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UNIVERSIDAD DE COLIMA
POSGRADO INTERINSTITUCIONAL DE CIENCIAS PECUARIAS
ELABORACIÓN DE CULTIVOS MICROBIANOS A PARTIR DE PASTA
DE COCO Y SU UTILIZACIÓN EN DIETAS PARA BORREGOS EN
ENGORDA
TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRA EN CIENCIAS PECUARIAS
P R E S E N T A:
Mónica Flores Nocedal
ASESOR DE TESIS: Dr. Fernando Pérez-Gil Romo
COASESORES: M. en C. Leonor Sanginés García
M. en C. Jesús Carmona de la Torre.
Tecomán, Col. 2000.
AGRADECIMIENTOS. Quiero hacer patente mi agradecimiento al Instituto Nacional de
la Nutrición “Salvador Zubirán”, en especial al Departamento de
Nutrición Animal, por integrarme a su equipo de trabajo durante
este periodo que duró la maestría.
Agradezco a mis asesores Fernando Pérez-Gil Romo, Leonor
Sanginés García y Jesús Carmona de la Torre, por su ayuda,
comentarios, amistad y paciencia durante todo este tiempo que
convivimos y trabajamos.
Agradezco a la Unidad Ovina (UEEE en ganado Ovino) de San Juan
Tlacotenco, en el Estado de Morelos, en especial a la familia
Rojas Cuevas, por el préstamo del paraje “Descansadero” y de los
borregos durante la prueba de comportamiento de este proyecto.
Por sus consejos, su ayuda y su amistad, gracias.
Agradezco muy especialmente a la Dra. Blanca Cervantes por su
amistad, sus consejos y comentarios. Por enseñarme a convivir con
la gente de pueblo, por su sencillez y generosidad mil gracias.
Agradezco la participación de Susana Quintana Escobar, Raquel
Pérez Saavedra y Margarita Rodríguez en la realización de este
proyecto pero sobre todo por su gran amistad.
Agradezco a Irene Torres Acosta, María Eugenia Juárez S. y
Lourdes Solorzano, del Departamento de Nutrición Animal, por el
apoyo de laboratorio proporcionado durante este tiempo para la
realización de este proyecto.
Agradezco a los Doctores José Manuel Palma García, Sergio
González Muñoz y Rubén Barajas Cruz por sus comentarios,
sugerencias y conocimientos, por estar conmigo durante esta etapa
tan importante.
Agradezco a Alltech y Chr. Hansen BioSystems de México por el
material bibliográfico proporcionado.
...y agradezco a todos aquellos que participaron de alguna forma
en la realización de este proyecto.
DEDICATORIA
...y la vida continua, aquí no se detiene, es solo un momento, un
lapso... abro mis alas a nuevos horizontes ¿a dónde quiero
llegar?, ¿qué quiero alcanzar?... en mi vida Dios me guía, subo y
me detengo, reflexiono y un rayo del cielo me ilumina... ¿cuánto
me falta?.
En mi ser esta la verdad, la sencillez del alma y entre mas me
conozco, más libre me siento.
Dios guía mi vida... y ¿yo?...solo soy el medio.
INDICE.
INDICE............................................................................................................ I
INDICE DE CUADROS Y FIGURAS.............................................................. III
INDICE DE GRÁFICAS.................................................................................. IV
RESUMEN..................................................................................................... V
JUSTIFICACIÓN............................................................................................ 1
INTRODUCCIÓN.................................................................................. 2 REVISION DE LA LITERATURA.
I. Producción ovina.
a) Situación actual de la ovinocultura en México............................. 4
b) Sistemas de producción............................................................... 6
c) Engorda intensiva de ovinos........................................................ 7
d) Variables productivos.
- Ganancia diaria de peso y consumo voluntario...................... 8
- Rendimiento, calidad y composición de la canal.................... 11
II. Digestibilidad de cereales o concentrados.
a) La digestibilidad en el rumiante................................................... 14
b) Análisis químico del alimento....................................................... 17
c) Técnica in situ para la digestibilidad y desaparición de la MS..... 18
d) Factores que afectan la fermentación ruminal.
- Acidos grasos volátiles........................................................... 20
- pH, ácido láctico y acidosis..................................................... 21
- Amoniaco................................................................................. 27
- Metano..................................................................................... 28
e) Manipulación de la fermentación ruminal y la producción............ 29
III. Los MAD en la alimentación de rumiantes
a) Antecedentes............................................................................. 32
b) Cultivos bacterianos.................................................................. 35
c) Cultivos fúngicos y de levadura.
- Características...................................................................... 38
- Elaboración........................................................................... 38
IV. Pasta de coco.
a) Generalidades............................................................................ 51
OBJETIVOS............................................................................................... 53
HIPOTESIS................................................................................................ 54
MATERIAL Y METODOS........................................................................... 55
- Etapa I.
a) Reacti vación de las cepas....................................................... 56
b) Producción del probiótico......................................................... 57
c) Evaluación in situ ..................................................................... 58
- Etapa II.
a) Comportamiento productivo....................................................... 60
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.................................................................... 64
CONCLUSIONES........................................................................................ 81
LITERATURA CITADA................................................................................ 82
ANEXOS.
INDICE DE CUADROS Y FIGURAS
Cuadro 1. Producción de carne ovina en México.......................................... 4
Cuadro 2. Características de digestión de varios tipos de dietas.................. 17
Cuadro 3. Microorganismos GRAS para crear productos MAD.................... 36
Cuadro 4. Condiciones óptimas de crecimiento para Lp y Pr....................... 39
Cuadro 5. Composición química de la pasta de coco.................................. 50
Cuadro 6. Proporción de los ingredientes utilizados en los tratamientos...... 57
Cuadro 7. Distribución de los tratamientos (n=10)....................................... 60
Cuadro 8. Propiedades del sustrato (Pasta de coco).................................... 63
Cuadro 9. Composición proximal de los ingredientes utilizados en la ración
(g g-1 de materia seca)..................................................................................... 71
Cuadro 10. AQP de las dietas utilizadas en base seca.................................. 71
Cuadro 11. Desaparición in situ de la materia seca a las 24, 48 horas y tiempo medio de
retención...................................................................................................... 72
Cuadro 12. Cinética de la desaparición in situ de la MS................................. 74
Cuadro 13. Promedios de la ganancia diaria de peso, peso inicial y Peso final
Cuadro 14. Promedios del consumo de materia seca, conversión y eficiencia
alimenticia
Cuadro 15. Relación de consumo de alfalfa y concentrado........................... 78
Figura 1. Reacción en cadena de la acidosis en rumiantes........................... 22
Figura 2. Principales sitios para la manipulación de la fermentación ruminal.. 31
Figura 3. Esquema alternativo de investigación que muestra el modo primario de
acción de los aditivos fúngicos.......................................................................... 43
Figura 4. Función central de un incremento en el número de bacterias en el rumen con
la adición de SC y respuestas en la producción........................................... 46
INDICE DE GRÁFICAS.
Gráfica 1. Consumo de sustrato (azúcares totales) con respecto al tiempo...... 64
Gráfica 2. Variación del pH respecto al tiempo de incubación de Lp................. 65
Gráfica 3. Producción de biomasa con respecto al tiempo............................... 65
Gráfica 4. Representación gráfica de la ecuación para obtener la producción de
biomasa de Lp..................................................................................................... 66
Gráfica 5. Consumo de sustrato (azúcares totales) con respecto al tiempo de incubación
de Pr. ............................................................................................... 67
Gráfica 6. Variación de pH con respecto al tiempo de Pr................................. 68
Gráfica 7. Producción de CO2 con respecto al tiempo de Pr.. ......................... 68
Gráfica 8. Producción de biomasa con respecto al tiempo de Pr..................... 69
RESUMEN
El objetivo del presente trabajo fue producir dos cultivos basados en Penicillum roqueforti
(Pr) y Lactobacillus plantarum (Lp) sobre pasta de coco como substrato sólido y evaluar su efecto sobre la desaparición in situ de la materia seca y el comportamiento productivo de borregos en engorda. Las cepas utilizadas en el presente estudio, Lp (ATCC tipo 8014) y Pr (aislada del queso roqueforti), fueron reactivadas en medios líquido y sólido respectivamente, elaborados a partir de una infusión de pasta de coco, posteriormente fueron cultivados en gran escala sobre fermentación en substrato sólido (FSS), utilizando la pasta de coco como substrato, para la elaboración de los cultivos. Para las pruebas in situ y de comportamiento productivo, se utilizó una ración base elaborada a partir de concentrado y alfalfa achicalada en una relación de 59.5%:39.5% y el 1% del cultivo, y un suplemento de sales minerales. Se realizó el análisis químico de la ración. Los cultivos fueron probados en cuatro borregos machos, de 35 kg, fistulados ruminalmente con una cánula fija para medir la cinética de digestibilidad in situ de la MS. Los animales permanecieron en jaulas individuales y se asignaron tres tratamientos: T1 (Pr), T2 (Lp), T3 (testigo). Los resultados se analizaron utilizando SAS para un análisis de varianza con un diseño completamente aleatorizado; la diferencia entre medias se analizó mediante la prueba de Tukey con un nivel de significancia del 0.05. Para evaluar el efecto de los cultivos sobre el comportamiento productivo se emplearon 30 corderos machos de 60 día s de edad, en los cuales se distribuyeron al azar tres tratamientos: T1 (Pr), T2 (Lp) y T3 (testigo). Se llevó un registro del consumo y para medir la ganancia diaria de peso (GDP), la conversión alimenticia (CA) y eficiencia alimenticia (EA) se pesaron al inicio y al final de la prueba. Los resultados se analizaron utilizando SAS para un análisis de covarianza con el objeto de eliminar sesgos debidos a la diferencias entre el peso inicial de los animales; la diferencia entre medias se analizó mediante la prueba de Tukey con un nivel de significancia del 0.05. Pr y Lp presentaron un crecimiento rápido sobre la pasta de coco que aporta una cantidad suficiente de nutrientes de fácil degradación por ambos microorganismos. Además Lp y Pr aportaron una cantidad relevante de proteína en la pasta de coco. El aporte promedio de proteína y energía de la ración fue de 16.81% y 3.31 Mcal kg-1, respectivamente. No se encontraron diferencias (P>.05) entre los tratamientos para la digestibilidad de la MS a las 24 h. (61.13), 48 h (78.32) y para el tiempo medio de retención (30.34) (horas promedio entre los tres tratamientos). Para las diferentes variables medidas en la cinética in situ tampoco se hallaron diferencias (P>.05) entre los tratamientos. Para la prueba de comportamiento no hubo diferencias (P>.05) en la GDP, CA y EA entre tratamientos. Al ajustar el peso inicial con el análisis de covarianza y empleando el peso metabólico, si hubo diferencias (P<.05) entre tratamientos para el consumo, el cual fue mayor para el T2 (122 g pv.75) y T1 (121 g pv.75) contra el T3 (115 g pv.75), pero esto no repercutió en la GDP y en la CA. La adición de cultivos microbianos con P. roqueforti y L. plantarum a dietas con un 60% de concentrado para borregos en engorda no afecta su comportamiento productivo en las condiciones experimentales descritas Palabras claves: Cultivos microbianos, digestibilidad, dietas altas en concentrados, borregos.
ABSTRACT
The objective of the present work was to produce two DFM based on Penicillum roqueforti (Pr) and Lactobacillus plantarum (Lp) on coconut meal like solid substrate and to evaluate the probiotic effect on in situ dry matter disappearence and the productive behavior of intensively fed lambs. The strains used in the first trial were Pr (isolated of the roqueforti cheese) and Lp (ATCC type 8041). They were reactivated respectively in means liquid and solid, elaborated from an infusion of coconut meal, subsequently they were cultivated in great scale in FSS, using the coconut meal like substrate for the elaboration of the DFM. For the second trial, in situ dry matter disappearance and of productive behavior in feedlot lambs, a diet was used it bases elaborated from concentrated and lucerne hay in a relationship of 59.5% : 39.5% and 1% of the DFM. The chemical analysis of the diet was evaluate. The DFM was given in 4 male lambs, of 35 kg, with a fixed ruminal cannulate to determine the kinetics of the in situ dry matter disappearance. The animals remained in individual pens. Three treatments was assigned where T1 (Pr), T2 (Lp) and T3 (control). The results were analyzed for a variance analysis with a design totally at random, the difference among means was analyzed by the test of Tukey with a level of the 0.05. For the evaluation of the DFM on the productive behavior 30 male lambs crosses Suffolk of 60 days of age were used, which were distributed at random in three treatments: T1 (Pr), T2 (Lp) and T3 (control). A registration of the dry matter intake was taken and to measure the daily gain of weight (DGW) , the conversion (FC) and feed efficiency (FE) the animals were weighed to the beginning and the end of the trial. The results were analyzed for a covariance analysis in order to eliminating slants due to the difference among the initial weight of the animals. Pr and Lp had a quick growth on the coconut meal that contributes an enough quantity of nutritious of easy degradation for both microorganisms. They also contributed an excellent quantity of protein on the coconut meal. The contribution protein average and energy of the diet was of 16.81% and 3.31 Mcal / Kg respectively. There were not differences (P>.05) among the treatments for the digestibility from the MS to the 24 hors (61.13), 48 hrs (78.32) and for the half time of retention (30.34) (hours average among the three treatments). For the different parameters measured in the in situ kinetics there weren´t neither significant differences (P>.05) among treatments. For the productive behavior trial there were not significant differences (P>.05) in the daily gain of weight, CA and EA among treatments. When adjusting the initial weight with the covariance analysis and using the metabolic weight, there were differences (P<.05) among treatments for the dry matter intake being bigger for T2 (122 g/pv75) and T1(121 g/pv75) against T3 (115 g/pv75) respectively, but this didn't rebound in the DGW and in the FC. Adding DFM as a feed supplement in lambs given high concentrate diets, it doesn't affect their productive behavior. Keywords: DFM, in situ digestibility, Feedlot lambs.
JUSTIFICACIÓN
En México, la ovinocultura se caracteriza por un crecimiento lento, debido
principalmente a varios factores como el acelerado incremento de los costos de
materias primas utilizadas en la elaboración de dietas para rumiantes, a la insuficiente
producción de alimentos balanceados y sus costos, a la competencia establecida por el
número de hectáreas destinadas para la producción de forrajes y para la ganadería, lo
cual disminuye el potencial de cultivos para la alimentación humana.
Numerosos estudios se han realizado con el objetivo de incrementar la
productividad animal, tal es el caso de los aditivos biotecnológicos como los
Microorganismos para Alimentación Directa (MAD), producidos a partir de los
subproductos agroindustriales, que contribuyen en el mantenimiento de la salud animal
sin repercusiones en la salud de los consumidores de carne ovina.
Por tanto, es importante evaluar los efectos de estos aditivos utilizados en dietas
concentradas para borregos en engorda.
INTRODUCCIÓN
México cuenta con grandes recursos para la explotación de ovinos, además
parte de su población tiene una fuerte tradición como consumidor de carne de ovino.
Sin embargo, la ovinocultura nacional se caracteriza por un crecimiento lento. En la
actualidad las importaciones en pie y canal han ido aumentando, con el propósito de
reactivar la ovinocultura en el país, debido a ese incremento, los ovinocultores
necesitan mantener a sus animales en áreas de pastoreo por lo que las ganancias de
peso disminuyen y la conversión alimenticia en producto (carne, lana o leche) se ve
limitada.
Recientes avances en el entendimiento de los procesos digestivos de la
microbiota ruminal han estimulado el interés en el uso de aditivos microbianos para
incrementar o alterar la eficiencia digestiva de los rumiantes (Wiedmeier et al. , 1987;
Harrison et al. , 1988; Williams et al. , 1991; Mutsvangwa et al. , 1992). Los Microbianos
para Alimentación Directa (MAD) adicionados a las dietas de los rumiantes
generalmente consisten de Aspergillus oryzae (AO) o Saccharomyces cerevisiae (SC)
(Wiedmeier et al. , 1987; Wallace and Newbold, 1992; Higginbotham et al. , 1994;
Chiquette, 1995) Algunos aditivos comerciales además de AO y SC contienen algunas
cepas de Lactobacillus, Bifidobacterias, Selenomonas, Bacillus y Penicillum (Hurbant,
1985; Dawson et al. , 1990; Tapia et al. , 1991). En algunos experimentos han mostrado
pequeños efectos de estos aditivos en el pH ruminal, amoniaco, ácidos grasos volátiles
(AGVs) y sobre la digestión de fibra (Williams et al. , 1991; Newbold et al. , 1995;
Callaway and Martin, 1997; Roa et al. , 1997). Estos microorganismos producen
enzimas, como ? -amilasa, proteasas, lipasas y celulasas las cuales quizás ayuden en la
digestión y desdoblamiento de nutrientes, pueden ser una buena fuente de vitaminas
del complejo B (Higginbotham et al. , 1994) y estimulan el crecimiento de bacterias que
consumen lactato en dietas ricas en almidón (Nisbet and Martín, 1991; Waldrip and
Martin, 1993).
