mira y Fernández (2002) realizaron unestudio de la relación estructura-actividad dediferentes tipos de flavonoides para quelaciónde hierro, encontrando interacción positivapara flavones y el flavanol catechin, siendo elsitio más importante de quelación el grupocatechol. La interacción con iones metálicosha sido también de interés en el estudio de laactividad antioxidante de los flavonoides. Seencontró que los taninos condensados tienenactividad antioxidante significativa (Beningery Hosfield, 2003). Los resultados de este yotros estudios, sugieren que, conociendo losgenes que controlan la formación deflavonoides y taninos como también el tipode estructuras y su actividad, es posible através de mejoramiento seleccionarvariedades con un balance positivo entre
44
de incrementar la biodisponibilidad de hierro enfríjol.
RESULTADOS
El análisis se basó en cinco poblacionescompuestas de líneas recombinantesendocriadas (RILs) derivadas de cruzassimples entre acervos Mesoamericano yAndino y dentro de cada uno de estos acervos(ver Cuadro 1). Estas poblaciones tambiénfueron utilizadas para determinar la herenciade contenido de los minerales hierro y zinc.
En este estudio la testa de cada cultivar fueseparada manualmente y posteriormentemolida. Esto dado que en fríjol común, comoen la mayoría de las leguminosas, los taninosse encuentran principalmente en la testa(Jasman, 1993).
El contenido de taninos condensados solublese insolubles en testa de fríjol fue estimadousando una modificación del métodopropuesto por Terrill (1992) y reportado porBarahona (1999), donde muestras portriplicado de 10 mg de testa de cada accesiónson extraídas con una mezcla de acetona/agua/dietileter. La absorbancia debido a laformación de antocianidinas fue estimadamediante modificaciones del método Butanol-
HCl de Porter (1986), también reportado porBarahona (1999). La concentración de taninoscondensados en los RILs fue determinada apartir de curvas de calibración realizadas contaninos purificados de la testa de los padres paracada una de las poblaciones. Los datosobtenidos para porcentaje de taninos solubles,insolubles y totales en cada una de laspoblaciones se muestran en el Cuadro 2.
En el Cuadro 3 se pueden observar lasdiferencias en la distribución de taninoscondensados totales en las cinco poblacionesestudiadas. Para la población de la cruzaDOR364 X G19833 el promedio fue de29.2%, para G21242 X G21078 21.5%,G14519 X G4825 18.7%, G19839 X G233318.7% y BAT93 X JALO EEP 558 11.1%. Lamayor amplitud en distribución se puedeobservar en la cruza G21242 X G21078 conun rango de 5-40% y la mas baja para lacruza G14519 X G4825 con un rango de 10-25%. La variabilidad mas alta fue para lapoblación BAT93 X JALO EEP y la menorvariabilidad la presento G14519 X G4825. Elcontenido de taninos solubles no presentócorrelación significativa con el contenido detaninos insolubles en ninguna de laspoblaciones estudiadas.
Cuadro 1. Acervo y color de testa para parentales de cinco poblaciones de Fríjol Común (P. vulgaris) evaluadas para contenido de taninos condensados.
Acervo Mesoamericano Andino
DOR364 Rojo G19833 Amarillo, rojo G14519 Café G21242 Crema, morado G4825 Crema G21078 Crema G2333 Rojo G19839 Amarillo, negro BAT93 Crema JALO EEP558 Crema
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Cuadro 2. Frecuencias poblacionales para porcentaje de taninos en 10 mg de testa en cinco poblaciones de fríjol común (P. vulgaris).
Frecuencia relativa Tanninos (%)
totales
DOR364 X
G19833
G21242 X
G21078
G14519 X
G4825
G19839 X
G2333
BAT93 X
JALO EEP558 0-5 0.0116 0.3014
5-10 0.0108 0.2055 10-15 0.0538 0.0708 0.0930 0.1233 15-20 0.0337 0.4086 0.6460 0.5581 0.2055 20-25 0.1798 0.2796 0.2832 0.3023 0.1507 25-30 0.3483 0.1720 0.0116 0.0137 30-35 0.2472 0.0645 0.0233 35-40 0.1573 0.0108 40-45 0.0337
solubles 0-5 0.0116 0.3973
5-10 0.0215 0.0088 0.0465 0.2192 10-15 0.0112 0.2796 0.3540 0.3140 0.1507 15-20 0.1124 0.4301 0.5841 0.5349 0.1370 20-25 0.3258 0.1505 0.0531 0.0698 0.0822 25-30 0.2921 0.1075 0.0233 0.0137 30-35 0.2247 0.0000 35-40 0.0225 0.0108 40-45 0.0112
insolubles 0-1 0.0116 0.1918 1-2 0.2472 0.0215 0.0088 0.0465 0.3014 2-3 0.3933 0.2366 0.4602 0.4535 0.2055 3-4 0.2135 0.4624 0.4956 0.3837 0.2055 4-5 0.0899 0.2473 0.0354 0.1047 0.0548 5-6 0.0337 0.0323 0.0137 6-7 0.0112 0.0137 7-8 0.0112 0.0137
Individuos 89 93 113 86 74
Cuadro 3. Promedio, desviación estándar, varianza y coeficientes de variación para el contenido de taninos condensados totales en poblaciones de fríjol común (P. vulgaris).
DOR364 X
G19833
G21242 X
G21078
G14519 X
G4825
G19839 X
G2333
BAT93 X
JALO EEP558 N 89 93 113 86 74
Promedio 29.16 21.53 20.23 18.73 11.13 SD 5.78 5.44 2.46 4.35 7.7
Varianza 33.36 29.57 6.05 18.89 59.34
46
CONCLUSIONES Y PLANES FUTUROS
Se logró identificar variabilidad genética paracontenido de taninos en poblaciones segregantesde fríjol común y determinar el porcentaje detaninos condensados solubles e insolubles.
Los siguientes pasos serán: (i) realizar losanálisis estadísticos adecuados para encontrarla variabilidad entre accesiones y diferenciasentre poblaciones, (ii) determinar el tipo deherencia de los caracteres y (iii) realizaranálisis de QTLs buscando asociaciones entremarcadores y acumulación de taninoscondensados, por medio del programa Q-Gene (Nelson, 1997), y con el programa QTLCartographer (Basten, 2001). Los resultadosserán comparados con los de Guzmán-Maldonado (2003) quienes identificaroncuatro QTLs asociados con contenido detaninos en fríjol común en una poblaciónderivada de un cruce entre fríjol silvestre yfríjol cultivado, encontrando una correlaciónnegativa entre masa de semilla y contenido detaninos, sugiriendo entonces el análisis entesta de fríjol y no en grano entero.
LITERATURA CITADA
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Contenido de taninos de especies arbóreas nativas e introducidas conpotencial forrajero en el Piedemonte Amazónico Colombiano
Matilde Cipagauta H1 y Jaime E. Velásquez R2
1Corpoica, C.I.Macagual, Km 20 vía Morelia, Florencia, Caquetá, Colombia2 Universidad de la Amazonia, Facultad de Ciencias Básicas, Florencia Caquetá, Colombia,
RESULTADOS
Calidad y producción de especies nativasEn un estudio realizado en siete fincas delCaquetá, con la ayuda de productores, seindagó sobre observaciones de especiesconsumidas por el ganado bovino en áreas derastrojos y bosques, con el objetivo dedeterminar su potencial forrajero. Se tomaronmuestras de partes de las especies para suclasificación taxonómica en el HerbarioNacional Colombiano o medianteinformación secundaria, y para análisis decalidad en el laboratorio. Igualmente, serealizaron evaluaciones in situ paradeterminar el potencial de producción demateria seca, mediante cortes cada 60 díasdurante un año.