En el complejo ecosistema del rumen existen muchos factores que afectan a
microorganismos exógenos que no se adaptan a las condiciones de pH y disponibilidad
de nutrientes o están sujetos a fagocitosis, lisis por bacteriocinas y la dilución en el
fluido ruminal. Desde el punto de vista nutricional es necesario el balance de la
microflora para mantener la salud del animal hospedero; sin dicho balance sería
imposible la realización de procesos celulolíticos, amilolíticos o aún aquellos procesos
complejos como la biosíntesis de vitaminas, el transporte de algunos nutrientes,
estimulación del sistema inmune en la prevención de enfermedades, mejoramiento de
la conversión alimenticia y estabilización de la flora de todo el tracto gastrointestinal. El
empleo adecuado de los MAD directamente en la alimentación de rumiantes con dietas
ricas en concentrados puede ser de gran utilidad para mantener el balance de la
microflora ruminal.
Para elaborar los MAD se ha utilizado una gama de substratos entre los que se
encuentran los desechos agroindustriales como la cascarilla de arroz, residuos de la
cosecha del maíz, la flor de cempasúchil, yuca, centeno, pulpa de café, pasta de coco,
entre otros (Tapia et al. , 1991; Campos et al. , 1995; Flores et al. , 1995; Montiel,
1998). Con los probióticos obtenidos de diferentes substratos se realizan pruebas in
vitro con cepas puras o un consorcio de microorganismos ruminales y pruebas in situ en
borregos y vacas para la producción de leche o carne, con el objeto de transferir
resultados; sin embargo, la dosis, las diferencias entre las cepas y entre los diferentes
aditivos comerciales con MAD producen diferentes resultados (Tapia et al. , 1991;
Corona et al. , 1999).
El objetivo fundamental del presente trabajo es evaluar dos probióticos, uno
bacteriano y otro fúngico, cultivados en sustrato sólido, adicionado a una dieta rica en
concentrados para borregos en engorda, mejore el consumo, la ganancia diaria de
peso, la conversión y la e ficiencia alimenticia.
REVISIÓN DE LA LITERATURA
I. Producción ovina.
a) Situación actual de la ovinocultura en México.
La ovinocultura nacional se caracteriza por un crecimiento lento ocupando el
último lugar en la industria pecuaria nacional y en el producto interno bruto solamente
representa del 1 al 2 % (López et al. , 1997; Ortíz, 1999). Dentro del subsector
ganadero es una actividad importante por su valor como componente de la economía
del campesino de escasos recursos, ya que sus productos tienen una alta demanda, en
especial entre la población urbana de las grandes ciudades (Ortíz, 1999). La notable
disminución del ganado ovino en las últimas décadas ha sido de 6.4 millones de
cabezas en 1972 a 5.7 millones en 1993 (SAGAR, 1993). En el último censo del INEGI
(1994), se señala que la población ovina fue de 4.5 millones de cabezas. Los datos de
FAO para 1998 y 1999 de la producción de carne se presentan en el cuadro 1.
Cuadro 1. Producción de carne ovina en México.
Concepto Producción (t ) Año
Carne ovina y caprina 68, 651 1998
Carne cordero y carnero 30,466 1998
Carne ovina y caprina 69,143 1999
Carne cordero y carnero 30,645 1999
Records? Copyright FAO 1990-1998
La distribución del ganado ovino en México es de la siguiente manera: estados
del norte (región árida y semiárida) que comprenden Aguascalientes, Baja California
Norte, Baja California Sur, Coahuila, Chihuahua, Durango poseen el 39 %; estados del
centro (región templada montañosa) que comprenden Colima, Distrito Federal,
Guanajuato, Hidalgo, Jalisco, Michoacán, Estado de México, Morelos, Nayarit, Puebla,
Querétaro, Sinaloa y Tlaxcala poseen el 42 %; y los estados del sur (región trópico
seco y húmedo) que comprenden Campeche, Yucatán, Tamaulipas, Tabasco,
Veracruz, Quintana Roo, Oaxaca, Guerrero y Chiapas poseen entre el 12 % y 14%
(Ortíz, 1999). La zona norte se caracteriza por manejar raza Rambouillet o sus cruzas,
en el centro se manejan criollos, Suffolk, Hampshire, Pelibuey y Black Belly, y en el sur
criollo y Pelibuey. La mayor parte de los ovinos se encuentran en manos de
campesinos sin tierra, para alimentar a su rebaño dependen de pastizales nativos cuya
calidad y cantidad varía grandemente a través del año, lo que trae como consecuencia
condiciones de desnutrición se agrega una mayor susceptibilidad a las enfermedades
respiratorias y estrés por el encierro nocturno practicado. Generalmente no tienen
asistencia técnica y utilizan prácticas tradicionales de producción; empadre continuo,
cruzamiento entre animales estrechamente emparentados, no hay una temporada de
destete con criterios de selección que se basan en aspectos fenotípicos. Otro tipo de
productor minotario es el ovinocultor en pie de cría, son personas con mayor poder
económico que reciben atención técnica especializada, son sujetos de crédito, poseen
instalaciones funcionales y especializadas empleando técnicas de vanguardia en la
ovinocultura. Un productor intermedio lo constituye el ovinocultor que tiene una
situación económica desahogada con un objetivo zootécnico definido, manteniendo
una actitud abierta a la tecnología de punta para lograr una producción eficiente (Elba
et al. , 1997).
b) Sistemas de producción.
El tipo de sistema usado en cualquier área depende de muchos factores, incluso
la raza de la oveja, el tipo de programa de cría, el terreno, las condiciones
meteorológicas, la disponibilidad de agentes nutritivos, los depredadores, los costos de
tierras e instalaciones, el albergue, la disponibilidad de trabajadores preparados y las
relaciones con otro ganado o sistemas de agricultura. La división de los sistemas de
cría es muy diversa, dependiendo de los distintos criterios que se adopten para basar
su clasificación. El primero es el de la intensidad de mano de obra aplicada por unidad
animal, contando aquí los siguientes sistemas (Ortíz, 1999; De Lucas y Arbiza, 1999,
comunicación personal):
a) Confinamiento total o intensivo: las ovejas se albergan en instalaciones con luz y
temperatura controlados y con acceso mínimo a los cereales al aire libre o campos de
pastoreo.
b) Semiconfinamiento o semiintensivo: se usan galpones abiertos al frente para las
pariciones y las ovejas tienen acceso a campos de pastoreo durante seis a ocho meses
del año.
c) La parición al aire libre con vigilancia mínima o extensivo en donde las ovejas se
encuentran en agostadero con praderas y una rotación por potrero.
El segundo criterio está basado en la movilidad de los animales, en sedentarios y
nómadas o trashumantes. El tercero, es el de los distintos rubros de producción
prioritarios, así existen sistemas especializados en producir lana, carne (engorda y
finalización de cordero), leche y de pieles. El cuarto es de los sistemas especiales de
acuerdo a las distintas tecnologías y tipos de alimentación. Ejemplos son los sistemas
de cría ovina combinados con la agricultura, ya sea de cereales, industrial, forestal,
hortícola, etcétera. Sistemas de aldea o de traspatio, importantes en Asia, Africa y
algunas regiones de América. Sistemas adaptados a condiciones tropicales o de
montaña.
En los ovinos los sistemas extensivos pastoriles sedentarios o móviles son los
prioritarios. Estos sistemas se basan en extensiones de tierra, de medianas a grandes,
divididas en potreros cercados, donde los animales ingieren pasturas naturales (De
Lucas y Arbiza, 1999, comunicación personal). c) Engorda intensiva de ovinos.
El uso de una cantidad limitada de cereales para ganado de engorda, puede
justificarse solo para permitir niveles aceptables de funcionamiento y para ser
mantenido cuando se limita la producción de pastura (durante el invierno o en épocas
de seca). El cordero requiere de 7 – 8 kg de alimento por kg de carne por canal. Para
la finalización de corderos con cereales, mantenidos en confinamiento, una alternativa
es comprar corderos de un tamaño y una condición similar de un número de rebaños
manejados extensivamente (Speedy, 1986; Arbiza y De Lucas, 1996; Lara, 1999).
El destete de los corderos es de 4 a 6 semanas de edad, de manera precoz,
luego se engordan en una forma intensiva, en México, el destete se realiza entre las 8
y las 12 semanas de edad (Arbiza y De Lucas, 1996). La dieta consiste en un cereal
entero con un complemento proteico/energético/mineral, ya que los corderos
destetados de manera precoz tienen una mayor necesidad de proteína, con la finalidad
de obtener una tasa máxima de crecimiento; la utilización del ‘creep feeding’ para
alimentar a los corderos con concentrados altos en energía a libre acceso, hace que se
aproveche su excelente conversión (7-8:1) durante los primeros 60 días de vida (Lara,
1999), la ingestión del alimento por los corderos aumentará de 0.6 a 1.5 kg d-1 durante
el periodo de engorda. Los índices de crecimiento serán entre 250 y 300 g por día y los
corderos deben llegar al peso de matanza de 40 kg en aproximadamente 90 días. Se
requerirá un total de 100 kg aproximadamente de alimento para tomar al cordero del
destete (15 kg) a 40 kg de peso vivo. Se engorda a los corderos en grupos con dietas
basadas en cereales, diseñadas para dar máxima ganancia de peso y mejor conversión
alimenticia (Speedy, 1986; Jones et al. , 1989; Fayez et al. , 1994; Lara, 1999). Los
corderos retirados del criadero hasta el comedero necesitan ser introducidos
lentamente a una ración de concentrados. Por lo general, se les introduce primero a
una dieta de forraje; luego se agrega un 25 % de grano durante unos días, se aumenta
al 50%, luego al 75% y finalmente una ración del 80 al 90 % de concentrado (con forraje
limitado). Alternativamente, se les administra una dieta alta en forraje con grano
administrando por separado, aumentando de 100 g d-1 de grano a 200, 400, 600 y más,
hasta satisfacer el apetito en dos semanas después mientras que se reduce el forraje a
un máximo de 200 g d-1 (Speedy, 1986).
d) Variables productivas.
- Ganancia diaria de peso y consumo voluntario
El crecimiento se define como un incremento en la masa muscular. La masa
incrementa por hiperplasia tempranamente en la vida y después por hipertrofia. La
curva de crecimiento, siendo la masa o trazando el peso acumulado contra la edad, es
sigmoidea y asintótica; hay una fase prepubertal acelerada más una fase de
desaceleración. El peso maduro generalmente es considerado el punto en el cual la
masa muscular alcanza un máximo, mientras que el crecimiento neto es la diferencia
entre la síntesis y la degradación del tejido corporal; ambos son procesos continuos. La
masa corporal está compuesta del producto que se vende más otros componentes de
la canal, el tubo digestivo y sus contenidos y las menudencias (piel, sangre, etc.); así,
el peso del animal no siempre correlaciona bien con la cantidad de producto vendible
(Owens et al. , 1993).
El porcentaje de ganancia de peso se calcula como cambio en el peso durante
un intervalo específico de tiempo. Matemáticamente, el logaritmo natural del peso final
menos el logaritmo natural del peso inicial dividido por el intervalo de tiempo produce el
porcentaje de crecimiento fraccional (Owens et al. , 1993).
En recientes investigaciones se presenta la hipótesis que los rumiantes tienen
una capacidad finita para masticar ya sea comiendo o rumiando, y que el total de
masticaciones no debería exceder alrededor de 16 h d-1. En otros estudios se describió
la importancia de la densidad de partículas en el rumen y sus efectos en el tiempo de
retención en el rumen el cual, a su vez, podría afectar el consumo. Los rumiantes
que son más selectivos, normalmente tienen el volumen ruminal más pequeño (? rskov,
1995).
El consumo voluntario (CV) es el peso ingerido por un animal o grupo de
animales durante un periodo de tiempo en el cual tienen acceso libre al alimento
además es un factor importante con el fin de comprobar que las raciones pueden ser
íntegramente ingeridas por el animal, y para estimar el nivel de producción de acuerdo
con la disponibilidad de alimentos es necesario conocer: (? rskov, 1995; Forbes, 1995)
1) La capacidad de ingestión del animal, un aumento en el consumo de alimentos
provoca un incremento en la razón de pasaje de la ingesta y el paso de materia seca
al rumen se incrementa.
2) La aceptación de los forrajes a utilizar por los animales.
3) La influencia del consumo de concentrados sobre el consumo de forrajes.
Algunas investigaciones realizadas en Francia sobre las medidas de CV de
materia seca permiten medir la capacidad de ingestión de ovinos que reciben raciones
normales y comparar el CV (ingestibilidad) de diferentes forrajes por corderos al final de
su crecimiento. Para eliminar las variaciones de las interacciones en cuanto a consumo
de forraje, se ha transformado el consumo de materia seca en la unidad lastre (UL) que
permite calcular la proporción de forraje y concentrado que debe contener la ración
teniendo en cuenta sus interacciones (INRA, 1989; Jarrige, 1990).
Por otro lado, los movimientos de los compartimentos gástricos determinan la mezcla
adecuada del alimento finalmente ingerido, con los microorganismos del rumen, la regurgitación
y eructación de gas facilitan la absorción en las paredes del rumen y aseguran el pasaje del
alimento de las porciones inferiores del tubo digestivo, ya que el llenado del rumen parece ser
un factor regulador en el mecanismo de la fisiología del CV de los alimentos en los ovinos
(Dearriba, 1988).
El consumo en rumiantes es tá regulado por mecanismos de largo y corto plazo. Los
mecanismos de largo plazo están ajustados a suplir los requerimientos en orden de mantener el
peso corporal del animal. Los mecanismos a corto plazo, dentro de una comida y un día,
regulan la actividad de alimentación con bastante precisión (periodos de ingestión y rumiación).
En este caso el retículorumen tiene una función esencial en la regulación del consumo. Por otro
lado el mecanismo básico del consumo a corto plazo es simplemente mecánico, durante una
comida, particularmente la primer comida del día, el rumen será llenado a su máximo nivel, el
cual luego determinará el fin de la comida. El consumo diario es así determinado en cualquier
etapa fisiológica, por la tasa del material digestible y la tasa de tránsito de material no
digestible (Dulphy y Demarquilly, 1994).
Entre los factores que afectan el pasaje de alimentos, además de la gravedad específica
y el tamaño de las partículas están los siguientes: 1) características físicas de la dieta, alimento
peletizado o molido disminuye el tiempo de retención, 2) rompimiento de las partículas, al
utilizar forraje de baja calidad con un bajo contenido de nitrógeno no proteico se incrementa la
digestibilidad de la fibra en el rumen y se obtiene un aumento en la excreción de partículas del
rumen debido a una disminución en su tamaño. Al aumentar la velocidad de pasaje, disminuye
la digestibilidad del alimento, por el menor tiempo de exposición a la acción de la microflora
ruminal; sin embargo, el mayor consumo que realiza el animal compensa positivamente esta
circunstancia (Dearriba, 1988).
II. Digestibilidad de cereales y concentrados.
a) La digestibilidad en el rumiante.
La digestión en rumiantes es el resultado neto de una secuencia de procesos
que incluye la fermentación de los componentes en la dieta por los microorganismos
presentes en el retículorumen, la hidrólisis ácida y la degradación por enzimas del
animal hospedador en el abomaso e intestino delgado y una segunda fermentación en
el ciego e intestino grueso. El sitio de digestión afecta la naturaleza de los productos
finales absorbidos y el porcentaje de nutrientes perdidos durante la digestión (Van
Soest, 1982; Mertens, 1993; Merchen et al. , 1997).
La digestibilidad de un alimento generalmente se define como la porción que no
es excretada en las heces. La digestibilidad de los forrajes disminuye en raciones que
tienen un alto contenido de carbohidratos de fácil digestión como los almidones, ya que
los microorganismos ruminales los utilizan más fácilmente que carbohidratos más
resistentes como la hemicelulosa o celulosa, escapando éstos a la fermentación o no
siendo fermentados completamente. La mayor digestibilidad se observa cuando la
cantidad de alimento consumido cubre únicamente las necesidades de mantenimiento
tanto en ovinos como en bovinos. La causa por la que se reduce la digestibilidad del
alimento al elevarse el consumo es que aumenta la velocidad de paso del alimento a
través del tubo digestivo, con lo que se reduce el tiempo que está expuesto a la
fermentación y a la acción enzimática, dando por resultado el que se digiera en menor
proporción (Ortega, 1987).
Uno de los principales problemas de cambiar a dietas altas en concentrados es
la incapacidad para medir la cantidad de forraje que consume el animal. La digestión de
la celulosa puede fácilmente inhibirse cuando el animal es alimentado con mucho
concentrado. Si los animales están sometidos únicamente a dietas de mantenimiento,
entonces la digestión de celulosa no se altera si se otorga hasta un 50 % de
concentrado. Los granos de cereales son el mayor componente de dietas usadas para
la producción intensiva de los rumiantes y el nutriente primario es el almidón que
constituye aproximadamente entre el 50 al 80 % del peso del grano. La digestibilidad
del almidón en el rumiante es alta (99 %), pero hay considerable variación en el sitio de
esta digestión. El almidón que escapa de la digestión ruminal, y esto incluye el almidón
de origen microbial, es digerido en el intestino delgado, normalmente en 70 % o más.
La alta tasa de fermentación ruminal del almidón depende del grano, el método de
proceso del cereal y la dieta. Dentro del ecosistema microbiano del rumen, la habilidad
para hidrolizar el almidón está dada principalmente por bacterias, protozoarios
entodinomorfos y algunos hongos. La proporción de bacterias amilolíticas y utilizadoras
de lactato en el rumen se incrementa al agregar un suplemento concentrado a dietas de
forrajes (Nozière y Doreau, 1997).
El tiempo de tránsito es un factor importante que determina la eficiencia de
utilización de una cantidad dada de alimento, en la literatura se pueden encontrar diversos
términos para describir el paso de material ingerido a través del tubo digestivo:
1) Tiempo medio de retención: Tiempo en que se retiene la mitad de la digesta en la
primera porción del tubo gastrointestinal. La ecuación empleada para su medición es
la siguiente
t ½ = (In2)/ - K = .693/ - 3 = .693 T.
Donde :
K es la tasa constante de desaparición.
T es el tiempo de pasaje.
2) Tiempo de recambio : Tiempo requerido para cambiar una cantidad de digesta igual
a la presentada en la porción superior del tracto digestivo.
3) Tiempo de tránsito: Tiempo que tarda la digesta de un alimento en pasar a través
del tubo digestivo o por algún segmento de éste. El flujo fuera del rumen incluyendo
bacterias y algunos residuos del alimento potencialmente digestibles.
4) El término tasa de digestión se refiere a la cantidad de alimento que se
puede digerir por unidad de tiempo y es esencialmente una función de la dieta. La
tasa total de desaparición de alguna fracción de alimento (dC/dt) será igual a la suma
de digestión y la tasa de tránsito, Ks y Kp respectivamente.
DC/dt = C (Ks + Kp)
Sin embargo, la proporción de la materia potencialmente digestible que escapa de la
digestión está dada por la proporción Kp/ (Ks + Kp).
5) Tiempo de retención: Tiempo requerido para cambiar una cantidad (volumen) de
digesta igual a la presentada en el rumen, o bien, es el tiempo promedio que
permanecen las partículas en el rumen (Van Soest, 1982).
Es posible manipular la velocidad de fermentación de los cereales utilizando
diferentes tipos de procesamiento y el nivel de procesamiento óptimo es aquel que
provoca el estado más cercano a la digestibilidad máxima. Para ovinos el
procesamiento óptimo es el de dar granos sin procesar (peletizado), ya que prolonga el
tiempo de rumia y de consumo, provocando un incremento en la producción de saliva.
Como resultado se eleva el pH y ocurre una menor interferencia en la digestión de la
celulosa en el rumen. Con referencia a la fermentación es preferible definir concentrado
como un carbohidrato con bajo o nulo contenido de celulosa. En el cuadro 2, se
muestran algunas características de digestión de varios tipos de dietas con
concentrados y cereales.
b) Análisis químico del alimento.
El valor nutritivo potencial de un alimento puede ser determinado en primera
instancia, por el análisis químico proximal, pero su valor real para el animal sólo se
puede lograr a través de un análisis de las pérdidas inevitables que ocurren durante la
digestión, absorción y metabolismo (Minson, 1982).
Mientras los alimentos han sido divididos convencionalmente en dos categorías -
forrajes y concentrados -, tal división no es realmente una lógica. Es mucho más lógico
clasificar los alimentos de acuerdo a la proporción de MS presente como azúcares
solubles, como el almidón y como distintas formas de ? polímeros unidos,
particularmente celulosa insoluble o paredes celulares de plantas (? rskov, 1989).
Cuadro 2. Características de la digestión de varios tipos de
dieta.
Características Mezcla de cereal/forraje Niveles altos de cereal
Tipo de dieta y condiciones de
alimentación
Moderado o altos niveles de alimentación, especialmente cuando el forraje es de alta calidad
Altos niveles de alimentación especialmente cuando la proporción de forraje es baja
Tipo de fermentación ruminal
Acido propiónico (25-33 % C3) Altas concentraciones de ácido propiónico (> 33 % C3)
Características de fermentación
pH 5.1 – 6-6. Población bacteriana variable, a menudo con gran cantidad de microorganismos productores de ácido propiónico y Lactobacillus. Baja cantidad de protozoarios y Butyrivibrios . Bajas proporciones de metano y digestión de celulosa. Parcial hidrogenación de ácidos grasos poliinsaturados. Eficiencia de la síntesis de PC por célula bacterial alrededor de 13 – 20 g/ 100g de MO aparentemente digerida
pH 5.1- 5.9. Gran cantidad de bacterias productoras de ácido propiónico y ácido láctico, protozoarios ausentes o en baja cantidad. Proporciones muy bajas de producción de metano y digestión de celulosa. Hidrogenación de ácidos grasos poliinsaturados restringida. Eficiencia de la síntesis de P C por célula bacterial alrededor de 13 – 20 g/ 100g de MO aparentemente digerida.
Substratos absorbidos Proporción de energía absorbida como varios ácidos grasos de
La proporción de energía absorbida como ácidos grasos de
cadena corta, con la eficiencia de síntesis microbial pero es a menudo muy baja para la fermentación de ácido butírico y es más baja la proporción de ácido acético. Cantidades significativas de azúcar obtenida del intestino delgado, pero la cantidad varía dependiendo el tipo de almidón en la dieta
cadena corta varía con la eficiencia de síntesis microbial pero quizás sea menos que para otro tipo de fermentación, y la proporción de ácido acético es más baja. La absorción de azúcares en el intestino delgado varía con el tipo de almidón dietario
Thomas y Rook, 1977
c) Técnica in situ para medir la digestibilidad y la desaparición de MS.
La digestibilidad medida in vitro se ha usado para calcular la digestibilidad
aparente de alimentos; sin embargo, esta técnica se limita a describir los efectos
digestivos del tubo intestinal y no permite diferenciar entre lo que se degradado en el
rumen y lo que se digiere postruminal. Esta técnica también se ha usado para evaluar la
cinética de degradación de la fermentación en rumen. Un método más directo para
medir la degradación de un alimento en el rumen es poner una pequeña cantidad de
alimento en una bolsa porosa no degradable y suspenderla en el rumen; ésta es la
técnica in situ o in sacco en bolsas de nylon, dacrón o poliéster para medir la
degradación de un alimento en rumen vía cánula en un rumiante fistulado y mide los
efectos combinados del alimento y el animal. La justificación para usar esta técnica está
basada en el concepto de que las interacciones dinámicas animal-dieta son importantes
y tal vez sea más útil para estudiar la digestión de concentrados (granos) en el rumen
(Udèn y Van Soest, 1984; Church y Pond, 1987; Mertens, 1993; Huntington y Givens,
1995; ? rskov, 1995). Además esta técnica se puede usar para cuantificar las fracciones
no degradables y potencialmente degradables en rumen, así como la tasa de
degradación. Las cinéticas de degradación obtenidas son la resultante de las
correspondientes a los tejidos o constituyentes químicos, los cuales se pueden
caracterizar por su accesibilidad y por su resistencia a la degradación microbiana
(Jarrige, 1990). Este procedimiento no puede ser usado para cuantificar la tasa a la cual
la fracción soluble es degradada (Nocek y English, 1986).
Un modelo matemático para describir el tiempo de degradación para una
muestra individual fue adaptado por ? rskov y McDonald (1979), donde se llevó a cabo
para una serie de incubaciones en un tiempo determinado. Las pérdidas de MS fueron
trazadas contra un tiempo y se ajustó un modelo no lineal a la siguiente ecuación:
p = a + b (1 – e-ct).
Donde:
p = Fracción potencialmente degradable (% de degradación). Es la porción de alimento
que puede desaparecer debido a la digestión dada en un tiempo infinito en un sistema
específico. Esta fracción ha sido descrita como la tasa constante de la cinética de
primer orden. Una suposición primariamente asociada con la cinética de primer orden
es que el pool o fracción en cuestión es homogéneo y que la concentración del sustrato
será degradada como una función lineal del tiempo en el rumen (Nocek y English,
1986).
t = Tiempo de incubación.
a = Y intercepto al tiempo 0. Representa el sustrato soluble y completamente
degradable.
b = La diferencia entre el intercepto (a) y la asíntota. Representa el sustrato insoluble
pero potencialmente degradable, el cual, es degradado por los microorganismos según
la cinética de primer orden.
c = Porcentaje constante en la función a + b
1 – (a + b) = Es la porción no degradable de una muestra.
Las fuentes de variación en esta técnica pueden ser el periodo de incubación, el
procesamiento de lavado post-incubación, sitio de incubación en el rumen, tamaño de la
muestra incubada dentro de la bolsa, la porosidad de la bolsa, acumulación de gas
dentro de la bolsa, los animales, el tipo de dieta, residuos microbianos y componentes
matemáticos (Mertens, 1993; Ortega y Carranco, 1993; Huntington y Givens,
1995; Vanzant et al., 1998). Los resultados obtenidos de la cinética empleando esta
técnica en condiciones estado-no-fijo, quizás sean parciales por el tiempo en que las
muestras fueron colocadas en el rumen, ya que los patrones de fermentación varían
relativamente al tiempo de alimentación del animal (Mertens, 1993).
Una medición de las 48 a 72 h (para componentes de rápida digestión) o de 72 a
96 h (para componentes de lenta digestión) se ha necesitado para establecer un
estimado certero del potencial de extensión de digestión. Tres o más tiempos de
fermentación que frenan el punto de inflexión son necesarios para establecer la curva
de la línea de digestión y estimar con precisión la tasa fraccional de digestión (Mertens,
1993).
d) Factores que afectan las variables de fermentación ruminal.
- AGV’s
Las dietas ricas en concentrados o cereales distribuidas ad libitum con un
mínimo de forraje, son ingeridas rápidamente, por lo que aportan en un tiempo muy
corto una cantidad importante de almidón, que es rápidamente fermentable en el
rumen, favoreciendo la formación de ácido propiónico (más del 30%) y menos
cantidad de ácido acético y butírico, contrario a lo que ocurriría con dietas a partir de
forraje (Thomas y Rook, 1977; Dearriba, 1988; INRA, 1989).
Cuando la fermentación es caracterizada por una alta proporción molar de ácido
propiónico el grado de digestión ruminal tiende a ser deprimido e incrementa la
digestión en el intestino (Thomas y Rook, 1977). Normalmente el ácido propiónico es
metabolizado en el hígado, apareciendo muy poca cantidad en la circulación periférica.
En los corderos pueden presentarse problemas cuando la proporción de ácido
propiónico es mas alta de lo normal, superando la capacidad del hígado para
metabolizarlo; como consecuencia, tanto el ácido propiónico como su intermediario, el
ácido metilmalónico, aparecen en sangre periférica. De este modo, se interfiere la
síntesis normal de grasa y se forma una gran cantidad de ácidos grasos de número
impar de átomos de carbono así como una elevada proporción de ácidos grasos de
cadena ramificada, determinando que la grasa del cordero sea blanda, inadecuada e
indeseable para el comercio de la carne (Fayez et al. , 1994).
- pH, ácido láctico y acidosis
La ingestión de grandes cantidades de alimentos ricos en carbohidratos
susceptibles de fermentación, provoca una enfermedad denominada acidosis, la cual
se define como una disminución de los álcalis (bases) en los fluidos del cuerpo relativo
al contenido de ácido, ion hidrógeno (McAllister et al. , 1990; Owens et al. , 1998).
Etiología de la acidosis (Figura 1)
I. Concentración y conversión del almidón a glucosa.
La fragmentación del almidón a glucosa varía dependiendo de la fuente del
grano, el proceso del grano y el tipo de almidón. Los tratamientos por calor y presión, la
reducción en el tamaño de partícula y la alta humedad de almacenaje del grano
incrementa la disponibilidad del almidón.
La glucosa es liberada de los gránulos del almidón por cepas específicas de
microorganismos que atacan las partículas del grano. La presencia de glucosa libre en
el rumen (su concentración normal en rumen es baja) puede tener por lo menos tres
efectos adversos: primero, las bacterias ruminales que normalmente no son
competitivas pueden crecer rápidamente cuando son abastecidas con grandes
cantidades de glucosa, como el Streptococcus bovis, bacteria gram positiva, causante
de la producción de grandes cantidades de ácido láctico, excediendo de100 mM (Styler,
1976; Wiryawan y Brooker, 1995; Owens et al. , 1998). Segundo, otros
microorganismos oportunistas, incluyendo coliformes y microbios aminoácidos
descarboxilados, pueden crecer en el rumen y producir durante la lisis, liberación de
endotoxinas o amidas (ejemplo histamina) cuando la glucosa es realmente disponible.
Tercero, la glucosa liberada del almidón incrementa la osmolalidad del contenido
ruminal. Un incremento en la osmolalidad exacerba la acumulación de ácido dentro de
rumen con la inhibición en la absorción de AGV’s. Para contrarrestar estos efectos se
puede modular el consumo de almidón o el empleo de forrajes en la dieta que
incrementan el tiempo de masticación y disminuyen el tamaño de las partículas del
grano dentro del rumen y así incrementan el porcentaje de fermentación, un incremento
en la entrada de amortiguadores de la saliva por un gran tiempo de masticación o de
rumia, neutraliza y diluye el ácido ruminal (Owens et al. , 1998)
Figura 1. Reacción en cadena de la acidosis en rumiantes (Owens et al. , 1998)
Grano(almidón) Protozoarios FACTORES QUE PUEDEN Glucosa ALTERAR LA INCIDENCIA
DE ACIDOSIS
0 Osm Piruvato Acido láctico (D y L)
pH AGVs
Acidos Absorbidos pH
Osm AGV D-Lactato
CO2 y H2O Excreción
II. Producción de AGV’s y producción y utilización de lactato.
Los microorganismos ruminales y del ensilado producen dos isómeros de lactato,
la forma D+ y L-. La forma L- puede ser fácilmente metabolizada por el tejido hepático y
del corazón; el D+ lactato, normalmente del 30 al 38 % del total de lactato hallado en el
rumen, no es producido por el tejido de mamíferos. El D+ y los AGV’s están
involucrados con la acidosis y otros productos microbianos, incluyendo etanol, metanol,
histamina, tiramina y endotoxina a menudo son identificados durante la acidosis y
pueden ejercer efectos sistémicos. La conversión de piruvato a AGV’s presenta
múltiples pasos y genera aproximadamente la mitad del ATP para el crecimiento
microbiano en el rumen, la otra mitad es derivada de la conversión de glucosa a
piruvato. Normalmente los AGV’s no se acumulan en suficientes concentraciones en el
rumen hasta reducir el pH drásticamente. Sin embargo, cuando la proporción del ácido
producido excede la proporción del ácido absorbido debido a su rápida producción,
inhiben la absorción o se reduce la dilución, los AGV’s se acumulan en altas
concentraciones (Dawson y Allison, 1988; Owens et al. , 1998).
III. Control de la producción de lactato
La inoculación de microorganismos utilizadores de lactato que pueden tolerar un
pH bajo, es utilizada para prevenir la acumulación de ácido. La inoculación repetida
con Megasphaera elsdenii, Lactobacillus acidophilus y tres especies presentes de
microbios activados en el rumen son probados para aumentar la utilización de lactato.
El uso de ácidos dicarboxílicos como aspartato, fumarato y malato estimulan la
utilización de lactato por la bacteria ruminal Selenomonas ruminantium , si se reducen
los equivalentes (H2) acumulados en el medio, la bacteria S. ruminantium lactato
deshidrogenasa no puede convertir lactato a piruvato. Por tanto, la bacteria es incapaz
de fermentar lactato en la presencia de H2 pero puede fermentar aspartato, fumarato y
malato en la presencia de H2 apoyando la sugerencia que el malato (ácido orgánico)
puede proveer un electrón libre para H2 que permite incrementar la utilización de lactato
por esta bacteria. (Martín, 1998; Owens et al. , 1998).