De las 40 especies recolectadas, en el Cuadro 1se presentan los resultados de calidad de 35 deellas. En general, entre especies la proteínacruda (PC) varió entre 8.8 y 35.7%; ladigestibilidad in vitro de la materia seca(DIVMS) entre 16.9 y 83.1% y los taninoscondensados entre 1.2 y 29.3 %. El coeficientede correlación entre los contenidos de taninoscondensados y la DIVMS fue de 0.06 y con laPC de 0.60. Entre la DIVMS y la PC, elcoeficiente de correlación fue de -0.15.
INTRODUCCIÓN
En el proceso de búsqueda de fuentes forrajeraspara suplementar a los animales en pastoreo, enel piedemonte amazónico se han evaluadoalgunas especies de leguminosas arbóreas yarbustivas. Algunas de estas especies comoGliricidia sepium (matarratón), Erythrinafusca (cachimbo), Codariocalyx gyroides(cora-cora), Cratylia argentea, Clitoriafairchildiana (Bohío), Gmelina arborea(gemelina) y Flemingia macrophylla(Flemingia), se han adaptado a las condicionesclimáticas y edáficas de la región. Existen otrasespecies arbóreas nativas entre las cuales setiene Trichantera gigantea (nacedero) yBauhinia tarapotensis (patevaca o casco devaca), que presentan un potencial comoforrajeras.
El objetivo del presente documento, espresentar los resultados de investigaciónsobre el potencial de uso de especies,herebáceas, arbóreas y arbustivas, nativas eintroducidas, con potencial forrajero para usoen sistemas de producción bovina en elpiedemonte amazónico colombiano. Losresultados incluyen aspectos de la calidadnutritiva, factores considerados comoantinutricionales con énfasis en taninos,producción y productividad animal de lasespecies evaluadas.
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El promedio de producción de materia seca deseis cortes presentó una variación entre 2 y 120g/planta, dependiendo de la especie. Este ampliorango se debe a factores como tipo de
crecimiento, edad y especie de las plantasevaluadas. Además, la frecuencia de cortespudo haber limitado la producción de forraje,particularmente de árboles y arbustos, que
Cuadro 1. Calidad nutritiva de especies herbáceas, arbustivas y arbóreas nativas con potencial forrajero en el Piedemonte Amazónico Colombiano. Nombre Tipo PC DIVMS TC P Ca
común Nombre científico (%) (%) (%) (%) (%)
Bambú Bambusa sp. herbáceo 12.09 68.22 3.5 0.09 0.43 Clavellina Brownea ariza Benth herbáceo 9.66 66.21 10.69 0.11 0.549 Vijao Calathea lutea (Aubl.) Meyer herbáceo 24.2 64.62 12.26 0.16 0.284 Platanillo Heliconia rostrata Ruíz &
Pavón herbáceo 21.54 60.75 17.8 0.14 0.571
Carrasposo Clibadium surinamense arbusto 22.77 63.56 1.77 0.158 0.66 Cordoncillo Piper sp. arbusto 12.76 56.39 8.7 0.007 0.88 Golgota Hibiscus rosasinensis arbusto 11.95 53.57 7.01 0.084 0.69 Venturosa Lantana trifolis L. s.l. arbusto 16.57 52.01 1.37 0.14 0.997 Lulo Solanum rugosum Dunal arbusto 22.03 42.05 14.62 0.18 0.608 Hymenea Senna sp. arbusto 23.06 29.03 20.67 0.15 0.952
Oreja de mico Enterolobium cyclocarpum árbol 13.21 83.1 13.57 0.586 0.25 Cuchiyuyo Trichanthera gigantea árbol 16.03 80.77 1.96 0.143 3.09 Totumo Crecentia cujete árbol 10.65 80.46 7.02 0.004 0.43 Bilibil Guarea trichinoides árbol 12.41 71.78 4.62 0.275 0.74 Yarumo Cecropia membranacea Tr. árbol 30.63 53.86 29.39 0.24 1.517 Anon Rollinia cf. Mucosa Baill. árbol 35.74 49.99 14.19 0.31 0.617 Ficus Micropholis venulosa (Mart.&
Eichl) Pierre árbol 21.93 48.36 12 0.11 3.129
Patevaca Bahuinia tarapotensis Benth. árbol 21.68 47.9 7.06 0.125 1.222 Nacedero 2 Cornutia microcalycina árbol 15.49 46.02 1.06 0.229 0.86 Chirimoya Widelia trilibata (L.) Hitch árbol 12.75 33.2 10.69 0.17 0.853 Balso Heliocarpus popayanensis árbol 20.43 29.89 9.89 0.619 0.59 Carbon Zygia longifolia (Phitecellobium
longifolium) árbol 14.12 17.38 2.11 0.138 0.68
Bejuco Sin Id. * herbáceo 12.58 22.36 1.59 0.139 0.64 Maleza #1 Sin Id. herbáceo 18.69 16.98 3.83 0.105 0.33 Moracea Sin Id. herbáceo 14.56 - 3.81 0.27 1.36 Cañaguata Sin Id. arbusto 11.86 80.5 1.09 0.139 0.65 Zurumbo Sin Id. arbusto 18.31 71.98 4.68 0.164 1.14 Urticaceal Sin Id. arbusto 15.97 69.44 1.81 0.311 3.59 Celastracea Sin Id. arbusto 12.89 62.68 1.4 0.16 1.3 Aristolochia Sin Id. arbusto 17.19 55.89 1.86 0.294 0.67 Verbenacea Sin Id. arbusto 11.42 42.79 1.21 0.145 1.34 Cesalpinaceae Sin Id. árbol 20.44 59.94 2.62 0.19 0.82 Carrecillo Sin Id. árbol 8.85 57.53 1.22 0.131 0.14 Mimosacea Sin Id. árbol 10.32 46.72 3.22 0.087 0.65 Maleza #2 Sin Id. árbol 13.75 45.28 2.45 0.38 0.66
* Sin Id. = Sin identificar taxonómicamente.
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podrían requerir un periodo de recuperaciónmayor a 60 días.
Las observaciones de consumo de algunas delas especies como lulo y guamos, indicadaspor los productores, entre otras, pudo debersea la casualidad y no necesariamente a quetengan un potencial como forrajeras. En unestudio tipo cafetería, sin publicar, realizadoen el Centro de Investigaciones Macagual endos parcelas con muchas de las especiesmencionadas, varias de estas no fueronconsumidas por el ganado.
Evaluaciones de degradabilidadEn el C.I. Macagual, se evaluó el potencial dedegradación in saco de siete especiesforrajeras. Por triplicado y dentro del rumende cada uno de cuatro novillos fistulados, seincubaron 5 g de hojas tiernas y maduras,secadas en estufa a 50º C por 48 h, de bohio(Clitoria fairchildiana), cachimbo(Erytrhrina fusca), cratilia (Cratyliaargentea), flemingia (Flemingiamacrophylla), melina (Gmelina arborea),nacedero (Trichanthera gigantea) y patevaca
(Bahuinia tarapotensis), durante 0, 6, 12, 24,48 y 72 h.
Hubo una interacción altamente significativa(P<0.01) entre especies, edad de las hojas ytiempo de incubación. Los resultados de elCuadro 2 indican que los mayores porcentajesde degradabilidad se obtuvieron con nacederoy melina, en tanto que los menores fueronpara flemingia, patevaca y bohio. En general,la degradabilidad in saco aumentó con eltiempo de incubación tanto para hojas tiernascomo maduras. Para el bohio, flemingia,nacedero y patevaca, la degradabilidad de lashojas tiernas y maduras fue similar, dentro deespecie, y aumentaron en todos los tiemposde incubación, mientras que en cachimbo ycratilia la degradabilidad de las hojas tiernasaumentó entre 0 y 10 unidades porcentualescon relación a las hojas maduras, a medidaque aumentaba el tiempo de incubación, hastalas 72 h. En la melina, este mismoincremento en la diferencia se presentó peropara las hojas maduras con relación a lastiernas, hasta las 48 h de incubación.
Cuadro 2. Porcentaje de degradabilidad in saco de siete especies forrajeras arbóreas incubadas a diferentes tiempos en novillos bajo pastoreo de Brachiaria decumbens.
Tiempo de incubación (h) Especie Hojas 0 6 12 24 48 72
Tiernas 17.9 19.4 20.7 21.9 23.7 26.8 Bohio (Clitoria fairchildiana) Maduras 19.6 19.7 20.6 21.1 22.5 25.6 Tiernas 17.1 26.8 29.4 37.1 42.5 46.3 Cachimbo (Erythrina fusca) Maduras 17.6 21.2 23.8 27.1 31.1 36.1 Tiernas 24.1 28.6 30.3 32.3 37.9 43.4 Cratilia (Cratylia argentea) Maduras 21.0 24.3 25.2 25.5 28.6 33.6 Tiernas 17.4 21.0 22.8 23.9 26.5 30.4 Flemingia (Flemingia macrophila) Maduras 17.6 21.8 23.4 25.1 26.8 30.9 Tiernas 37.8 40.6 42.9 45.1 57.7 73.4 Gemelina (Gmelina arborea) Maduras 37.9 42.8 45.0 51.2 66.5 74.0 Tiernas 29.4 34.6 37.9 46.4 69.3 88.9 Nacedero (Trichanthera gigantea) Maduras 33.5 36.7 39.1 45.7 70.3 85.9 Tiernas 18.6 20.1 21.9 24.0 24.7 26.9 Patevaca (Bauhinia tarapotensis) Maduras 17.4 17.8 20.3 21.2 23.6 26.3
Adaptada de Puentes y Sánchez (2002).
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En el Cuadro 3 se presentan algunos análisispara estimar la calidad de las especies, tantoen hojas tiernas como maduras. Loscontenidos de proteína variaron entre 6.6 y21.6%; la DIVMS entre 36.1 y 86.4% y lostaninos condensados entre 1.7 y 26.8%. Hubouna correlación de 0.40 entre taninoscondensados y la DIVMS y de 0.36 con ladegradabilidad in saco a las 48 h. Entretaninos y PC, la correlación fue 0.01, y parala DIVMS y la PC de 0.60.
Evaluaciones de productividad animalEn un experimento bajo pastoreo alterno deBrachiaria humidicola solo o asociada conDesmodium heterocarpon (D. ovalifolium),las novillas que rotaron en la asociaciónganaron 21% más que aquellas en pastoreo deB humidicola solo (Galindo y Rivera, 2000).Igualmente, Sanabria y Pabón, (1999)reportaron un aumento del 8% en laproducción de leche en vacas pastoreandouna asociación de B. decumbens y D.ovalifolium comparadas con las que solopastorearon B. decumbens, en dos fincas delCaquetá. Los promedios de producción sepresentan en el Cuadro 4.
En dos trabajos con vacas doble propósito,sin embargo, cuando se suplementaron concaña más Codariocalix gyroides (Collazos yDuque, 1998) o con pasto imperial más C.gyroides (Camacho y Roncancio, 1997), nose presentaron aumentos en la producción deleche (Cuadro 4) cuando la leguminosaconstituía entre el 0 y el 50 % delsuplemento.
En ambos trabajos, las vacas consumieronmenos de 1 kg de C. gyroides lo cual pudohaber influido en la falta de efecto en laproducción, contrario a lo que pudo habersucedido en los dos trabajos previamentemencionados, donde los animales pudieronhaber tenido la oportunidad de seleccionaruna dieta más rica y posiblemente habertenido un mayor consumo de leguminosa.
Los bajos consumos de C. gyroidesposiblemente se debieron al pocoacostumbramiento de los animales a laleguminosa y no al contenido de factoresantinutricionales. Como se observa en elCuadro 5, el contenido de taninos varió entre3.1 y 14.2, con valores intermedios para el D.ovalifolium.
Cuadro 3. Análisis bromatológico de la materia seca de siete especies forrajeras arbóreas con edades de corte de 90 días, relacionadas con la degradabilidad (48 h) in situ de las mismas especies, incubadas en novillos bajo pastoreo de Brachiaria decumbens en Caquetá (Cipagauta et al. 2002). Especie Hojas P.C.
(%) F.C. (%) DIVMS
(%) Degradabilidad in
situ 48h (%) TC (%)
Tiernas 18.18 26.07 37.46 23.73 + 0.95 4.78 Bohio (Clitoria fairchildiana) Maduras 17.05 25.98 42.19 22.52 + 0.66 2.56
Tiernas 21.64 11.00 59.06 42.56 + 1.65 1.81 Cachimbo (Erythrina fusca) Maduras 18.05 12.99 48.90 31.14 + 2.00 2.0
Tiernas 18.11 25.53 49.90 37.96 + 2.15 1.77 Cratilia (Crayilia argentea) Maduras 18.19 25.46 44.72 28.63 + 1.42 1.75
Tiernas 15.50 24.55 38.04 26.59 + 1.9 26.83 Flemingia (Flemingia macrophilla) Maduras 14.92 25.21 41.69 26.84 + 1.72 21.35
Tiernas 9.92 19.59 85.35 57.72 + 6.57 2.45 Gemelina (Gmelina arborea) Maduras 6.63 20.18 82.71 66.52 + 3.50 2.05
Tiernas 13.79 19.46 86.45 69.30 + 6.44 2.32 Nacedero (Trichanthera gigantea) Maduras 13.10 19.62 83.80 70.73 + 4.62 2.42
Tiernas 15.50 24.91 39.01 24.72 + 0.85 7.03 Patevaca (Bauhinia tarapotensis) Maduras 14.19 24.97 36.18 23.67 + 1.03 4.42
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LITERATURA CITADA
Camacho Trujillo, G.A. y Roncancio Cubillos, R. 1997.Efecto de la suplementación con Codariocalyxgyroides sobre la producción y calidad de laleche de vacas doble propósito en el piedemonteamazónico. Trabajo de Grado Zootecnista,Universidad de la Amazonía, Florencia, Colombia.52 pp.
Cipagauta Hernández, M., Velásquez, J.E., PuentesMora, N.I. y Sánchez Rojas, W.N. 2002.Degradabilidad “in saco” de especies arbóreas conpotencial forrajero para los sistemas de producciónbovina de la amazonia colombiana intervenida. En:Memorias VI Congreso de Investigadores de laAmazonia, Florencia, Caquetá, Colombia, 29-31 deoctubre de 2002.
Collazos Lamilla, Eliana y Duque Pérez, G.G. 1998.Efecto de dos niveles de suplementación conCodariocalyx gyroides y Saccharum officinarumsobre la producción de leche con baja y altaoferta de forraje en vacas doble propósito en elpiedemonte caqueteño. Trabajo de GradoZootecnista, Universidad de la Amazonía,Florencia, Colombia. 40 pp.
Galindo Alava, Diana Marcela y Rivera, O.A. 2000.Evaluación de las ganancias de
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Morales Vargas, Elsa Mónica y Chaves Moreno, L.C.1998. Estudios de degradabilidad “in saco” ennovillos fistulados de dos leguminosas arbóreas yuna gramínea adaptadas al piedemonteamazónico colombiano. Trabajo de GradoZootecnista, Universidad de la Amazonía,Florencia, Colombia. 44 pp.