IV. Los protozoarios en la acidosis.
Varias especies de protozoarios ciliados del rumen producen más lactato y
menos acetato o butirato cuando el suplemento de carbohidratos es abundante.
Además de la regulación debida a los cambios en la velocidad de crecimiento de los
microorganismos en rumen, el pH bajo en el medio ruminal también sirve para cambiar
el metabolismo de Selenomonas bovis hacia lactato por alteración de la regulación
celular de lactato deshidrogenasa. En las células microbianas la producción de lactato
es ventajosa cuando el sustrato está en exceso, porque a semejantes tiempos de
oxidación de la reducción de NAD y la protección de la acumulación del exceso de
ácido (iones H+) dentro de la célula son particularmente importantes. Los protozoarios
ruminales tienen la capacidad de asimilar almidón y azúcares solubles y almacenar esa
energía dentro de la célula como amilopectina. Este proceso tiene un valor de
supervivencia para los microorganismos y además permite al metabolismo continuar
cuando los substratos han sido reducidos. Este proceso es también importante para el
rumiante porque la rápida asimilación del almacenamiento como amilopectina por los
protozoarios puede ayudar a “estabilizar” la velocidad de fermentación de carbohidratos
de los alimentos y puede así ser protección contra la formación masiva de ácido con el
cual está asociada la acidosis (Dawson y Allison, 1988; Preston y Leng, 1989).
V. Depresión del pH ruminal.
Cuando el pH disminuye a 5.0 durante la acidosis, la ionización de ácidos
incrementa ligeramente, pero al aumentar el lactato incrementa la concentración del ion
hidrógeno. El lactato deprime el pH más drásticamente que cualquier otra cantidad
similar de ácidos ruminales porque su pK (punto de máxima amortiguación) es
considerablemente más bajo (3.1) que los AGV’s producidos en el rumen (promedio pK
4.8). Con un pH ácido la presión osmótica se incrementa por la presencia de glucosa y
la ionización de ácidos, esta osmolaridad del contenido ruminal reduce la proporción de
la absorción de ácidos. La acidez aumenta la actividad de la enzima lactato
deshidrogenasa incrementando la conversión de piruvato a lactato y complicando la
recuperación de la acidosis (Dawson y Allison, 1988; Owens et al. , 1998).
VI. Control del pH ruminal.
Una reducción en la proporción de AGV’s absorbidos causa una baja en el pH
ruminal por dos razones: la acumulación ruminal de AGV’s y la disminución en la
entrada de bicarbonato al torrente sanguíneo. Aproximadamente la mitad del
bicarbonato que entra al rumen viene de la saliva, durante la comida y la rumia, la otra
mitad entra al rumen por el intercambio de ácidos ionizados al ser absorbidos. En
adición el dióxido de carbono produce durante la fermentación fluidos ruminales
saturados e intercambios con el pool de bicarbonato del rumen (Owens et al. , 1998).
VII. Osmolaridad ruminal.
Con dietas ricas en forraje los rangos de osmolaridad ruminal normalmente van
de 240 a 265 mOsm L-1 y las dietas ricas en concentrado de 280 a 300 mOsm L-1. Los
minerales, AGV’s, lactato y glucosa son principalmente los solutos en el fluido ruminal.
En sangre, la proteína disuelta contribuye subs tancialmente a la presión osmótica que
normalmente va de 285 a 310 mOsm. En condiciones de acidosis la osmolalidad
ruminal llega a 515 mOsm. Cuando la osmolalidad ruminal es más grande que la de
sangre, el agua de la sangre es atraída rápidamente al interior de la pared ruminal. El
daño causado a la pared ruminal o del intestino delgado debida a la alta presión
osmótica es detectado más tarde como sitios de abscesos. La elevación de la presión
osmótica en el rumen es percibida por la pared del retículorumen lo que inhibe el
consumo de alimento, además de inhibir la digestión bacteriana de fibras y almidones
causando que el fluido ruminal se estanque (Owens et al. , 1998).
La acidosis se caracteriza por indigestión, estasis del rumen, rumenitis aguda,
úlceras abomasales, deshidratación, toxemia, falta de coordinación, movimientos
musculares involuntarios, colapso y, a menudo muerte (Blood y Radostits, 1986; Aslan
et al. , 1995); Por otra parte en recientes estudios indicaron que los cambios clínicos
bioquímicos en borregos con acidosis fueron atribuidos principalmente a lactacidemia,
disfunción hepática y renal y la gravedad máxima fue entre 12 y 24 horas de haber
ingerido el grano (Wiryawan y Brooker, 1995; Patra et al. , 1996). El pH del rumen
desciende a 5 o menos, lo que destruye los protozoarios, microorganismos celulolíticos
y microorganismos utilizadores de lactato y menoscaba la motilidad del rumen. La
reducción del pH permite que los lactobacilos utilicen carbohidratos y produzcan
cantidades excesivas de ácido láctico. La superposición de ácido láctico y su sal lactato,
sobre los solutos existentes en el líquido ruminal, causa una elevación sustancial en la
presión osmótica, lo que atrae líquido al interior del rumen y causa deshidratación, por
otra parte cuando el pH ruminal es bajo el dióxido de carbono pasa a ser gaseoso y se
elimina por el eructo (Styler, 1976; Preston, 1981).
La cantidad de alimento requerida para causar la muerte por acidosis en
rumiantes varía y está influenciado por varios factores: la especie animal (rumiantes), el
tipo de dieta, la cantidad de alimentos que los animales están acostumbrados a comer y
la preexistencia de población microbiana intestinal. Las diferencias individuales de los
animales en cuanto a cantidad de salivación, ingesta, motilidad intestinal, porcentaje de
alimento consumido y la habilidad de excreta o el de usar grandes cantidades de
componentes potencialmente tóxicos, son factores que contribuyen a esta variabilidad.
Por ejemplo, con base al peso corporal los borregos pueden consumir más alimento
concentrado sin causar problemas de acidosis que en bovinos (Styler, 1976).
- Amoníaco (NH3).
La concentración de amonio en el rumen varía considerablemente con el
alimento y después de la alimentación el intervalo está alrededor de 5 hasta 50 mg de
NH3N 100 ml-1 de fluido ruminal. El amonio es rápidamente formado en el rumen por
desaminación de aminoácidos; los productos de desaminación son dióxido de carbono
(CO2) y AGV’s. La desaminación es probablemente la principal fuente de las cadenas
ramificadas de AGV’s requeridos como factores de crecimiento para algunas bacterias.
También se forma de la urea la cual entra al rumen por la saliva o por difusión a través
de la pared ruminal, y por otros componentes tales como las purinas las cuales pueden
ser incluidas en el alimento (Churchill, 1971, Preston y Leng, 1989). La cantidad de
nitrógeno (N) alimenticio que abandona el rumen está determinado por el N total de la
dieta, la tasa de fermentación y el tiempo de residencia en el rumen. El NH3 ruminal se
pierde del líquido ruminal por la incorporación en las células microbiales que salen del
rumen, la absorción a través de la pared ruminal y la salida fuera del rumen en el líquido
ruminal. La cantidad de NH3 que fluye fuera del rumen en el líquido ruminal es
relativamente pequeña y, por tanto, el NH3 producido en el rumen que no se incorpora
en los microorganismos se absorbe principalmente a través de la pared ruminal
(Preston y Leng, 1989).
Las proteínas son degradadas en el rumen por la acción de las proteasas de
origen microbiano. No toda la población microbiana posee exopeptidasa y aunque las
enzimas proteolíticas son extracelulares, hay una pequeña actividad proteolítica en el
fluido ruminal. Los péptidos liberados por la actividad proteasa son además
catabolizados para producir aminoácidos y NH3 (Buttery, 1977).
- Metano (CH4).
Se ha estimado que la población de rumiantes en el mundo produce 77.000.000 t
de metano anualmente, el cual constituye cerca del 15% del total del metano
atmosférico emitido. Los rumiantes producen cerca del 97% del metano generado por
los animales domésticos y casi 75% de esta cantidad viene de los bovinos. Cuando los
rumiantes son alimentados a libre acceso con dietas ricas en almidón o con una sencilla
dosis de un carbohidrato soluble, como la glucosa, tienden a exhibir un incremento en la
producción de propionato, baja la producción de metano y disminuye la proporción
acetato/propionato además, el menor pH puede inhibir las bacterias metanogénicas
(McAllister et al. , 1996). Entre 6 y 8 % de la energía del alimento de rumiantes es
convertida a metano y no es útil para el animal. Se ha argumentado que si la
producción de metano puede ser inhibida específicamente, la fermentación del rumen
podría ser cambiada eficientemente. El metano es producto del CO2, H2 metabólico y el
formato (otros posibles precursores, de menor importancia, son el metanol formado en
la degradación de la pectina, y el acetato), y su manipulación puede ser efectiva, si el
H2 rescatado de la metanogénesis se usa en la formación de productos que luego
pueden ser usados por el rumiante; tal es el caso de los inhibidores de la producción
de metano, los cuales son divididos en dos grupos: aceptores alternativos de hidrógeno
e inhibidores específicos sobre algunos productos de la metanogénesis (Czerkawski y
Breckenridge, 1975; Dearriba, 1988; McAllister et al. , 1996). La principal vía de
excreción del metano producido en el rumen es el eructo, mientras que el metano
producido en el tubo digestivo inferior es excretado través de los pulmones y de las
heces (Dearriba, 1988).
e) Manipulación de la fermentación ruminal y la producción en rumiantes.
El rumen es esencialmente una cámara de fermentación conteniendo cerca de
1010 bacterias y 105-106 de protozoarios ciliados por ml, con un pequeño número de
hongos anaerobios. El desarrollo de una población microbiana funcional en el intestino
del rumiante recién nacido facilita no solo la digestión de fibra por el hospedador sino
también ayuda a proteger al intestino de infecciones causadas por microorganismos
patógenos. La ingestión de alimento sólido por el animal marca el segundo estado para
el establecimiento de una flora en el intestino de rumiantes jóvenes, con el desarrollo de
una fermentación ruminal.
Los productos finales formados durante la fermentación consisten casi
exclusivamente de AGV’s, CH4, CO2 y NH3. La energía (ATP) es sintetizada durante la
oxidación principalmente de substratos vinculados a la fosforilación, pero también
operan sistemas anaeróbicos de transporte de protones o electrones. Aparte de la
cinética y la energía osmótica requerida, la energía producida es principalmente usada
en la síntesis de constituyentes celulares (anabolismo), para el mantenimiento de
células individuales y poblaciones y para el incremento de biomasa, conocida como
"crecimiento microbiano”. Originalmente ésta fue la cantidad de energía producida
durante la degradación del substrato (catabolismo). La manipulación de la fermentación
ruminal puede ser considerada como un proceso de optimización, por lo que las
condiciones óptimas son buscadas por el aumento y/o disminución de los procesos de
fermentación dependiendo de factores como la clase y el nivel de alimentación y la
producción animal. Un ejemplo de aumento en los procesos de fermentación, es la
producción de proteína microbiana ruminal y la degradación de fibra cruda. La síntesis
de proteína microbial puede ser estimulada incrementando la eficiencia de producción o
incrementando la cantidad de materia orgánica (MO) fermentada en el rumen. Los
procesos que deberían ser disminuidos son la producción de CH4, la degradación de la
fracción de proteína verdadera, la biohidrogenación de ácidos grasos no saturados y, la
fermentación de almidón (Van Nevel y Demeyer, 1988).
Los sitios más importantes para la posible modificación del metabolismo del
rumen se indican en la figura 2. La primera posibilidad para alterar la fermentación del
rumen es sobre el carbohidrato estructural (fibra cruda, 1) o por la protección de la
proteína de la dieta contra la degradación microbiana en el rumen (2, 3). Tratamientos
químicos (NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH3 y ozono) o físicos (molido, vapor o alta presión)
pueden incrementar la degradabilidad de fibra cruda en el rumen. Estos tratamientos
también pueden alterar la proporción de AGV’s formados en el rumen cuando se
incrementa la tasa de fermentación (Van Nevel y Demeyer, 1988).
La proteína del alimento puede ser protegida contra el ataque microbiano con
tratamientos como aldehídos o taninos o por el uso de inhibidores de la proteasa o
desaminasa. Otra intervención más directa es sobre el nivel microbiano (4), donde el
patrón de fermentación es alterado a través de la acción de ciertos componentes en los
microbios (Van Nevel y Demeyer, 1988)
El crecimiento neto microbiano (5) puede también ser modificado por numerosos
factores como los aditivos (ionóforos y cultivos microbianos), el tiempo de residencia de
los microorganismos en el rumen, la eliminación de protozoarios, la adición de factores
del crecimiento y la prevención de una fermentación tipo láctico (Van Nevel y Demeyer,
1988).
La disminución del porcentaje de liberación de NH3 de fuentes de nitrógeno no
protéico (NNP, 6) previene la toxicidad por NH3 y, al mismo tiempo, una mejor unión
entre la fermentación de carbohidratos (producción de ATP) y la utilización de NH3
obtenido de la síntesis de proteína microbiana (Van Nevel y Demeyer, 1988).
Figura 2. Principales sitos para la manipulación de la fermentación ruminal (Van Nevel y Demeyer, 1988).
6
1 2 Proteólisis
Monómeros Aminoácidos
3
5
4
4
a: Milimoles por gramo de monómero (AGV).
b: Porción relativa de ácido acético (A), propiónico (P), isobutírico (iB), butírico (B), isovalérico (iV) y valérico (V).
c: Acidos excluidos 2-metilbutírico.
d: Gramos de nitrógeno incorporado por kg de MO fermentada en el rumen.
e: 1, 2, 3, 4, 5 y 6 sitios de modificación.
Carbohidratos,
estructurales
y no estructurales
Proteína Nitrógeno no
protéico
(NNP)
NH3
Microb. NH3 + ATP Crecimiento
(23gN:/kgMOf)d
AGV: 6.9 a
A: 0.60 b
P: 0.25 B: 0.15
CO2 + 4H2 CH4: 17a
AGV: 6.1 a.c
A: 0.40 b
P+ iB: 0.28
B: 0.12 IV: 0.13 V: 0.07
CH4: 1.0a
NH3 + ATP
Crecimiento
microbiano (16 g Ni/ kg MOf)a
III. Los cultivos microbianos en dietas para rumiantes.
a) Antecedentes.
El conocimiento de los efectos benéficos de algunas de las bacterias de la flora
intestinal se inicia con los trabajos de Metchnikoff en 1908, quien atribuía la longevidad
de un grupo de búlgaros a su consumo de productos lácteos fermentados, dando la
importancia del lactobacilo en la flora intestinal. Desde entonces, diversos autores han
investigado las distintas funciones de los microorganismos del tubo digestivo, pero
algunas de sus acciones todavía no están bien precisadas. Por otra parte, una vez
comprobado que algunas bacterias intestinales, adicionadas al pienso o al agua de
bebida, determinaban una respuesta favorable en producción animal, se intentó
enmarcarlas en un grupo específico; sin embargo, la propia heterogeneidad de los
microorganismos experimentados no facilitó este propósito. De igual forma, no se ha
resuelto una denominación técnica específica que permitiera su diferenciación de otros
aditivos o sustancias no biológicas, que tienen efectos estimulantes en la producción
animal. En 1965, Lilley y Stillwel, fueron los primeros en emplear el término de
“probiótico”, significando “para la vida”; quienes lo describían como sustancias
secretadas por un microorganismo el cual estimulaba el crecimiento de otro (Fuller,
1992).
La idea, que en su etimología parecía adecuada, no era, sin embargo, totalmente
correcta. Probióticos son todas las sustancias de carácter nutritivo, por ejemplo, y no
sólo determinados microorganismos. Incluso los antibióticos gozan de esa duplicidad
antagónica de acción probiótica y antibiótica, según la especie animal. El concepto de
aditivo biológico no parece tampoco reflejar con exactitud cuanto de específico y
diferencial tiene este grupo de microorganismos, cuyos efectos enzimáticos son muy
distintos de los que corresponden a su acción antagónica microbiana.
Actualmente la AFIA1 y la FDA2 han nombrado a los probióticos como
microorganismos para alimentación directa (MAD), en inglés Direct-fed microbials
(DFMs), y los definen como “una fuente de microorganismos vivos (viables)
naturalmente presentes (Kung, 1999).
La infraestructura, la falta de experiencia de los trabajadores y el manejo
tradicional del ganado obstaculizan la aplicación correcta de los cultivos microbianos al
adicionarse a una dieta alta en concentrados a rumiantes, cuyo uso no es complicado y
solo requiere de constancia y limpieza (Chauvet et al. , 1992).
Algunos objetivos potenciales en la aplicación de la biotecnología en los
microorganismos ruminales son: aumentar la actividad celulolítica, introducción de la
capacidad para romper los complejos lignina y hemicelulosa, reducción en la
producción de CH4, reducción de la actividad proteolítica y desaminasa, incrementar la
actividad de biuretasa, incrementar la producción microbial de aminoácidos específicos
y la introducción de la capacidad de fijación por nitrógeno (Armstrong, 1988). La
manipulación directa de la fermentación ruminal por medios biotecnológicos ha sido
muy limitada por unos pocos componentes antimicrobianos y algunos microorganismos
que pueden ser adicionados al alimento, los métodos presentes para esta manipulación
incluyen a los ionóforos, antibióticos y los MAD en la dieta (Wallace, 1996).
b) Cultivos bacterianos.
- Características
La bacteria es una fuente potencial de proteína y dentro de sus ventajas se
encuentran las siguientes:
________________________________________
1. American Feed Industry Association.
2. Food and Drug Administration.
1. Su crecimiento es muy rápido con temperaturas óptimas y en otras condiciones de
cultivo.
2. El contenido de proteína de la bacteria varía de 47 a 87 % de MS en diferentes
especies.
3. Proteína bacteriana contiene mas metionina, triptofano y cistina que la proteína de
los hongos (Dabbah, 1970).
4. Las membranas de la célula bacteriana son de más fácil desintegración.
Muchos tipos de bacterias utilizan hidrocarburos saturados en la producción
industrial de ácidos grasos, ceras y grasas, ácido glutámico, ácido dipicolínico, ácido
salicílico y cultivos microbianos; otras bacterias pueden metabolizar CH4. En todos los
casos, la producción de células es alta y pueden ser usadas como una fuente de
proteína alimenticia (Dabbah, 1970; Fuller, 1992).
La FDA y la AAFCO (Association of American Feed Control Officials) han
publicado una lista de microorganismos catalogados como GRAS ó Generalmente
Reconocidos como Seguros, siendo estos los únicos que deben ser utilizados en la
fabricación de productos microbianos (Cuadro 3). Inicialmente los MAD se
seleccionaban empíricamente, sin embargo, en la actualidad son varios los criterios
para su selección y producción como: la especie animal, su estado fisiológico, el tipo de
dieta, la factibilidad tecnológica, la naturaleza y aceptación del producto MAD y de los
productos de origen animal, el tipo de sustrato o medio de cultivo para su producción, la
presencia de otros aditivos en la dieta que causan modificaciones genéticas.
Lactobacillus plantarum (Lp) es una cepa frecuentemente usada en inoculantes y
es de considerable interés la manipulación genética de esta bacteria para mejorar el
perfil de fermentación, con particular interés en la construcción de cepas recombinantes
con la capacidad de secretar una celulasa extracelular y producir lactolina; no es un
anaerobio estricto, por lo que su capacidad para crecer aeróbicamente es el elegido
contra la gran mayoría de los anaerobios obligados presentes en el rumen (Fox, 1988;
Sharp et al. , 1994). La Inclusión de cultivos de lactobacilos en la dieta puede prolongar
la retención de protozoarios en el rumen, atenuar la fermentación y producción del
lactato ruminal y ayudar a mantener un alto pH ruminal (entre 6 y 7).
Cuadro 3. Microorganismos que se pueden utilizar en alimentos
balanceados para ganado, para crear MAD.
FUENTES MAD. Aspergillus niger Bifidobacterium infantis Lactobacillus reuteri Aspergillus oryzae Bifidobacterium longum Leuconostoc mesenteroides Bacillus coagulans Bifidobacterium thermophilum Pediococcus acidilactici Bacillus lentus Lactobacillus acidophilus Pediococcus cerevisiae (damnosus) Bacillus licheniformis Lactobacillus brevis Propionibacterium freudenreichii Bacillus pumilus Lactobacillus bulgaricus Propionibacterium shermanii Bacillus subtilis Lactobacillus casei Saccharomyces cerevisiae Bacteroides amylophilus Lactobacillus cellobiosus Streptococcus cremoris Bacteroides capillosus Lactobacillus curvatus Streptococcus diacetilactis Bacteroides ruminicola Lactobacillus delbrueckii Streptococcus faecium Bacteroides suis Lactobacillus fermentum Streptococcus intermedius Bifidobacterium adolescentis Lactobacillus helvecticus Streptococcus lactis Bifidobacterium animalis Lactobacillus lactis Streptococcus thermophilus Bifidobacterium bifidum Lactobacillus plantarum Penicillum roqueforti
Kautz y Arens 1998
Sharp et al. (1994) inocularon cepas recombinantes y na tivas de Lp en el rumen
de un borrego y la supervivencia de las bacterias ácido lácticas (BAL) fue determinada
por selección; los resultados demostraron que tanto las bacterias recombinantes como
las silvestres de las cepas de Lp desaparecieron rápidamente del rumen y 24 h
después de la inoculación no se detectó BAL. En contraste, el número de S.
ruminantium permaneció constante, sugiriendo que la disminución de BAL no fue una
flexión en la muerte general de microorganismos ruminales. Hay varios mecanismos
potenciales que causan rápida pérdida de BAL en el fluido ruminal, los cuales incluyen
la predación por protozoarios y bacteriocinas las cuales atacan a BAL y bacteriófagos.
Al inocular S. ruminantium (concentración de 108 unidades formadoras de
colonias (ufc), de la subespecie lactilytica, cepa JDB201) en borregos alimentados con
dietas altas en concentrados, no hubo presencia de lactato y el pH se estabilizó a 6.3 –
6.5 a las 24 h postinoculación (Wiryawan y Brooker, 1995). El Lactobacillus acidophilus
mejora la producción de leche (Jaquette et al. , 1988; Ware et al. , 1988), y produce
varios tipos de antibióticos como la acidofilina, lactocidina y acidolina (Fox, 1988); sin
embargo, Copelana et al. (1994) no encontraron efectos en el consumo, ganancia
diaria y en la eficiencia alimenticia en borregos en crecimiento cuando se incluyó una
dieta con una cepa de L. acidophilus BT1386. La adición de cultivos de lactobacilos en
la dieta puede prolongar la retención ruminal de protozoarios, atenuar la fermentación y
la producción ruminal de lactato y ayudar a mantener un pH ruminal entre 6.3 a 7.5
(Owens et al. , 1998).
Otra bacteria usada en la fermentación ruminal in vitro es la Propionibacteria
shermanii (Ps) la cual utiliza lactato y glucosa para producir propionato, acetato y CO2.
Kung et al. (1994) utilizaron varias dietas y dosis de Ps y encontraron que en la dieta de
carbohidratos de fácil fermentación, la dosis de Ps a 1X 109 ufc ml-1, redujo la
acumulación de lactato (23 mM) relativo a los cultivos de bacterias ruminales sin tratar
(48 mM) después de 10 h de fermentación y se incrementó la producción de propionato
Los MAD se han utilizado para desplazar microorganismos enterotoxigénicos
como Escherichia coli de la pared intestinal, y para promover una población bacteriana
saludable la cual excluye coliformes del intestino ya que algunas cepas poseen
actividad bactericida, como por ejemplo los lactobacilos, los cuales pueden producir
peróxido de hidrógeno in vitro (Reiter et al. , 1980; Fox, 1988; Wallace y Newbold,
1992).También producen ácidos orgánicos como el acético y el láctico, los cuales
inhiben el crecimiento de microorganismos patógenos Gram (-) (Fox, 1988).
c) Cultivos fúngicos y de levadura.
- Características
Los hongos son organismos multicelulares, aerobios, capaces de crecer en un
amplio intervalo de pH, presión osmótica, temperatura, y con diferentes substratos
como salvado de trigo, rastrojo de maíz, paja de avena, bagazo de caña, yuca, pulpa de
café, pasta de coco, flor de cempasúchil, etcétera (Dabbah, 1970; Tapia et al. , 1991;
Flores et al. , 1995; Montiel, 1998); son ricos en vitamina B y el contenido de proteína
varía de 30 a 60 %. El modo de acción de los cultivos fúngicos en la producción en
rumiantes se muestra en la figura 3.
Figura 3. Esquema alternativo de investigación que muestra el modo primario de acción de los aditivos
fúngicos, Putman y Schwab (1994).
Mejora productividad
Incrementa consumo alimento
Incrementa el % de celulólisis Incrementa el flujo de proteína microbiana
Disminuye la producción de lactato Cambios en proporciones de AGV
Estimulación de los microorganismos ruminales
Altera metanogénesis Mejora la estabilidad del pH
Remueve moléculas tóxicas Secuestro de oligosacáridos ¿?
Producción metabólica de nutrientes
o cofactores in vivo.¿?
Cultivo de levadura
Las levaduras son hongos unicelulares, que no forman micelio; son células
ovoides o elípticas, no mótiles, generalmente crecen en temperaturas de 25 a 40 0C,
pueden tolerar alta acidez (pH 3.5) y están adaptadas a nichos con un alto contenido de
azúcar. Las especies más comúnmente usadas en la alimentación son Torulopsis utilis
(levadura de torula), Saccharomyces cerevisiae (SC) y Saccharomyces fragilis; el
contenido promedio de proteína es del 50 % (Dabbah, 1970; Wallace, 1996).
- Elaboración
1. Sustrato.
La fermentación en sustrato sólido (FSS) es un tipo de cultivo en donde se crea
un microorganismo sobre la superficie o en el interior de una partícula porosa sólida y
esta partícula puede ser asimilable o inerte. El agua está ligada al interior de la matriz
porosa y no se observan fenómenos macroscópicos de drenaje entre las partículas, sin
embargo el cultivo sólido es un sistema complejo en virtud de que la interrelación
ambiente-sustrato –microorganismo tiene diversas limitaciones físicas y como
consecuencia se presenta gradientes de temperatura, pH, humedad, etc., (Cuadro 4)
que afectan de forma crítica al proceso fermentativo (Mudgett, 1986; Hernández,
1990). En la FSS el medio de cultivo es relativamente simple y consta del material
seleccionado con el contenido de humedad adecuado y algún otro componente si es
necesario (Mudgett, 1986; Trejo, 1986). Los substratos sólidos quizás sean vistos como
una mezcla de gas-líquido-sólido en la cual una fase acuosa está inmediatamente
asociada con superficies sólidas en varios estados de sorbción y está en contacto con
una fase de gas continua con el gas externo del medio ambiente; la fase sólida provee
una fuente rica y compleja de nutrientes, los cuales quizás sean completos o
incompletos con respecto a los requerimientos nutricionales del organismo que será
cultivado y también provee una mezcla de substratos de alto peso molecular como
componentes de carbono, los cuales quizá impliquen mecanismos de inducción,
inhibición o represión en el metabolismo microbiano (Mudgett, 1986).
Cuadro 4. Condiciones óptimas de crecimiento de Penicillum
roqueforti y Lactobacillus plantarum.
Condiciones Penicillum roqueforti Lactobacillus plantarum
pH 6 – 7 6 - 7
% Humedad 70 % 60 – 80 %
Temperatura 37º C 37º C
Tiempo de incubación 20 horas 24 horas
Hernández, 1990
Para entender esta dinámica es necesario saber qué tipo de sustrato se va a
utilizar. Los residuos agroindustriales tienen una función importante como fuente de
biomasa para rumiantes en los países en vía de desarrollo, pero su primera limitación
para una utilización eficiente es el desequilibrio de sus nutrientes, donde la baja
digestibilidad es el factor que finalmente fija el tope superior de producción; por tanto, el
objetivo principal sería aumentar la digestibilidad a través de tratamientos, o mejorar la
capacidad de los microorganismos del rumen para degradarlo. El mayor componente de
los residuos agroindustriales son los polisacáridos de la pared celular, como
hemicelulosa y celulosa . Los polisacáridos constituyen entre el 40 y 70 % del peso
seco de los residuos de la planta variando con la madurez cuando ésta es cosechada.
Esta fermentación se realiza utilizando distintos substratos agrícolas poco utilizados
(pulpa de café, bagazo de caña, pasta de coco, yuca, centeno, flor de cempasúchil;
desechos cítricos, entre otros) (Tapia et al. , 1991; Campos et al. , 1995; Flores et al. ,
1995; Montiel, 1998; Cortéz y Velázquez, 1999).
2. Proceso.
Se lleva a cabo una FSS del residuo agroindustrial por el hongo. Aunque el
crecimiento del hongo es inicialmente desencadenado por la disponibilidad de sacáridos
solubles, el ataque enzimático a la lignina es la llave para la degradación parcial del
residuo. Los residuos son colectados sólo una o dos veces al año y pueden ser
acumulados en fermentadores de plástico para ser esterilizados e inoculados como es
deseado; los géneros más empleados han sido Fusarium, Rhizopus, Aspergillus
oryzae, Aspergillus niger, Trichoderma y algunas especies de Penicillum (Dabbah,
1970; Hrubant, 1985; Tapia y Herrera-Saldaña, 1989; Cortéz y Velázquez, 1999; Pera et
al. , 1999).
3. Producto.
El residuo fúngico fermentado, mezcla micelio, es el producto. La biomasa
producida puede ser secada para producir polvo o gránulos, o puede ser usada fresca
como suplemento para productos alimenticios. El polvo secado tiene un contenido de
proteína del 50% con un valor biológico de cerca de 75% y un valor neto de proteína
utilizable del 70% y la digestibilidad y utilización de lisina es también alto (Koloman,
1990). Algunas enzimas, como las quitinasas y las gluconasas se han hallado activas
en el crecimiento del micelio (Pera et al. , 1999).
Los cultivos de levadura viva (SC) crecen mejor en extracto agar maltosa y
requieren incubación bajo condiciones aerobias para optimizar el número viable de
células. Las levaduras tienen una habilidad limitada para multiplicarse en el fluido
ruminal, pero parecen viables en un periodo prolongado de tiempo. Las células de
levadura son metabólicamente activas en la presencia de nutrientes adicionados en 48
h de incubación por la producción de etanol. Su habilidad para producir ácido glutámico
podría beneficiar el sabor de los alimentos a los que se adiciona la levadura (Wallace,
1996; Kung et al. , 1997).
Diferentes tipos de MAD compuestos de levaduras y hongos se han utilizado
para mejorar la productividad animal (rumiantes). El cultivo fúngico más empleado en la
nutrición de rumiantes ha sido Aspergillus oryzae (AO) el cual se ha observado que
tiene un gran efecto durante el primer ciclo lactacional, aumentar la producción de leche
en vacas lecheras (Gómez-Alarcón et al., 1988; Kellems et al., 1990; Newbold et al. ,
1993), estimula el crecimiento en becerros como resultado en el incremento del CV, y
la degradación de la MS por digestión de la pared celular de forraje altamente fibroso
como la paja (Wiedmeier et al. , 1987; Wallace y Newbold, 1992; Varel et al. , 1993). En
ganado de engorda criado intensivamente se han obtenido respuestas en ganancias de
peso vivo (GPV) con la adición de MAD fúngicos (Adams et al. , 1981). Aumenta la
actividad de bacterias celulolíticas (Frumholtz et al. , 1989; Yoon y Stern, 1996) y
aumenta el número de bacterias proteolíticas (Yoon y Stern, 1996), es activamente
proteolítico y no afecta la actividad de la peptidasa e incrementa la actividad enzimática
de la desaminasa, amilasa, lipasa, celulasa y estearasa (Gómez-Alarcón et al. , 1990;
Fondevila et al. , 1990; Newbold et al. , 1993; Varel et al. , 1993; Welch y Calza, 1993;
Higginbotham et al. , 1994). Tapia y Herrera-Saldaña (1989), notaron que especies
fúngicas difieren en sus efectos en la desaparición de MS en rumen, lo que indica que
la respuesta a cultivos fúngicos esta influenciado por la composición de la dieta;
además, la efectividad de AO en la digestibilidad de la dieta podría estar influenciado
por el tipo de grano usado en la dieta (Windschitl, 1992). Por otro lado, Ayala et al.
(1992), sugirieron que el AO y el tipo de la dieta incrementan la digestibilidad de fibra y
el número de protozoarios.