Puentes Mora, N.I. y Sánchez Rojas, W.N. 2002.Estudio de degradabilidad in sacco de sieteespecies arbóreas con potencial forrajero paralos sistemas de producción bovina delpiedemonte caqueteño. Trabajo de Grado MedicoVeterinario y Zootecnista, Universidad de laAmazonía, Florencia, Colombia. 107 pp.
Sanabria, C.E. y Pabón Ospina, D. 1999. Efectos de laasociación Brachiaria decumbens Ciat 606 -Desmodium ovalifolium Ciat 350 en producciónde leche en dos fincas del piedemonte caqueteño.
Cuadro 4. Promedio de ganancia de peso diaria o producción de leche de vacas doble propósito en pastoreo de asociaciones con Desmodium heterocarpum o con suplementación de Codariocalyx gyroides con dos sistemas de pastoreo y dos tratamientos en el piedemonte amazónico
Leguminosa Manejo Producción + –
Fuente
Pastoreo* Ganancia de peso (g/animal/día) 525a 411b Galindo y Rivera, 2000 Pastoreo* Leche (l/vaca/día) 5.4a 5.0b Sanabria y Pabón, 1999 Suplemento** Leche (l/vaca/día) 3.8a 3.8a Collazos y Duque, 1998 Suplemento** Leche (l/vaca/día) 5.5a 5.3a Camacho y Roncancio 1997 Leguminosa acompañante: *D. ovalifolium, **C. gyroides a, b letras diferentes supraescritas para promedios entre columnas indican diferencia estadística (P<0.05). Cuadro 5. Promedio de digestibilidad in vitro (DIVMS), Proteína Cruda (PC) y porcentaje de taninos solubles e insolubles de D. heterocarpum (D. ovalifolium) y Codariocalyx gyroides.
TC (%) Especie PC (%) DIVMS (%) solubles insolubles
Fuente
D. ovalifolium 12.8 35.7 4.2 7.2 Sanabria y Pabón, 1999 D. ovalifolium 12.5 34.9 6.3 6.8 Sanabria y Pabón, 1999 D. ovalifolium 11.3 37.3 9.52 6.3 Galindo y Rivera, 2000 C. gyroides 13.9±0.8 28.6±2.6 3.19±1.44 7.06±1.38 Collazos y Duque, 1998 C. gyroides 20.5±0.2 35.4±3.0 14.19±2.44 9.93±0.87 Camacho y Roncancio, 1997
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Evaluación de la descomposición del follaje de especies arbustivaspromisorias forrajeras para zonas de ladera de Cauca y Valle del Cauca
Freddy Antonio Parra P.
Corpoica, Popayán, [email protected]
INTRODUCCIÓN
Las zonas agroecologicas de Colombia Cx(con una cobertura nacional de 1.407.547 ha),Mc (385.506 ha) y Mg (3.882.330 ha) secaracterizan por compartir la problemática dedesertización debido a deforestación, dondela ganadería, con bajos rendimientos debidosa la deficiente calidad de la oferta forrajera yuna agricultura de pancoger aparecen comosus principales componentes. Encontrarmateriales vegetales que garanticen coberturas,que mejoren la oferta forrajera, especialmente encontenido de nitrógeno, pero bajo condicionesde ramoneo, pues la restricción por capital ybaja disponibilidad de mano de obra limitan laadopción de tecnologías de alimentación conpatrones de altos costos, así como ladeterminación de la dinámica de ladescomposición de la hojarasca y la liberacióndel nitrógeno se considera como una importanteinformación de orden práctico para validar laintroducción de éstas especies en los sistemasproductivos de laderas.
La disponibilidad de material vegetaloriginario del cinturón tropical del mundo yrecogido por la red de investigación deforrajes tropicales liderada por CIAT,permitió seleccionar algunas especies que porsu origen o su comportamiento en zonasagroecológicas de cierta similitud en el paíspermitieran sospechar sobre las bondadesencaminadas a suplir la exigencia de bajacobertura y calidad forrajera. Por lo
anteriormente expuesto, se plantean lossiguientes objetivos:
OBJETIVO
Suministrar tecnología que contribuya alincremento de la productividad al sistemamixto bovinos-agricultura mediante laintroducción y evaluación de la calidad de losfollajes de arbustos con potencialidad enzonas de laderas.
Objetivos específicos:• Determinar las especies arbustivas que
mejor se adapten a las zonas de laderapara ser utilizadas en alimentación animalo como abonos verdes.
• Evaluar la tasa de descomposición delfollaje arbustivo de los materialessobresalientes.
MATERIALES Y METODOS
UbicaciónEl trabajo para evaluar la adaptaciónagronómica de las especies herbáceas yarbustivas se desarrolló en los departamentosdel Cauca: Finca Bellavista (Fondo Ganaderodel Cauca), municipio de Mercaderes(1°48’N; 77°9’O); zona agroecológica Cx, enun suelo con pH de 6.5; 1.4 de materiaorgánica; 4.3 ppm de fósforo; 3.8 de Ca y 1.7Mg (meq/100 g de suelo). Granja San JoséSecretaría de Desarrollo Agropecuario delCauca, localidad denominada Corpopalo,
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Santander de Quilichao, (3°10’N; 76°29’O):Mc; pH de 5.8; 3.1 de materia orgánica; 1.3ppm de fósforo; 6 de Ca y 5 Mg (meq/100 gde suelo); y en el Valle del Cauca: FincaLlanitos, Corregimiento Portugal de Piedras,municipio de Río-frío (4°02’N; 76°21’O):Mc, en un suelo con pH de 5.8; 3.1 demateria orgánica; 5.7 ppm de fósforo;6.0 deCa y 5.5 Mg (meq/100 g de suelo) y finca ElPorvenir, Vereda Coloradas, Corregimientode San Antonio, municipio de Sevilla(4°09’N; 76°18’O): Mg suelo con pH de 5.6;5.7 de materia orgánica; 3.8 de Ca y 1.7 Mg(meq/100 g de suelo).
Estas fincas ubicadas entre 1000 y 1350msnm con temperaturas promedio entre 20 a24ºC., relieves ondulados - escarpados ypendientes entre 10 y 25%. Las evaluacionesse realizaron en especies de herbáceas:Gramíneas de los géneros Brachiaria, (tresecotipos) Cynodon (1), Hypharrhenia (1),Panicum (1); Leguminosas herbáceas de losgéneros Centrocema (6), Arachis (2),Desmodium (2) y leguminosas arbustivas delos géneros Leucaena (26), Cratylia (4),Codariocalyx (3), Flemingia (2), Gliricidia(1), Cajanus (2), Clitoria (1), Sesbania (2),Tadehagi (2), Erythrina (2), Malvaviscus (1),Dendrolobium (2).
Especies arbustivasEstablecimiento: Las plantas se sembraron enbolsas de polietileno con 2 kilogramos desuelo donde permanecieron en vivero durante3 meses, luego se transplantaron a lasparcelas experimentales a una distancia entreplantas de 1.5 m y 2.0 m entre calles. Cadaparcela consta de 8 plantas: cuatro centralespara medición y dos a cada extremo paradescartar el efecto de bordes.
Evaluaciones de producción de materia seca:Luego del octavo mes posterior al trasplante, serealizó un corte de nivelación a una altura de 120cm desde el nivel del suelo y nueve semanasdespués se iniciaron las evaluaciones paradeterminar la producción de biomasa delmaterial fino (hojas y tallos menores de 6milímetros de diámetro) expresada en gramos demateria seca por planta
Diseño del experimentoLos tratamientos se asignaron mediante undiseño estadístico de bloques completos alazar, con tres repeticiones: Ri (i = 1, 2, 3);mediante arreglo en parcelas divididas,siendo las parcelas principales las accesiones:Aj ( j = cambiante dependiendo del sitioexperimental) y la subparcela la época: B
k (k
= 1, 2: Lluvias o sequía), Sij: efecto de
la
interacción bloque por accesión; bajo elmodelo estadístico: Y
ijk = U + R
i + A
j + S
ij+
Bk + AB
ik + E
ijk
Los datos se analizaron siguiendo elprocedimiento general de modelos linealesdel Programa (SAS, 1989).