En otros estudios se encontró que AO provee factores del crecimiento como
aminoácidos y vitaminas del complejo B que mantienen el crecimiento de Megasphaera
elsdenii en lactato, el cual lo convierte a propionato y acetato por vía del acrilato
(Waldrip y Martin, 1993; Higginbotham et al. , 1994). Nisbet y Martin (1990, 1993)
observaron que el producto “Amarfem”, el cual contiene AO, mejoró la utilización de
lactato por la bacteria ruminal Selenomonas ruminantium a concentraciones de 0.5 a 50
g L-1 en una prueba in vitro adicionando además L-malato, acetato o L-aspartato al
filtrado de Amaferm. Estos autores observaron que el ácido orgánico L-malato tiene una
función importante en la estimulación del crecimiento en lactato, así como el consumo
de lactato por S. ruminantium tratada con Amaferm. En otro estudio, Martin y Nisbet
(1990) observaron que una mezcla de microorganismos ruminales incubados con
Amaferm (una concentración de 1.0 g L-1) incrementó la producción de H2, CH4,
acetato, butirato, total AGV’s y NH3. La adición de Amaferm a las fermentaciones de
almidón soluble tendió a mejorar la producción de hidrógeno metabólico, CH4, acetato y
AGV’s totales; la producción de propionato se incremento y disminuyó la proporción
acetato: propionato. Cuando se adicionó pasto bermuda, se detectaron algunos
cambios en los productos de fermentación, pero con 1.0 g L-1 de Amaferm disminuyó la
digestibilidad de fibra detergente neutro (FDN) y ácido (FDA) por 8.1 y 10.4%,
respectivamente. Chao-Ren et al. (1999), encontraron que la inclusión de Amaferm
mejoró significativamente la degradación de FDA de los forrajes utilizados después de
24 a 48 h de incubación en rumen, pero el efecto de Amaferm en la digestibilidad varía
dependiendo del tipo alimento utilizado
En las variables fermentativas, AO incrementó la proporción de acetato:
propionato, disminuyó el número de protozoarios y la producción de CH4, la cual estuvo
relacionada con el incremento en la producción de productos reducidos como butirato y
valerato (Frumholtz et al. , 1989); sin embargo, en varias investigaciones no se han
observado efectos de AO en la producción de acetato y de propionato (Wiedmeier et al.
, 1987; Fondevila et al. , 1990; Gómez-Alarcón et al. , 1990) aunque disminuyó la
proporción de acetato/propionato y aumentó la producción de propionato relativo al
acetato (Nisbet y Martin, 1990; Martin y Nisbet, 1990), y la concentración de NH3N, se
incrementó (Chiquette, 1995). La estimulación de la fermentación ruminal con la
presencia de AO puede ser benéfica para proveer más energía para el crecimiento
microbiano.
El cultivo de levadura más utilizado como MAD ha sido el Saccharomyces
cerevisiae (SC) y a continuación se muestran algunos de los efectos más importantes
hallados en los últimos años:
- Incrementa el CV y la GPV después del destete en becerros y corderos (Wallace y
Newbold, 1992). En borregos no hubo diferencias en ganancia de peso o en grado
de la canal pero la producción de canal de los animales que recibieron el cultivo de
levadura fue mejor respecto al grupo testigo (Wells y Mason, 1976). La inclusión de
SC en la dieta no cambió la GPV (El Hassan et al. , 1996), el CV, GPV, CA y peso
en canal al adicionar SC a una dieta de pulpa de remolacha de azúcar y cebada
(Rouzbehan et al. ,1994), ni la GPV y el CV en vacas lecheras (Piva et al. , 1993).
- El uso de cerdaza (20 %) en dietas de borregos en engorda y la inclusión de SC
mejoraron significativamente la ganancia diaria de peso (268.7 g d-1) y la ganancia
diaria total (22.6 kg) (López et al. , 1997).
- Aumenta la producción de leche y el CV en vacas alimentadas con dietas altas en
concentrado (60:40) (Williams et al. , 1991; Piva et al. , 1993) e incrementa junto con
una mezcla de enzimas el 3.5% del factor corrector grasa (FCG) en vacas de
segunda lactación (Kung et al. , 1997). En vacas primalas y multíparas hubo una
tendencia a mejorar el rendimiento de leche al usar SC 23 días preparto y 56 días
postparto y aumentó el CV de MS (Robinson y Garret, 1999). El principal efecto de
la levadura en cabras en lactación temprana fue inducir la movilización de más
reservas de energía, por los altos niveles de ácidos grasos no esterificados (AGNE)
y hubo una alta producción del FCG en la leche (Giger-Reverdin et al. , 1996). Sin
embargo, Erasmus et al. (1992) observaron que la producción diaria de leche y su
porcentaje de grasa no fueron afectados al incluir SC en la dieta.
- Los mejores niveles de inclusión de la levadura han sido < 1 % de MS de la dieta
(Williams y Newbold, 1990), elevando la actividad de la fosfatasa alcalina que se
refleja en un mejor metabolismo de minerales (Cole et al. , 1992).
- Hay incrementos en la digestibilidad de MS, FDN y proteína cruda (PC) cuando las
levaduras se añaden a forrajes de baja calidad (Roa et al. , 1997). La adición de
células de levaduras a medios deficientes de vitamina estimula la germinación de
zoosporas fúngicas, incrementa la degradación y producción de hidrógeno, formato,
lactato y acetato, con lo que las levaduras pueden mejorar la colonización de la
pared celular de la planta con Neocallimastix frontalis, por lo que pueden ser una
buena herramienta para optimizar la degradación microbiana de materiales
lignocelulósicos (Chaucheyras et al. , 1995a).
- En el rumen, el hidrógeno es un intermediario producido particularmente durante el
rompimiento de la pared celular de la planta por microorganismos celulolíticos como
Ruminoccocus albus, Ruminoccocus flavefaciens y hongos anaerobios. El hidrógeno
metabólico (H2) nunca se acumula en el rumen porque es rápidamente utilizado por
bacterias metanógenas, sin embargo las bacterias acetogénicas hidrogenotróficas
son también capaces de utilizar hidrógeno para la producción de acetato.
Chaucheyras et al. (1995b), hallaron que la adición de células de levadura (SC)
mejoraron el metabolismo hidrogenotrófico de la cepa acetogénica y su producción
de acetato. En la ausencia de levadura, y en un cocultivo de bacterias acetogénicas
y metanógenas, el hidrógeno fue principalmente usado para la síntesis de CH4, pero
la presencia de SC vivo estimuló la utilización del hidrógeno por la cepa acetogénica
y mejoró la acetogénesis.
- La levadura puede proveer nutrientes como nucleótidos, aminoácidos y vitaminas
para los microorganismos ruminales, promoviendo el crecimiento de bacterias a
través de la autólisis en el ecosistema ruminal (Giger-Reverdin et al. , 1996).
- El SC aparentemente tiene un efecto químico en el rumen y en varias
investigaciones se ha mostrado que la inclusión de cultivo de levadura en la dieta
incrementa la cantidad total de AGV’s producidos in vivo, in vitro pero no siempre
han sido significativos (Wiedmeier et al. , 1987; Harrison et al. , 1988; Martín et al.
, 1989; Arambel et al. , 1989; Dawson, 1990; Windschitl, 1992; Mutsvangwa et al.
, 1992; Sommart et al. , 1993). La relación acetato: propionato así como el pH
ruminal tendieron a incrementarse con la adición de levadura (Adams et al. , 1981;
Sommart et al. , 1993; Kumar et al. , 1994) en la dieta con una proporción de grano:
forraje 50:50 (Chademana y Offer, 1990; Roa et al. , 1997).
- Estimulan el crecimiento de bacterias celulolíticas en el rumen (Wiedmeier et al. ,
1987; Frumholtz et al. , 1989; Dawson et al. , 1990; Kumar et al. , 1994; El Hassan
et al. , 1996) así como bacterias proteolíticas (Yoon y Stern, 1996). Algunas cepas
de SC tienen la habilidad de modificar la población bacteriana en el rumen (+35 %)
donde SC NC4C1026 estimuló el total de bacterias ruminales y SC NC4C240 estimuló
el crecimiento de bacterias celulolíticas y bacterias utilizadoras de ácido láctico
(Harrison et al. , 1988; Dawson, 1993). La habilidad de las células de la levadura al
estimular el número de bacterias en la fermentación del rumen (RUSITEC) parece
estar relacionada a su habilidad para disminuir las concentraciones potencialmente
inhibitorias de oxígeno (Newbold et al. , 1993). En un estudio, Newbold et al. (1996),
mostraron que la levadura puede estimular el número de S. ruminantium en un
medio de incubación con una mezcla de fluido ruminal in vitro (Figura 4).
Figura 4. Función central de un incremento en el número de bacterias en el rumen con la adición de SC y
respuestas en la producción (Newbold, 1996).
- La adición del 5 % de un filtrado de cultivo de levadura a cultivos de S. ruminantium
HD4 incrementó (p<0.05) el acetato y propionato y la concentración total de AGV’s
(Nisbet y Martin, 1991; Callaway y Martin, 1997), hubo un pequeño efecto en la
producción de acetato y propionato por M. elsdenii, y estimuló el crecimiento de
ambas bacterias en lactato durante un periodo de incubación de 24 h. Por otro lado,
se estimula la tasa inicial de degradación de celulosa por Fibrobacter succinogenes
S85 y Ruminoccocus flavefaciens FD1 (Nisbet y Martin, 1991); además al adicionar
2.5 % del filtrado de YEA SACC se incrementó la producción de MS microbial de M.
elsdenii y aumentó la utilización de lactato para la síntesis microbiana (Rossi et al. ,
1994).
- Se ha demostrado que la estimulación de la degradación de la celulosa por esta
levadura está asociada con una disminución en el tiempo lag, el cual resulta en un
incremento inicial en la tasa de digestión pero no en el incremento en la extensión
de digestión por microorganismos ruminales (Chademana y Offer, 1990; Williams et
Incremento en la viabilidad bacteriana
Incrementa la tasa de
celulólisis
Incrementa el flujo de proteína microbial
Mejora la productividad
al. , 1991; Erasmus et al. , 1992; Kumar et al. , 1994; Zelenák et al. , 1994; Callaway
y Martin, 1997). Pero otros estudios no hallaron diferencias significativas en la
degradación ruminal (Carro et al. , 1992; Enjalbert et al. , 1999) o en la digestibilidad
de la MS o fibra en el tubo digestivo (Harrison et al. , 1988; Mutsvangwa et al. ,
1992; Enjalbert et al. , 1999).
- Incrementó el flujo de MS y de NH3N en el duodeno (Williams y Newbold, 1990) y el
NH3N en rumen (Roa et al. , 1997); en otros estudios, sin embargo, disminuyó la
concentración de amoníaco (El Hassan et al. , 1996; Enjalbert et al. , 1999).
Incrementa la síntesis de proteína microbial en el rumen (Dawson, 1993) así como
su flujo y mejora el suplemento de aminoácidos que entran al intestino delgado
(Erasmus, 1991).
- En estudios in vitro con la técnica RUSITEC se redujo la producción de CH4 con un
nivel de concentrado: forraje del 50:50 (Williams et al. , 1989; Frumholtz et al. , 1989;
Carro et al. , 1992; Mutsvangwa et al. , 1992) y se disminuyó la producción de
protozoarios, principalmente los entodinomórfidos, y la concentración de acetato
(Mutsvangwa et al. , 1992; Corona et al. , 1999). Sin embargo, en un estudio in situ
(Plata et al. , 1994) se incrementó la población ruminal de protozoarios en becerros
alimentados con una dieta basada en paja de avena al adicionar SC. En dietas altas
en concentrado (70%) la inc lusión de SC incrementó la degradabilidad de MS y FDN
(Carro et al. , 1992), y aumentó la producción de AGV’s (Carro et al. , 1992; Rossi
et al. , 1994), pero en otro estudio (Newbold et al. , 1995) SC no cambió la
producción de L-lactato y amoníaco.
- En estudios in situ (Williams et al. , 1989; Erasmus et al. , 1992) la adición del SC
bajó significativamente la concentración media del ácido láctico en el líquido ruminal
y previno el pico de concentración de ácido láctico dos horas después de una
comida con cebada. La concentración de oligosacáridos fue reducida y aunque las
células de la levadura no pueden metabolizar el ácido láctico, sí pueden utilizar
azúcares simples, los cuales son precursores del ácido láctico en el rumen (Williams
et al. , 1989).
- Al igual que AO, el SC produce enzimas como la amilasa, proteasa y celulasa, las
cuales pueden ayudar a la digestión de nutrientes (Higginbotham et al. , 1994).
- Con la actividad metabólica deficientes-respiración y las diferentes cepas (mutantes)
se remueve algo del O2 en el fluido ruminal mejorando la anaerobiosis en el rumen
(Newbold et al. , 1993; Corona et al. , 1999), mientras que el consumo de oxígeno
por SC va de 200 a 300 mmol min-1 g-1 (Newbold, 1996). Newbold et al. (1993),
hallaron que la viabilidad de la levadura y esta actividad metabólica pueden ser
consideradas en la evaluación de productos comerciales para identificar dosis o
condiciones que resulten en efectos benéficos para el rumiante.
VI. Pasta de coco
a) Generalidades
México ocupa el quinto lugar de la producción mundial de coco,
aproximadamente 60 000 t en 1992. Los principales usos del coco son la producción
de aceite, confitería y el consumo del agua. Del proceso de manufactura de aceite se
obtiene una torta de coco húmeda que seca se transforma en harina denominada pasta
de coco, que es el alumen del fruto de la palma de coco. Mil frutos de coco producen
un promedio de 180 kg de copra, aproximadamente 110 kg de aceite y 55 kg de pasta
de coco.
El uso de la pasta de coco en alimentación animal está limitado por el elevado
costo y el efecto purgante que puede causar en ganado. Últimamente se utiliza con
éxito como sustrato en fermentaciones sólidas para cultivos microbianos, en la
producción de levadura Rhodotorula pilimaniae, proteína unicelular (aminoácidos),
vitaminas, pigmentos, como un ingrediente extensor de semen en inseminación
artificial, y en la producción de probióticos fúngicos.
Su uso depende del tiempo y condiciones de almacenamiento y por la rancidez que se
produce puede causar diarreas. Su inclusión en dietas para vacas incrementa el contenido de
grasa de la leche (se recomienda utilizar entre 1.5 y 2.0 kg d-1) y cantidades elevadas pueden
producir mantequillas con mucho sebo. No existe un efecto negativo en la calidad de canal de
reses. Su digestibilidad es aproximada a 65 % (FAO 1992). La composición química de la pasta
de coco se muestra en el cuadro 5.
Cuadro 5. Composición química de la pasta de coco
Humedad 7.01 % Arginina 11.0 Leucina 6.0
Cenizas 9.63 % Histidina 2.1 Tirosina 2.2
Proteína 20.0 % Lisina 2.5 Treonina 3.0
Grasa 5.48 % Fenilalanina 4.1
Carbohidratos 16.5 % Metionina 1.0
Fibra cruda 4.10 % Cisteína 0.9
Glucosa 9.16 % Glicina 4.2
FAO, 1992.
OBJETIVOS
Objetivo general
1. Obtener dos cultivos microbianos, uno a partir de Penicillum roqueforti (Pr) y el otro
de Lactobacillus plantarum (Lp), utilizando pasta de coco como sustrato, asimismo
evaluar su efecto sobre la respuesta productiva de borregos en engorda.
Objetivos específicos a) Reactivar y producir los cultivos de Lp y Pr mediante fermentación en sustrato sólido
(FSS) sobre pasta de coco.
b) Medir la desaparición in situ de la materia seca (MS) mediante la técnica de bolsas
de nylon.
c) Evaluar el consumo voluntario, ganancia diaria de peso, conversión y eficiencia
alimenticia de borregos alimentados con dietas altas en concentrados.
HIPÓTESIS
- La pasta de coco es una buena fuente de sustrato para la producción de cultivos
microbianos en fermentación sólida
- La adición de cultivos microbianos en dietas altas en concentrados mejora las
variables productivas (consumo voluntario, ganancia diaria de peso, conversión y
eficiencia alimenticia) de borregos en engorda.
MATERIAL Y METODOS
El presente trabajo se realizó en dos etapas. La primera se hizo en las
instalaciones del Departamento de Biotecnología de la Universidad Autónoma
Metropolitana – Ixtapalapa (UAM-I) y en el Departamento de Nutrición Animal del
Instituto Nacional de la Nutrición “Salvador Zubirán” (INNSZ), en ella se desarrolló lo
siguiente:
a) Reactivación de las cepas de la bacteria Lp y del hongo Pr para FSS a partir de
pasta de coco (UAM-I).
b) Producción de cultivos microbianos en FSS (INNSZ).
c) Evaluación de los cultivos microbianos mediante la desaparición in situ de MS
(INNSZ).