Determinación de la degradación del follajeen el sueloEn el sitio Corpopalo, Santander deQuilichao, Cauca, durante (2, 4, 8, 16, 24semanas) se midió la descomposición delfollaje a partir del registro de la pérdida depeso de 15 gramos colocados en bolsa denylon y simultáneamente se determinó laliberación de nitrógeno de cinco ecotipos deleguminosas arbustivas sobresalientes:Cratylia argentea, CIAT 18597 y CIAT18668; Flemingia macrophylla CIAT 17403;Codariocalyx gyroides CIAT 33131 y CIAT13547; se empleó la metodología de bolsas dedescomposición, citada por Palm y Sánchez(1990), Thomas y Asakawa (1993) y Cobo(1998).
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Análisis químico de las muestras de biomasaSe determinaron concentraciones de: carbonomediante digestión ácida utilizando el métodode colorimetría propuesto por Anderson eIngram citado por Cobo (1998); nitrógenototal mediante digestión Kjeldahl dedestilación y titulación propueto porAnderson e Ingram, citado por Cobo (1998);lignina determinado por la técnica dedetergente ácido, Cobo (1998) y polifenolessolubles mediante extracción con etanol al50% a 80° C (Walkey y Black, 1934, citadopor Thomas y Asakawa, 1993).
Los datos obtenidos se sometieron a análisisde varianza y los promedios se diferenciaronmediante la prueba de comparación múltiplede Tukey. Para cada una de las especiesevaluadas, se realizó un análisis de regresiónentre las medias de las variables PSR, NL,lignina, polifenoles, y el tiempo dedescomposición. Como los datos mostraronun patrón exponencial, se determinaron lasconstantes de descomposición y liberación deN (K
d y K
n respectivamente) para cada
especie mediante el modelo únicoexponencial Wt/Wo = Wo*e-kt donde Wt es lacantidad de masa o N inicial Wo remanente aun tiempo “t” (Anderson e Ingram, 1993citados por Cobo, 1998 ). También se realizóun análisis de correlación entre losparámetros químicos del material inicial y las
tasas de descomposición y liberación, con lafinalidad de explicar los efectos de estosparámetros en cada uno de los procesosevaluados. Los análisis se realizaronmediante los procedimientos GLM, REG yNLIN del sistema estadístico SAS (StadisticalAnalysis System) con un alpha de 0.05.
RESULTADOS
Determinación de la producción de biomasaEn la información obtenida en Santander deQuilichao, Granja San José, Corpopalo(Cuadro 1), se destacan: Cratylia argentea(CIAT 18597 y 18668), con 191 y 157 g demateria seca/planta, respectivamente, valoresdiferentes (P<0.05) de los reportados por lasespecies Codariocalyx giroydes (CIAT33131), Flemingia macrophylla (CIAT17403), Leucaena leucocephala (CIAT17503), Codariocalyx giroydes (CIAT 13547)y Leucaena leucocephala (CIAT 17502 y17498).
Determinación de la degradación de lamateria seca en el suelo y liberación denitrógenoEn la localidad de Santander de Quilichao,granja San José, en el sito denominadoCorpopalo, durante los meses de enero ajunio del año 1999, se determinó la dinámicade la descomposición del follaje de cinco
Cuadro 1. Producción de materia seca de leguminosas arbustivas (gramos/planta) en la localidad de Corpopalo, Santander de Quilichao, Cauca. Ecotipo Producción de biomasa
(g MS/planta) Cratylia argentea 18597 191.6ª Cratylia argentea 18668 157.0a Codariocalyx giroydes 33131 42.0b Flemingia macrophylla 17403 35.6b Leucaena leucocephala 17503 28.8b Codariocalyx giroydes 13547 26.6b Leucaena leucocephala 17502 21.2b Leucaena leucocephala 17498 14.9b Valores con letras iguales no difieren estadisticamente según Tukey, (P<0.05).
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leguminosas arbustivas consideradas potencialesde acuerdo a lo observado en las pruebas deproducción de biomasa.
Los registros de peso seco residualdeterminados mediante el uso de la bolsa denylon se presentan en el Cuadro 2. Ladescomposición del follaje de C. argentea18597 y 18668 mostró la mayor velocidadentre la octava y la decimosexta semana. Entotal el 70% y 64% del peso seco sedescompusieron respectivamente a diferenciade Codariocalix gyroides y Flemingiamacrophylla con menores tasas dedescomposición afectadas posiblemente porniveles superiores de taninos condensados.Esto indica que la potencialidad del uso delfollaje de C. argentea como forraje o comoaporte de nitrógeno al suelo, puede
complementarse con el uso de materiales demenor velocidad de degradación a nivel desuelo permitiendo mejores niveles decobertura que en zonas de baja precipitaciónpropiciarían el mantenimiento de la humedaden el suelo durante mayor tiempo.
Los parámetros estadísticos (Cuadro 3) parael intercepto B
0 y para la tasa de
descomposición de la materia seca expresadaen gramos/semana B
1, reporta valores
mayores de descomposición para los ecotiposde Cratylia argentea
(18597 y 18668) y bajos
valores correspondientes a la velocidad dedescomposición de el follaje de los ecotiposde Codariocalyx giroydes (CIAT 13547 y33131) y Flemingia macrophylla (CIAT17403).
Cuadro 2. Peso residual a partir de quince gramos de materia seca determinado en bolsa de nylon del follaje de cinco arbustivas en una ladera de Santander de Quilichao, Cauca. Ecotipo Semanas 2 4 8 16 24 Cratylia argentea 18597 11.15 9.86 7.59 4.51 4.44 Cratylia argentea 18668 10.60 9.10 7.59 7.15 5.44 Codariocalyx gyroides 13547 12.80 12.00 11.69 11.18 10.60 Codariocalyx gyroides 33131 13.04 12.02 11.28 9.15 8.94 Flemingia macrophylla 17403 11.57 11.53 11.28 9.15 8.70
Cuadro 3. Indicadores estadísticos determinados en el proceso de degradación de cinco leguminosas arbustivas en una ladera de Santander de Quilichao, Cauca (B0: intercepto; B1: pérdida de peso, g/sem). Cratylia argentea Codariocalyx giroydes F. macrophylla 18597 18668 13547 33131 17403 B0 2.77 P<0.001 2.54 P<0.001 2.59 P<0.001 2.70 P<0.001 2.56 P<0.001 B1 -0.41 P<0.01 -0.24 P<0.01 -0.07 P<0.01 -0.16 P<0.01 -0.10 P<0.1
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presente que son especies de origen tropicalevaluadas en altitudes hasta los 1000 metrossobre el nivel del mar que además en laspruebas agronómicas de adaptación dondehan sido probadas han recibido manejoagronómico intensivo en el sentido de haberrecibido fertilización inicial, al momento dela siembra y fertilizaciones demantenimiento, aspecto que no fue practicadoen el presente trabajo de evaluación de laadaptación del que trata éste informe debido aque el sistema productivo denominado“ganadería de doble propósito” GDP, noasimilaría éste tipo de prácticas porinvolucrar costos adicionales que el sectorganadero ni cultural ni económicamentemaneja.
Al proponer mediante la validación de éstosmateriales su introducción a sistemasproductivos de laderas, especialmente deespecies que garanticen coberturas vegetalesy reciclaje de nutrientes limitantes como elnitrógeno, para cubrir terrenos expuestos aldeterioro debido a aplicación de cargasanimales manejadas con criterios desobrepastoreo, de monocultivo de gramíneascon bajos o nulos retornos de nutrientes,puede considerarse un importante aporte a labúsqueda de soluciones para reordenar el usode los suelo y en la realidad productivagenerar modelos de pastoreo en mezclas
En el Cuadro 4, se observa el comportamientode la liberación de nitrógeno durante veinticuatrosemanas, medidas en bolsas de descomposición,encontrándose los máximos valores en losecotipos de Cratylia argentea (CIAT 18597 y18668) superiores al 60 % de liberación en ladecimasexta semana, aclarando que los valoresno son acumulativos y que no todo el nitrógenose puede considerar como disponible para lasplantas (Cobo, 1998), pues las pérdidas debidasa lixiviación, volatilización, y/o denitrificación oser inmovilizado por la biota edáfica osimplemente entrar en la fracción orgánica delsuelo (Venlauwe et al., 1997, citado por Cobo,1998)
Al correlacionar la liberación de nitrógeno seencontró, para la pérdida de peso de lamateria seca (r: -0.634, P<0.001), para elcontenido de carbono (r: -0.316, P<0.01) ypara contenido de lignina, para la proporcióncarbono/nitrógeno y para la proporción(lignina+ polifenoles)/ nitrógeno valoresbajos de correlación.
CONCLUSIONES
Los materiales evaluados, tanto las especiesherbáceas como las arbustivas en generalmostraron bajos rendimientos agronómicos ,de consumo y calidad comparados con losreportes disponibles para otras zonasagroecológicas del país, pero se debe tener
Cuadro 4. Porcentaje de nitrógeno libre determinado en bolsa de nylon en cinco leguminosas arbustivas en Corpopalo, Santander de Quilichao, Cauca. Ecotipo Semanas de degradación de la materia seca del follaje 2 4 8 16 24 Cratylia argentea 18597 35.9 48.0 55.9 79.0 85.0 Cratylia argentea 18668 42.9 58.4 55.9 72.5 75.7 Codariocalyx giroydes 13547 11.2 27.6 3.0 14.8 29.9 Codariocalyx giroydes 33131 9.1 45.7 -9.8 0.8 21.5 Flemingia macrophylla 17403 41.7 45.0 59.7 46.4 61.2
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multiestrata, que para el caso de las laderas deltrópico medio de las cordilleras central yoccidental puede considerarse un importanteavance.La adopción de tecnologías relacionadas conpasturas, como tal, está relacionada con laorientación del modelo económico que definea la ganadería como un mecanismo deinversión; bajo éste contexto la expectativade adopción no debe girar estrictamente conbase en la oferta de tecnología, aclarando queespecies como Brachiaria dictyoneura (CIAT6133) , Centrocema macrocarpum (CIAT5713) produjeron resultados sobresalientes enladeras de Riofrío y Sevilla, zonasagroecológicas Cx y Mg extrapolables adominios de recomendación semejantes y enel caso de las leguminosas arbustivas:Leucaena leucocephala (CIAT 17466 y17495), Cratylia argentea (CIAT 18676 y18516) en la zona agroecologica Cx conreportes de nitrógeno de mediana velocidadde degradación en el suelo, para el caso de C.argentea y medianos valores de proteínacruda que de no existir éstas difícilmente setendrán disponibles en las fincas deproductores de laderas.
Materiales como Codariocalyx giroydes yFlemingia macrophylla, de lenta degradaciónasociada a niveles de fenoles en sus hojas,podrían también ser aportantes a lasostenibilidad pues manejan en formacoevolutiva mecanismos para protegerse delataque de plagas, cubrir durante mayor tiempo elsuelo con hojarasca para el caso con reporte de
lenta descomposición y racionalizar el procesode ramoneo mediante regulación estacional defenoles en su composición química, podríanmediante condiciones de transferencia apropiaday en concurso con los gremios de productores einstituciones convertirse en el inicio del cambiode paradigmas referentes a la ganadería existentecomo monocultivo de gramíneas.
AGRADECIMIENTOS
El autor agradece a los agricultores participesde los municipios de Sevilla, Riofrio (Valledel Cauca), Santander de Quilichao,Mercaderes (Cauca); a PRONATTA(Ministerio de Agricultura de Colombia) suapoyo económico para ejecutar el presenteproyecto, a CIAT el apoyo por el suministrode semillas básicas, a CORPOICA por elapoyo logístico y administrativo de losrecursos y a los auxiliares de investigaciónparticipantes.
LITERATURA CITADA
Cobo, J.G. 1998. Abonos verdes como fuente denitrógeno en un agroecosistema tropical deladera en Colombia. Tesis de maestría, CATIE,Turrialba, Costa Rica, 87 pp.
Palm, C.A. y Sanchez, P.A. 1990. Descompsition andnutrient release of the leaves of three tropicallegumes. Biotropica 22: 330-338
SAS, 1989. SAS ISTAT user´s Guide, Versión 6, 4th
Edition. Cary, NC, 846 pp.
Thomas, R. y Asakawa, N.M. 1993. Descomposition ofleaf litter from tropical forage grasses and legumes.Soil Biology and Biochemistry 25: 1351-1361.
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Efecto de la fertilización con elementos menores y azufre sobre la calidadnutricional del forraje de Desmodium ovalifolium CIAT 13651 en un suelo
Oxisol de la Altillanura colombiana
Otoniel Pérez López1, Raúl Antonio Pérez Bonna2 y Oscar Pardo Barbosa1
1Programa Nacional de Fisiología y Nutrición Animal, Corpoica, Centro de Investigaciones La Libertad, km 21vía Puerto López, Villavicencio, Meta, Colombia, [email protected], [email protected]
2Especialista en pastos y forrajes, Cra. 45 no. 49b-22, Villavicencio, Meta, Colombia
de taninos pueden limitar el consumo y ladigestibilidad del forraje y como consecuenciaafectar el comportamiento animal en praderascon D. ovalifolium.
Schmidt (2001) observó que la interaccióngenotipo por ambiente determinan elcomportamiento agronómico y la calidadforrajera de la leguminosa. La distribución dela precipitación fue uno de los factoresdeterminantes sobre el desarrollo, produccióny calidad de forraje. La respuesta de D.ovalifolium a la aplicación de nutrientescomo fósforo, zinc, boro y manganeso fuenotoria en términos de calidad del forraje. Deotra parte, en condiciones de laboratorio, laconcentración de taninos fue mas afectadapor la textura del suelo que por lafertilización, sin embargo, microelementoscomo boro y zinc posiblemente influyen en elcontenido de taninos y su reactividadbiológica.
Considerando los resultados preliminares,sobre un suelo Oxisol franco, en el C.I.Carimagua se evaluó el efecto de 18tratamientos de fertilización que incluyeron laaplicación general de 165 - 25 - 50 - 27 kg/hade Ca, P, K y Mg, respectivamente y nivelesvariables de B, Zn y S para determinar su efectosobre la producción y calidad del forraje de D.ovalifolium CIAT 13651.
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de praderas productivas ypersistentes en suelos ácidos y con bajafertilidad de la Altillanura colombiana hasido en muchos casos limitada por la escasezde alternativas forrajeras, en particular deleguminosas adaptadas a estas condiciones.
Durante los últimos 20 años, la evaluaciónconjunta entre el ICA, CIAT y Corpoica, endiferentes ecosistemas de Colombia, haencontrado que Desmodium ovalifolium esuna leguminosa con buena adaptación a lascondiciones de clima y suelo predominantes,alta producción de biomasa, buena capacidadde asociación con gramíneas forrajerasmejoradas y rápida cobertura del suelo;características agronómicas indispensables enlos componentes de sistemas de producciónagrícolas y ganaderos, bien sea para laprotección del suelo y rehabilitación depraderas degradadas, o como fuente dealimentación para el ganado (Pérez et al.,2002).