La segunda etapa se efectuó en la Unidad Ovina de San Juan Tlacotenco,
Estado de Morelos, donde se evaluaron los cultivos microbianos en el comportamiento
productivo de borregos en engorda y alimentados a base de concentrado y alfalfa.
ETAPA I. Reactivación de las cepas, producción de los cultivos y su
evaluación mediante la técnica de desaparición in situ de la MS.
La cepa de Lp utilizada era de la Colección Americana de Cultivos Tipo 8014
(ATCC). Para su conservación se utilizó un medio líquido a partir de pasta de coco y
40% de glicerol. La obtención de la cepa de Pr fue del Laboratorio de Microbiología del
Departamento de Biotecnología (planta piloto de fermentaciones) de la UAM-I, aislada
del queso roqueforti por Pineda y Pérez (1996).
a) Reactivación de las cepas
Preparación de los medios de cultivo.
Se elaboraron dos medios de cultivos a partir de pasta de coco, uno sólido para
Lp y otro líquido para Pr, además de una solución de sales minerales que fue
adicionada a los mismos (CaCl2 0.02g; MgSO47H2O 0.02g; K2HPO4 0.01g; NaHCO3 1.0
g; NaCl 0.2g; H2O cbp 100ml). En el cultivo sólido se midió humedad (%) empleando
un método gavimétrico, azúcares totales por el método fenol-sulfúrico por
espectrofotometría, y pH por potenciometría ajustando el medio a valores de 6.5 a 7.
Producción del inóculo para Lp.
Para la reactivación de la bacteria Lp se llenaron frascos serológicos de 100 ml
con el medio de cultivo sólido previamente elaborado adicionando CO2/N2 en una
relación 20/80 con el fin de mantener la anaerobiosis y solución de resarzurina a 0.1%
como indicador de anaerobiosis, los frascos fueron sellados y esterilizados a 121 oC
durante 15 min a 15 libras de presión (psi). Posteriormente se inoculó Lp en 15 frascos
conteniendo medio sólido con el objeto de obtener el i nóculo suficiente para la FSS.
Producción del inóculo para Pr.
En el caso de la reactivación de las esporas de Pr se utilizó un medio elaborado
con agar dextrosa-papa PDA (Química SIGMA-Aldrich) y el medio de cultivo líquido
previamente elaborado con pasta de coco, el cual fue vaciado en matraces erlenmeyer
de 750 mL los cuales fueron sellados y esterilizados a 121 oC durante 15 min a 15 psi y
conservados a temperatura de refrigeración (4 oC). El medio sólido (PDA+ pasta de
coco) fue inoculado con esporas del Pr incubando de 15 a 20 h a 37 oC hasta obtener
esporas en cantidad suficiente para inocular la pasta de coco en FSS (Trejo, 1986;
Hernández, 1990; Campos et al. ,1995).
b) Producción de cultivos microbianos
De acuerdo a las condiciones de fermentación recomendadas por Carmona et al.
(comunicación personal, enero de 1999) para cada microorganismo, se procedió a su
producción en sustrato sólido con pasta de coco. Para este fin se utilizaron 60 bolsas
esterilizables de polipapel (25x35 cm) en las que se les colocaron 5 kg del sustrato con
una humedad del 60%, se esterilizaron a 121 oC durante 15 min a 15 psi y se ajustó el
pH a 6.6.
Producción de Lp.
Para la producción de Lp las bolsas fueron inoculadas bajo condiciones de
anaerobiosis conseguidas por compactación con 25 (V/P) del contenido de las bolsas,
las cuales fueron incubadas en una cámara de temperatura controlada a 37 oC
durante 24 h.
Producción de Pr.
En el caso de Pr las condiciones aerobias se consiguieron con inyección de aire
estéril directamente en las bolsas y se inocularon con solución de esporas.
Posteriormente fueron incubadas a 37 oC en una cámara de temperatura controlada
durante 20 h. En este caso se evitó la formación de esporas para facilitar la
manipulación de Pr en la elaboración de la dieta; durante las 20 h de cultivo el micelio
invadió el sustrato totalmente.
Tratamiento de cultivos microbianos.
Después de fermentados los substratos con Lp y Pr, se obtuvieron 15 kg de
cada uno y fueron secados a temperatura ambiente durante 24 h en forma granulada
para su conservación y utilización posterior.
c) Evaluación de los cultivos microbianos mediante la cinética de
desaparición in situ de la MS
Elaboración de las dietas.
Para medir la desaparición in situ de la MS, se utilizó una dieta que fue elaborada
con base de concentrados (alimento balanceado comercial), la fuente de forraje fue
alfalfa achicalada en una relación de 59.5%: 39.5%, y el 1% del cultivo microbiano y
un suplemento (10 g) de sales minerales (Ca 4 g, P 107.5 g, S 17.5 g, Co 2.63 mg, Cu
0.1 g, Fe 0.1 g, I 36.75 mg, Mg 0.1 g, Mn 0.3 g, K 101.5 g, Se 4.38 mg, Zn 1.9 g, NaCl
300 g kg-1 de mezcla).
Análisis químicos de los ingredientes y la dieta.
Se realizó la evaluación química de las raciones y de los ingredientes mediante
el análisis químico proximal (AQP), de acuerdo a la A. O. A. C. (1995) y energía bruta
por bomba calorimétrica, además de fracciones de fibra (Goering y Van Soest, 1975).
Los cultivos microbianos elaborados en pasta de coco fueron evaluados mediante la
técnica de desaparición in situ de la MS y se usaron tres tratamientos (Cuadro 6).
Cuadro 6. Proporción de los ingredientes utilizados en los
tratamientos.
Item Tratamiento 1 Tratamiento 2 Testigo
Concentrado 59.5 % 59.5 % 59.5 %
Alfalfa achicalada 39.5 % 39.5 % 39.5 %
Cultivo Pr. 1 % - -
Cultivo Lp. - 1 % -
Cinética de la desaparición in situ de la M. S.
Para la cinética de la desaparición in situ de la MS se utilizaron cuatro borregos
criollos machos, con peso promedio de 35 kg, fistulados ruminalmente con cánulas fijas
(Bar-Diamond) mediante la técnica propuesta por Hecker (1974) y desparasitados con
clorhidrato de Levamisol al 12%3. Los animales se alojaron al azar en jaulas
individuales y fueron adaptados gradualmente a la dieta durante 15 días.
Para medir la desaparición in situ de la MS se utilizaron bolsas de nylon con
tamaño de 12 X 8 cm, bordes redondeados y porosidad promedio de 1200 a 1600
orificios por cm2. Cada tratamiento (T1, T2 y Testigo) fue colocado en bolsas por
duplicado y la dieta fue molida hasta obtener un tamaño de partícula entre 2 y 3 mm;
cada bolsa contenía aproximadamente 3 g de la ración correspondiente a cada
tratamiento.
Para la cinética de desaparición se asignaron los siguientes tiempos de
incubación 0, 3, 6, 9, 12, 24, 30, 36, 48 h post pandrium , tomando bolsas al azar por
duplicado. Las bolsas removidas del rumen fueron lavadas hasta obtener un líquido
claro y transparente y posteriormente fueron secadas a 60 ºC hasta peso constante.
Se utilizó un modelo de cinética de primer orden propuesto por Waldo (1972) y se
calculó siguiendo las recomendaciones de Singh et al. (1992). El tiempo medio de
desaparición se calculó de acuerdo a la fórmula de Faichney (1975):
t1/2 (h)= In 2/ k.
Donde:
t1/2: es el tiempo medio.
k : es la constante de desaparición (pendiente de la recta).
__________________________________________________________________
3. Solución inyectable dosis 1 ml por cada 20 kg de PV.
Análisis estadístico.
Los resultados obtenidos se analizaron empleando el procedimiento GLM de SAS
(1985), para un análisis de varianza completamente al azar. La diferencia entre medias se
analizó a través de la prueba de Tuckey con un nivel de significancia de 0.05.
El modelo para el análisis referido fue el siguiente:
Yij = ? + ? i + Eij
Donde:
Yij es igual a las diferentes variables de respuesta: tiempo medio, 24 h, 48 h,
fracción potencialmente digestible, fracción soluble, fracción insoluble, tasa de digestión,
tasa de pasaje y digestibilidad.
? es el efecto de la media general.
? i es el efecto del i-ésimo tratamiento
Eij error aleatorio experimental.
ETAPA II. Evaluación de los cultivos microbianos sobre el comportamiento
productivo de borregos en proceso de engorda alimentados a base de
concentrados y alfalfa.
a) Comportamiento productivo en borregos
Esta prueba se realizó en el paraje “Descansadero” (Unidad Ovina), localizado
al noreste del poblado de San Juan Tlacotenco, municipio de Tepoztlán (Morelos)
ubicado a 3 kilómetros aproximadamente sobre la única brecha de acceso, entre las
coordenadas 19º 02’35” y 19º 02’51” de latitud norte y entre los 99º 04’51” y 99º 05’06” de
longitud oeste del meridiano de Greenwich. Dicho paraje se localiza en terrenos
ondulados y lomerios suaves entre 2900 y 2950 ms con pendientes del 4 al 10%. El
clima es templado subhúmedo con lluvias en verano (Cw), la temperatura media anual
varía de 12 a 15 0C y la precipitación pluvial de 800 a 1250 mm al año, con época seca
de seis meses, la mayor aportación de lluvia (más del 85% del total) ocurre de mayo a
octubre.
Se emplearon 30 corderos machos cruza Suffolk con criollo, de 60 días de edad
con un peso promedio inicial de 22.60 ±3.73 kg, desparasitados internamente con
Clorhidrato de Levamisol al 12% y externamente con Triclorfón al 10%4. Los borregos
fueron adaptados a las dietas de los tratamientos de la prueba de desaparición in situ
de la MS, durante un periodo de 15 días; se les proporcionó agua ad libitum . Al finalizar
el periodo de adaptación, los animales se distribuyeron en tres tratamientos al azar con
10 repeticiones (Cuadro 7).
Cuadro 7. Distribución de los tratamientos (n= 10)
Tratamientos Cultivo
1 Penicillum roqueforti
2 Lactobacillus plantarum
Testigo Ración base sin cultivo
En el experimento los borregos se mantuvieron en corrales individuales durante
el tiempo de alimentación que se ofreció a las 08:00 y 15:00 horas cada día. Se llevó el
registro del consumo y del rechazo. Para evitar el estrés, los borregos fueron liberados
en corrales colectivos después de asegurarse de que consumían la ración.
Para medir la ganancia diaria de peso, conversión y eficiencia alimenticia los
borregos se pesaron al inicio y al final del experimento, con ayuno previo de 16 h; el
pesaje se llevó acabo entre las 09:00 y 11:00 horas, en un periodo de 60 días hasta que
obtuvieran un peso entre los 35 y 40 kg
______________________________________________ 4. Baño con solución acuosa al 10 %
Debido a la alta incidencia de Oestrus ovis y Melophagus ovinus en la zona, fue
necesario repetir la desparasitación con Ivermectina al 1%5 inyectable a una dosis de
0.5 ml por cada 20 kg de peso, un mes después de iniciado el experimento.
Análisis estadístico.
En este estudio los resultados se analizaron con el procedimiento GLM de SAS
(1985), para un análisis de covarianza, con el objeto de eliminar sesgos debidos a las
diferencias entre peso inicial de los animales. La diferencia entre medias se analizó a
través de la prueba de Tuckey con un nivel de significancia de 0.05.
El modelo para el análisis referido fue el siguiente:
Yij = ? + ? i + ? (xij – x) + Eij
Donde:
Yij es igual a las diferentes variables de respuesta: ganancia diaria de peso, conversión y
eficiencia alimenticia y consumo voluntario.
? es el efecto de la media general.
? i es el efecto del i-ésimo tratamiento.
? j es la pendiente de regresión de “y” sobre “x”
Eij error aleatorio experimental.
_______________________________________________________________
5. 200mcg por kg de pv METODOLOGÍA:
El siguiente diagrama muestra la metodología empleada.
Donación de
las cepas
Propagación de la cepa
Producción de los cultivos m.
por FSS
Conservación de las cepas
Elaboración de dietas
experimentales Prueba de
comportamiento (borregos en
engorda)
Tratamiento 1 Tratamiento 2
Testigo
Evaluación de consumo voluntario, ganancia diaria de peso, conversión y eficiencia alimenticia de borregos en engorda.
Prueba de desaparición de
MS in situ (borregos fistulados)
Reactivación de las cepas
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
ETAPA I. Reactivación de las cepas, producción de los cultivos
microbianos y evaluación de los cultivos mediante la técnica de desaparición in
situ de la MS.
Reactivación de las cepas y producción de los cultivos
microbianos
Con el objeto de adaptar a los microorganismos a la pasta de coco, la
reactivación de las cepas fue realizada en medios líquido y sólido para Lp y Pr,
respectivamente, elaborados a partir de una infusión de pasta de coco. Durante el
periodo de reactivación Lp y Pr tuvieron un crecimiento rápido en los medios
correspondientes, ya que los análisis químicos realizados en la pasta de coco (Cuadro
8) indicaron un contenido importante de nutrimentos fácilmente metabolizables por Lp y
Pr.
Cuadro 8. Propiedades del sustrato (Pasta de coco).
Determinación Valor Referencia
% Humedad 2.49 ? 0.02 AOAC – 95
% Fibra cruda (FC) 23.70 ? 0.01 AOAC – 95
% Proteína cruda (PC) 21. 57 ? 0.03 AOAC – 95
% Extracto etéreo (EE) 8.22 ? 0.01 AOAC – 95
% Cenizas (C ) 7.24 ? 0.01 AOAC – 95
ELN 36.78 POR DIFERENCIA
Azúcares totales 131.65 mg L-1 FENOL SULFÚRICO
PH 5.6 POTENCIOMETRIA
Para la producción de Lp y Pr que fueron usados en las dietas, las condiciones
utilizadas en las bolsas de plástico fueron adecuadas. Para confirmar el crecimiento de
ambos microorganismos, Carmona et al. (comunicación personal, 1999), midieron las
siguientes variables: consumo de azúcares, pH y producción de biomasa, para Lp;
consumo de azúcares, pH, producción de CO2 y producción de biomasa, para Pr. Estas
variables indicadoras de crecimiento fueron cuantificadas en tiempos predeterminados
durante las primeras 24 h del cultivo. Los resultados de dichas variables se indican en
las gráficas 1, 2, 3 y 4 para Lp, y 5, 6 7 y 8 para Pr respectivamente.
En la gráfica 1, se observa que el sustrato a la hora cero contenía un total de
131.65 mg L-1 de azúcares totales, después de las primeras 6 h de fermentación se
presentó un rápido consumo de sustrato por Lp. De la hora 8 hasta las 24 h de
fermentación el consumo fue disminuyendo gradualmente y en forma lenta.
El pH decreció en aproximadamente dos unidades conforme transcurre la
fermentación hasta llegar a un pH de 4.6 a las 24 h. Este comportamiento es debido a
la producción de ácido láctico (Gráfica 2).
La gráfica 3, muestra la producción de biomasa, donde se observa que esta
crece muy lentamente y por lo tanto, no fue posible observar todas las fases del
crecimiento de Lp, pero se identifica la fase de crecimiento lag (fase de adaptación)
indicando que siempre hay producción de biomasa.
Gráfica 1. Consumo de sustrato (azúcares totales) con respecto al
tiempo de incubación de Lp.
Gráfica 2. Variación del pH respecto al tiempo de incubación de
Lp.
0
50
100
150
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tiempo (h)
A. T
. (m
g L)
44.5
55.5
66.5
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Tiempo (h)
pH
Gráfica 3. Producción de biomasa de Lp en el sobrenadante de FSS
con respecto al tiempo de incubación.
Con los datos de consumo de sustrato y producción de biomasa (Gráficas 1 y 3)
se pudo obtener de manera gráfica (Grá fica 4) el rendimiento de biomasa con respecto
al sustrato (Yx/s), que es representado por la pendiente de la ecuación de la recta
generada por regresión lineal:
X = (So – S) Yx/s – Xo.
Donde:
X = Biomasa al tiempo ƒ
So = sustrato inicial.
S = sustrato al tiempo ƒ
Yx/s = rendimiento de X con respecto a S
Xo = Biomasa inicial.
0
1
23
4
5
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tiempo (h)
Bio
mas
a (m
g m
l)
Gráfica 4. Representación gráfica de la ecuación para obtener la
producción de biomasa de Lp.