Tanto resultados de investigación como el usoactual por productores, indican que Desmodiumovalifolium es una leguminosa con un granpotencial para ser utilizada como fuente deforraje o cobertura por su adaptación a suelosde baja fertilidad, tolerancia a pastoreo intenso ysombra, crecimiento estolonífero yproductividad. No obstante, las concentraciones
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OBJETIVO
Determinar el efecto de la aplicación de azufre yelementos menores (boro, zinc) sobre losparámetros de producción y calidad nutricionaldel forraje [proteina cruda (PC), fibra endetergente neutro (FDN), digestibilidad in vitrode la materia seca (DIVMS), taninoscondensados (TC), taninos condensados libres(TCL)] de Desmodium ovalifolium CIAT13651.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se realizó en el C.I.Carimagua, localizado a 320 km al noreste deVillavicencio (meta), a 4°30´ latitud norte y71°19´ longitud oeste, sobre un terreno detopografía plana a 150 msnm, contemperatura promedio de 26° C, humedadrelativa media de 77% y precipitaciónpromedia anual de 2083 mm. El sueloclasificado como Oxisol se caracterizó porpresentar textura franca, con bajos contenidosde fósforo, potasio, calcio, magnesio, azufre ymateria orgánica; altos contenidos dealuminio y baja CIC.
El ensayo se inició en mayo del 2001 con lasiembra de parcelas de 16 m2 (4x4 m) con D.ovalifolium ciat 13651 y la aplicación de 18tratamientos de fertilización distribuidos enun diseño de bloques completos al azar contres repeticiones. Antes de la siembra seaplicó e incorporó en forma general unafertilización básica con cal dolomítica 300kg/ha (Ca 90, Mg 27), roca fosfórica 250 kg/ha (P 25, Ca 75) y cloruro de potasio 100 kg/ha (K 50).
Para la siembra se aplicó al voleo elequivalente a un (1) kg/ha de semilla enmezcla con las fuentes de azufre (flor deazufre, 85% de S), zinc (oxido de zinc, 78%de Zn) y boro (bórax, 15% de B). Lostratamientos de fertilización fueron: T1 =fertilización básica (testigo); T2 = fertilización
básica + B 0.5 kg/ha; T3 = fertilización básica +B 1.0 kg/ha; T4 = fertilización básica + B 1.5kg/ha; T5 = fertilización básica + Zn 1.0 kg/ha;T6 = fertilización básica + Zn 2.0 kg/ha; T7 =fertilización básica + Zn 3.0 kg/ha; T8 =fertilización básica + S 20 kg/ha; T9 =fertilización básica + S 40 kg/ha; T10 =fertilización básica + S 60 kg/ha; T11 =fertilización básica + B 0.5 - Zn 1.0 - S 20 kg/ha; T12 = fertilización básica + B 0.5 - Zn 1.0- S 40 kg/ha; T13= fertilización básica + B0.5 - Zn 2.0 - S 20 kg/ha; T14 = fertilizaciónbásica + B 0.5 - Zn 2.0 - S 40 kg/ha; T15=fertilización básica + B 1.0 - Zn 1.0 - S 20 kg/ha; T16= fertilización básica + B 1.0 - Zn 1.0- S 40 kg/ha; T17= fertilización básica + B1.0 - Zn 2.0 - S 20 kg/ha y T18= fertilizaciónbásica + B 1.0 - Zn 2.0 - S 40 kg/ha.
Una vez establecido el D. ovalifolium, seestandarizaron las parcelas con guadaña(septiembre/2001) y se inició la fase deevaluación para producción de materia seca ycobertura a 4 y 8 semanas de edad del rebrotey toma de muestras para calidad del forraje alas 8 semanas. Debido a los altos costos delos análisis de laboratorio solo fue posiblerealizar un muestreo por época (seca ylluviosa) y por tratamiento (18 tratamientos).El análisis de los resultados se hizo medianteestadística descriptiva mediante el programaSPSS 2.0.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Producción de forraje y cobertura
Durante la época de lluvias, la producciónpromedio de forraje de D. ovalifolium fue de1416 kg MS/ha, con valores que fluctuaronentre 1070 y 1987 kg/ha sin presentardiferencias significativas (P>0.05) entre losdiferentes tratamientos de fertilización. Losmayores rendimientos se observaron con lostratamientos T18 (1987 kg/ha), T13 (1850 kg/
60
ha) y T1 (testigo) con 1825 kg/ha; mientras quelos valores mas bajos se encontraron con T15(1070 kg/ha), T16 (1090 kg/ha) y T10 (1100kg/ha).
En época seca la producción de forraje fuesignificativamente diferente (P<0.05) entrelos tratamientos de fertilización. Lostratamientos T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T9,T12, T13, T17 y T18 presentaron valores(995 a 1873 kg/ha) estadísticamente similares(P>0.05) para producción de forraje,destacándose T18 con 1873 kg/ha que superólevemente al testigo T1 (1695 kg/ha). Lostratamientos con rendimientossignificativamente inferiores fueron T14 (492kg/ha), T16 (745 kg/ha) y T10 (795 kg/ha).
La producción de forraje fue similar a lareportada para la Orinoquia colombiana porDíaz et al. (1992) donde los rendimientos deMS de accesiones de D. ovalifolium fueronvariables entre sitios. En el Piedemontellanero (2800 a 5000 mm de precipitaciónanual) fluctuó entre 8.6 y 10.3 t/ha por año yen la altillanura plana (1800 a 2600 mm)entre 5.5 y 8.3 t/ha por año. En la Serranía,con precipitación similar a la Altillanura, laproducción de MS varió entre 2.9 y 3.1 t/hapor año.
Las aplicaciones de la fertilización básica con165 - 25 - 50 - 27 kg/ha de Ca, P, K y Mg,respectivamente, complementada con b 1.0 -Zn 2.0 y S 40 kg/ha permitieron incrementosdel 8% en la producción de forraje enrelación con el testigo que recibió lafertilización básica. Igual comportamientoobservó Pérez (1988; 1999) en condicionesde la Orinoquia colombiana, con suelos bajosen contenido de nutrientes y una saturaciónde aluminio del 62% en Yopal hasta 94% enPuerto Carreño y con la aplicación de 40, 40,20 y 15 kg/ha de P, K, Mg y S donde la
producción de MS fue mayor en 35% que conel testigo sin fertilización.
Trabajos realizados por Lascano y Salinas(1982) en un Oxisol del C.I. Carimagua,comprobaron el efecto positivo del azufre enla fertilización, al duplicar la producción deforraje de esta leguminosa (entre 2.0 y 2.8 t/ha de MS), con respecto a los tratamientos defertilización que no incluyeron azufre (1.4 t/ha de MS).
La cobertura del suelo ofrecida por laleguminosa con los tratamientos defertilización y dos frecuencias de corte, fuesignificativamente diferente (P<0.05) durantela época de lluvias con un promedio generaldel 54.9%. Aunque, los tratamientos T1, T2,T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T11, T12, T13,T15, T16, T17 y T18 con valores quefluctuaron entre 66.9% y 48.1% nopresentaron diferencias significativas(P>0.05) entre si para la variable cobertura;T8 (66.9%) y T17 (65.6%) mostraron unacobertura significativamente superior(P<0.05) a T14 (41.9%).
En época seca, la fertilización con nivelesvariables de B, Zn y S no afectósignificativamente (P>0.05) la cobertura deD. ovalifolium entre tratamientos con unpromedio general de 44.6%. Sin embargo, seobservó una cobertura superior para T7, T18y T1 con 54.4, 55.0 y 53.1%,respectivamente.
Aunque la cobertura de D. ovalifolium sepuede considerar moderada con diferentestratamientos de fertilización durante la épocaseca y lluviosa, en trabajos preliminares se haobservado la excelente cobertura del suelo enplantaciones de caucho y palma africana y elbajo costo de establecimiento de D.ovalifolium CIAT 13651, en comparación conel tradicional uso de kudzú, que lo convierten en
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una opción para los productores de esta región.También son interesantes los resultadosobtenidos con la asociación de este cultivar conArachis pintoi CIAT 18744, ya que lacombinación de estas dos especies conduce auna cobertura del suelo más estable en lasépocas de clima variable que son normales en laregión (CIAT, 2001).
Contenido nutricional del forrajeEl análisis de calidad del forraje de D.ovalifolium CIAT 13651, sometido adiferentes niveles de fertilización con azufre,boro y zinc; permite visualizar estrategias demanejo agronómico de la leguminosatendientes a superar la limitante de consumopor bovinos, generada por los altoscontenidos de taninos condensados en elforraje.
En general, el Desmodium ovalifoliumpresentó un valor nutritivo moderado encomparación con otras leguminosasforrajeras, comportamiento similar reportóHess (1999) citado por Pérez et al. (2002) enrelación con el contenido aceptable de PC(>11%) de la leguminosa y su bajadigestibilidad (45% a 50%) relacionadoprincipalmente con altos contenidos detaninos, que afectan la degradabilidad de laproteína a nivel ruminal, la digestibilidad dela materia seca y la palatabilidad y elconsumo.
Durante la época de lluvia los contenidos dePC del forraje fluctuaron entre 11.3 y 15.7%con un promedio general de 13.4% (+1.1).unafertilización básica con Ca, P, K y Mg y laadición de B 0.5 - Zn 1.0 - S 20 kg/ha (T11)con 15.7% y B 0.5 - Zn 2.0 - S 20 kg/ha(T13) con 15.1%, superaron en 20.8 y 16.4%respectivamente, la PC del control que fue13.03%.En época seca, la concentración promedio dePC en el forraje fue 14.6% (+1.2),
destacándose los tratamientos T9 y T17 con16.7%, y T2 y T8 con 15.8% por mayoroferta de PC, superiores en 33.6 y 26.4% alcontrol (12.5%).
En época lluviosa el promedio general deFDN fue del 58.6%. Los tratamientos (T11 yT13) que incluyeron B 0.5 - Zn 1.0 - S 20 kg/ha y B 1.0 - Zn 1.0 - S 40 kg/ha con 56.3%presentaron menor porcentaje de FDN enrelación con los demás tratamientos. Mientrasque en época seca, la FDN promedio fue46.2% (+2.3) y los tratamientos T15, T14 yT16 que incluyeron entre b 0.5 a 1.0, Zn 1.0 a2.0 y S 20 a 40 kg/ha presentaron el menorcontenido con valores entre 42.4 y 44.1% deFDN.
La DIVMS varió entre 28.2 y 44.3% conpromedio de 35.9% en invierno, destacándosepor mayor DIVMS T7 (Zn 3.0 kg/ha) con44.3%; T16 (B 1.0 - Zn 1.0 - S 40 kg/ha) con42.9% y T18 (B 1.0 - Zn 2.0 - S 40 kg/ha)con 42.3%; el testigo (T1) mostró unaDIVMS de 33.3%. Durante la temporadaseca, la DIVMS media del forraje fue 46.9%(+4.3) destacándose T11 y T10 con más del53.5% de DIVMS.
Lascano y Barahona (1996) reportaron que ladigestibilidad es baja en accesiones de D.ovalifolium con valores que oscilan entre 28 y50%. Trabajos de Lascano y Salinas (1982)identificaron al azufre como el elementoclave en calidad y consumo de D. ovalifoliumCIAT 350 en monocultivo.
Contenido de taninos en el forrajeLos contenidos de taninos condensados en D.ovalifolium fueron afectados por ladistribución de las lluvias, y en menorproporción por la fertilización, confirmandolo encontrado por Schmidt (2001). En latemporada de lluvias, los valores de TCfluctuaron entre 2.79 y 10.05% con un
62
promedio general de 6.3% (+1.3), mientras queen época seca los taninos variaron entre 15 y26% con un promedio de 19.8% (+2.6),resultados muy inferiores a los encontradospor Lascano y Salinas (1982) que reportancontenidos de taninos en D. ovalifolium quepueden variar entre 21.1 y 43%.
Los contenidos de taninos fueron mayoresdurante época seca en comparación con laépoca lluviosa, resultados similares observóToro (1990) en la Altillanura.
Los tratamientos que incluyeron Zn 0.5 kg/ha(2.79% de TC), S 20 kg/ha (4.69% de TC) yS 40 kg/ha (4.89% de TC) presentaronvalores inferiores de TC en época de lluvias.Durante el verano el testigo (T1) mostró lamenor concentración de taninos con 15%,seguido de los tratamientos T4 (16.1%), T5(17.3%) y T6 (17.4%).
Los tratamientos que involucraron nivelesbajos y moderados de azufre (20 - 40 kg/ha)solo o en mezcla con boro y zinc mostraronuna reducción importante para el contenidode taninos en el forraje. Igualcomportamiento encontraron Salinas yLascano (1983). Cuando se utiliza estaleguminosa para la alimentación animal serecomienda la aplicación de 44 kg/ha de Scon el objeto de mejorar su calidad ypalatabilidad, disminuir el contenido detaninos e incrementar el contenido de Nsoluble en las hojas.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los resultados no son concluyentes, peropermiten realizar algunas inferencias yconfirmar en forma preliminar resultados deinvestigaciones anteriores, relacionadas conla respuesta en producción y calidad delforraje de D. ovalifolium con diferentestratamientos de fertilización.
Aunque la cobertura de D. ovalifolium fuemoderada con diferentes tratamientos defertilización, en trabajos preliminares se haobservado la excelente cobertura del suelo enplantaciones de cultivos permanentes y elbajo costo de establecimiento de D.ovalifolium CIAT 13651, en comparación conel tradicional uso de kudzú, que lo conviertenen una opción para los productores de estaregión.
La leguminosa D. ovalifolium representa unaalternativa para establecer o rehabilitarpasturas en sabanas bien drenadas por suadaptación, comportamiento productivo ycalidad nutricional con el uso de niveles bajosde fertilizantes.
Las aplicaciones de la fertilización básica con165 - 25 - 50 - 27 kg/ha de Ca, P, K y Mg,respectivamente, complementada con B 1.0 -Zn 2.0 y S 40 kg/ha permitieron incrementosdel 8% en la producción de forraje enrelación con el testigo que recibió lafertilización básica.
El análisis de calidad del forraje de D.ovalifolium CIAT 13651, sometido adiferentes niveles de fertilización con azufre,boro y zinc, permite visualizar estrategias demanejo agronómico de la leguminosatendientes a superar la limitante de consumopor bovinos, generada por los altoscontenidos de taninos condensados en elforraje.
La aplicación de nutrientes como azufre endosis moderadas (20 - 40 kg/ha) y zincmejoró la calidad y producción de forraje deD. ovalifolium CIAT 13651 y redujo loscontenidos de taninos en relación con lafertilización básica.
Desmodium ovalifolium tiene un valor nutritivomoderado en comparación con otras leg
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uminosas forrajeras. Los contenidos de taninosfueron mayores durante época seca encomparación con la época lluviosa.
Es necesario realizar investigación básicarelacionada con fuentes, niveles einteracciones de nutrientes sobre laproducción y calidad del forraje de D.ovalifolium.
LITERATURA CITADA
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