En la gráfica 4, se puede observar que la pendiente de la recta (rendimiento de
biomasa con respecto al sustrato) fue de Y x/s = 0.345 (kg x/ kg s), que indica un valor
relativamente bueno y Lp se adaptó. El rendimiento total de biomasa (x) con respecto a
la pasta de coco fue de Y x/pc = 9.09 x 10-4. Sin embargo, los datos anteriores sólo
muestran el crecimiento en las células lavadas que se obtienen en el sobrenadante de
una muestra de FSS y las células fijas al sustrato sólido no fueron cuantificadas.
En la gráfica 5, se puede observar que a partir de la hora 0 (131.65 mg L-1 de
azúcares contenidos en la pasta de coco) hasta la hora 6, existió un consumo de
sustrato muy rápido, posteriormente a la hora 9 el consumo llegó a un pico de 92.35 mg
ml-1, con un uso rápido hasta la hora 12 (79.99 mg ml-1), donde el consumo fue
disminuyendo gradualmente hasta llegar a un valor de 68.38 mg ml-1 a la hora 20.
y = 0.3455x - 0.0392R2 = 0.9822
0123456
3 20 60 68 71 75 85 86 92 97 98 111
So-S (mg L)
Biomasa (mg ml)
Gráfica 5. Consumo de sustrato (azúcares totales) con respecto al
tiempo de incubación de Pr.
En la gráfica 6, se puede observar que el valor de pH decreció conforme
transcurrió el tiempo, hasta que disminuyó a 4.95.
Gráfica 6. Variación de pH con respecto al tiempo de incubación
de Pr.
4
5
6
7
3 6 9 12 14 16 18 20
Tiempo (h)
pH
50
70
90
110
130
3 6 9 12 14 16 18 20
Tiempo (h)
Conc
entr
ació
n de
az
úcar
(mg
ml)
En la gráfica 7, se observa que la producción del CO2 a partir de la hora 3 y 6 es
la misma, es decir, no hubo un aumento relativo (0.037 g). Sin embargo a partir de la
hora 9 la producción aumentó drásticamente (0.11 g), manteniéndose constante hasta
la hora 14 donde aumentó ligeramente (0.12 g) hasta un valor de 0.16 g a la hora 20.
Gráfica 7. Producción de CO2 con respecto al tiempo de incubación
de Pr.
En la gráfica 8, se señalan las diferentes etapas de crecimiento del Pr, donde la
fase exponencial fue de aproximadamente 5 h mientras que la estacionaria, a partir de
la hora 9 (11.7 mg ml-1), se mantuvo constante durante el resto de la fermentación (16
mg ml-1)
00.020.040.060.080.1
0.120.140.160.18
3 6 9 12 14 16 18 20
Tiempo (h)
CO2
Gráfica 8. Producción de Biomasa con respecto al tiempo de
incubación de Pr.
Los datos observados en la producción de Lp y Pr indicaron que la pasta de
coco tiene los suficientes nutrimentos para el crecimiento y desarrollo de los
microorganismos, dada las condiciones de la FSS propuesta por Mudgett (1986) quien
mencionó que este tipo de fermentaciones provee una mezcla de substratos de alto
peso molecular como componentes de carbono los cuales quizá impliquen mecanismos
de inducción, inhibición o represión en el metabolismo microbiano. En este caso la
pasta de coco tiene una alta fuente de hidratos de carbono, y en las gráficas 1 para Lp y
6 para Pr se observan las curvas de consumo total de azúcares, donde se muestra que
conforme pasa el tiempo de fermentación el consumo disminuye debido al metabolismo
de estos microorganismos. La particularidad de este tipo de fermentaciones es que
permiten aprovechar los subproductos agroindustriales con un microorganismo vivo
mediante un ataque enzimático a los elementos que no son fácilmente disponibles para
la degradación microbiana en el rumen. No existen datos bibliográficos relacionados a
la producción de cultivos microbianos probablemente por razones comerciales, por lo
que a este trabajo se refiere las variables de producción son asociadas al metabolismo
microbiano.
-5
0
5
10
15
20
0 3 6 9 12 14 16 18 20
Tiempo(h)
Biomasa (mg ml)
Evaluación de los cultivos microbianos mediante la técnica de
desaparición in situ de la MS
Análisis químicos de las dietas.
En los cuadros 9 y 10 se muestran los resultados obtenidos de los análisis
químicos de los ingredientes y las dietas. Se puede observar que la dieta base de
concentrado y alfalfa (59.5%:39.5%), cubre los requerimientos para la engorda de
borregos, como lo recomienda el NRC (1985), en borregos destetados tempranamente
(6 a 8 semanas) y con un potencial de crecimiento moderado.
En el cuadro 9 se muestran los ingredientes utilizados para la dieta base, y se
puede observar que la cantidad de proteína proporcionada por el cultivo microbiano es
alta (26%) y la pasta de coco por si sola aporta 21.5% de PC, lo que sugiere que los
microorganismos mejoraron 5.5 % de proteína durante el proceso de fermentación.
El cuadro 10 muestra que la cantidad de energía bruta aportada por la dieta fue
3.26 kcal para el tratamiento 1, 3.58 kcal para el tratamiento 2, y 3.21 kcal para el
testigo, con lo cual se cubrieron las necesidades energéticas de los borregos con un
peso promedio de 22.6 kg. El contenido de proteína que aportaron de las dietas fue
16.46 % para el tratamiento 1, 17.89% para el tratamiento 2, y 16.10 % para el testigo,
lo que es mayor al valor proporcionado por el NRC en una dieta base de 60%
concentrado y 40% forraje (14.7%).
Cuadro 9. Composición proximal de los ingredientes utilizados en
la ración (g g-1 MS).
g/ 100 g de
muestra
Concentrado Alfalfa a. Cultivo Pr Cultivo Lp
Humedad 5.50 ± 0.02 5.65 ± 0.02 5.99 ± 0.01 4.89 ± 0.02
PC 16.47 ± 0.04 16.51 ± 0.02 26.42 ± 0.01 26.09 ± 0.04
Cenizas 13.47 ± 0.02 7.13 ± 0.01 8.12 ± 0.01 7.86 ± 0.04
EE 2.55 ± 0.004 1.53 ± 0.04 6.19 ± 0.003 7.41 ± 0.04
FC 7.13 ± 0.01 13.47 ± 0.002 8.12 ± 0.01 7.86 ± 0.01
ELN 58.43 38.55 34.30 35.98
Cuadro 10. Composición química de las dietas utilizadas en base
seca.
g g-1 de muestra Tratamiento 1 Tratamiento 2 Testigo
Humedad 10.45±0.01 10.42±0.01 3.42±0.003
P. C 16.46±0.04 17.89±0.03 16.10±0.04
Cenizas 16.58±0.01 15.56±0.02 11.56±0.01
E. E. 2.90±0.01 3.19±0.07 2.21±0.001
F. C. 13.62±0.02 13.83±0.004 15.39±0.01
ELN 50.35 49.50 54.69
E. bruta (Kcal/G) 3.26 ? 0.028 3.48 ? 0.118 3.21 ? 0.026
FDN 78.91 ? 0.083 64.94 ? 0.091 67.41 ? 0.063
FDA 19.26 ? 0.073 28.39 ? 0.101 24.05 ? 0.066
Lignina 3.05 ? 0.083 3.81 ? 0.064 5.88 ? 0.041
Celulosa 15.17 ? 0.091 19.72 ? 0.046 15.22 ? 0.03
Sílice 2.82 ? 0.002 2.54 ? 0.035 3.68 ? 0.023
Desaparición in situ de la MS.
Como se puede observar en el cuadro 11, en el tratamiento testigo (81.39 %) la
desaparición in situ a las 48 h fue mayor respecto al tratamiento 1 (78.21 %) y
tratamiento 2 (75.36 %); sin embargo, en el análisis estadístico no hubo diferencias
entre tratamientos (P> 0.05), por lo que se puede considerar que la desaparición in situ
fue, aproximadamente, 62.96 % en el tratamiento testigo a las 24 h. Por otro lado, el
tiempo medio de retención fue mayor en el tratamiento 1 en comparación con el
tratamiento 2 y el testigo (32.69 contra 29.30 y 29.05 h, respectivamente); sin embargo,
no hubo diferencia significativa entre tratamientos
Cuadro 11. Tiempo medio de retención (h), 24 y 48 h en la
desaparición in situ de la MS.
Variables Tratamiento 1 Tratamiento 2 Testigo prob.
24 h 61.74 ? 4.73 58.70 ? 5.86 62.96 ? 5.87 0.55
48 h 75.36 ? 8.16 78.21 ? 4.80 81.39 ? 6.21 0.45
Tiempo medio de
retención (h)
32.69 ? 4.96 29.30 ? 5.17 29.05 ? 9.08 0.70
Estos hallazgos son similares a los de varios autores quienes no encontraron
diferencias significativas en la degradación ruminal con la adición de cultivo de levadura
(Carro et al. , 1992; Enjalbert et al. , 1999), ni en la digestibilidad de MS o fibra en el
tubo digestivo (Harrison et al. , 1988; Arambel y Kent, 1990; Mutsvangwa et al. , 1992;
Corona et al. , 1999; García, 1999). Chademana y Offer (1991) no hallaron efectos en la
digestibilidad de la MS a las 48 horas de incubación en el rumen, en una serie de
mediciones con borregos alimentados con dietas de concentrado y forraje (10:90,
35:65 y 60:40) con y sin suplementos de SC, sugiriendo que tal vez el cultivo de
levadura esté incrementando la tasa inicial de la digestión en el rumen, sin afectar la
extensión de digestión; sin embargo, a las 24 h de incubación la adición del cultivo, sí
tuvo efectos significativos incrementando la desaparición del heno en las bolsas
incubadas en rumen. Williams et al. (1991) también notaron un aumento en la tasa
inicial de digestión de paja con el cultivo de levadura. En un estudio realizado por
Hadjipanayiotou et al. (1997), tampoco hallaron diferencias para la degradabilidad de la
MS y PC de los diferentes alimentos incubados en rumen (cebada, harina de soya, paja
de cebada, heno de cebada y heno de pasto). Newbold et al. (1995), hallaron que la
degradabilidad de la paja en el rumen tendió a incrementar con la adición de levadura
(P<.05) a las 72 y 96 h de incubación, pero no a las 24 y 48 (0.1>P>.05); sin embargo,
la degradabilidad del heno de pasto no fue afectada con la adición de SC en ninguno de
los tiempos medidos (P>.05).
En el cuadro 12, se observa que la fracción soluble fue mayor para el grupo
testigo (24.90 %) y relativamente baja para el tratamiento 1 (18.32 %) y el tratamiento 2
tuvo una fracción soluble del 22.65 %, sin presentar diferencias (P>.05) entre
tratamientos. La digestibilidad en los tres tratamientos fue de 80% aproximadamente,
con un pequeño incremento en el tratamiento 2 (74.61 %). Los coeficientes de
digestibilidad de MS de dietas completas que recibieron vacas con o sin SC fueron 0.64
y 0.63 respectivamente, mientras que en borregos fueron de 0.77 y 0.76 confirmando
que puede existir un pequeño efecto sobre la digestibilidad de la dieta (Williams y
Newbold, 1990). Tapia et al. (1991), notaron que especies fúngicas producen diferentes
efectos en la desaparición de MS y observaron que la adición de 150 g de Pr en dietas
para vacas de baja producción incrementó la digestibilidad en 4.8%.
Sin embargo, Newbold et al. (1995), hallaron que SC tuvo un pequeño efecto en
la degradabilidad total de la paja (a + b) incrementando significativamente la tasa de
degradación; una tendencia similar fue observada en el heno pero sin diferencias
significativas, lo que sugiere que los cultivos estimulan la tasa mas no la extensión de la
degradación del forraje en el rumen.
Cuadro 12. Cinética de la desaparición in situ de MS.
Variables Tratamiento 1 Tratamiento 2 Testigo Prob.
% Fracc.
Potencialmente
digestible (b)
62.70 ? 6.05 55.54 ? 5.95 56.72 ? 8.29 0.33
% Fracción soluble
(a)
18.32 ? 4.86 22.65 ? 6.28 24.90 ? 3.24 0.21
% Fracción
Indigestible
(100-?a+b?)
19.11 ? 8.80 21.78 ? 4.79 18.35 ? 5.77 0.75
Tasa de digestión
kd (h-1)
0.049 ? 0.019 0.065 ? 0.028 0.047 ? 0.013 0.45
Tasa de pasaje kp
(h-1)
0.019 ? 0.008 0.021 ? 0.004 0.017 ? 0.005 0.76
% Digestibilidad
(kd/?kd+kp?)
72.80 ? 2.68 74.61 ? 4.47 72.12 ? 8.66 0.82
ETAPA II. Evaluación de los cultivos microbianos en el comportamiento
productivo de los borregos alimentados con concentrados.
En relación a la prueba de comportamiento los resultados obtenidos se muestran
en los cuadros 13 y 14.
En el cuadro 13, no se observaron diferencias (P ? 0.05) en la ganancia de peso
de los animales entre los tres tratamientos lo cual es similar a lo reportado por
Rouzbehan et al. (1994), en donde la adición con el cultivo de levadura a una dieta
elaborada de melaza-pulpa con remolacha peletizado y cebada rolada (949 g/kg base
húmeda) y a diferentes proporciones, no afectó la GDP de los borregos.
Cuadro 13. Promedios de la ganancia diaria de peso, peso inicial
y peso final.
Variables Tratamiento 1 Tratamiento 2 Testigo
GDP (g d-1) 220.30 ? 54.50 201.10 ? 35.37 224.30 ? 42.62
Pi (kg pv.75) 10.13 ? 1.19 10.23 ? 1.20 10.36 ? 1.50
Pf (kg) 34.60 ? 4.97 34.70 ? 4.14 35.35 ? 5.93
No hubo diferencia significativa entre tratamientos (p> 0.05).
Por otra parte, Bobadilla et al. (1996) evaluaron el efecto de tres cultivos de
levadura (SC) adicionados a una dieta de rastrojo de maíz (58.5 %), grano de sorgo
molido (21%), melaza (11%) pasta de soya (8.5%) y urea (1%), y aunque fueron
diferentes dosis del cultivo (0.5g d-1, 3g d-1 y 5 g d-1) no hubo efecto en la GDP de
borregos; hallazgos similares fueron reportados por Wells y Mason (1976). Adams et al.
(1981), al proporcionar una dieta de 50:50 concentrado/forraje y con 1.85 % de SC a
novillos, encontraron un aumento no significativo en tasa de crecimiento y la CA.
En algunos estudios se han mostrado respuestas positivas a la adición de
cultivos fúngicos en dietas para rumiantes relacionadas a los efectos en el crecimiento y
la eficiencia en la conversión alimenticia en borregos de rápido crecimiento. Así, López
et al. (1997), hallaron un incremento significativo en la GDP (262.3 g d-1) con la adición
de 0.25% de cultivo de levadura y 20 % de cerdaza con diferentes proporciones de
sorgo, rastrojo de maíz, salvado de trigo, pasta de soya y harina de pescado; sin
embargo, con 40 % de cerdaza deshidratada más 0.25 % de cultivo de levadura no se
observaron diferencias significativas (159 g d-1). Los resultados sugieren que el tipo de
dieta así como la adición de un cultivo microbiano tiene diferentes respuestas en cuanto
a las variables estudiadas.
En el cuadro 14, se muestra que la inclusión de Pr tuvo un aumento no
significativo (P> .05) en el consumo con 1.24 kg de alimento en comparación con el Lp
(1.22 kg) y el tratamiento testigo (1.17 kg). Sin embargo; al ajustar el consumo al peso
metabólico (PV75) si hubo diferencias (P<.05), indicando que el tratamiento testigo
consumió menos con relación a los tratamientos 1 y 2 (115.11 contra 121.85 y 122.15 g
PV.75, respectivamente) pero entre los tratamientos 1 y 2 no se hallaron diferencias
significativas (P>.05).
Cuadro 14. Promedios de Consumo de MS, CA y EA.
Variables Tratamiento 1 Tratamiento 2 Testigo
CMS (kg d-1 ) 1.22 ? 27.47 1.24 ? 22.71 1.17 ? 24.82
CMS (g pv.75) 121.85 ? 12.87a 122 ? 12.93a 115 ? 15.28b
CA 6.92 ? 0.96 7.53 ? 1.19 6.78 ? 1.65
EA 14.64 ? 2.17 13.69 ? 1.76 15.29 ? 3.06
Medias con distinta literal indican diferencia estadísticamente significativa P< .05
El grupo testigo presentó una disminución no significativa (P>.05) en el consumo
de alimento, pero se favoreció la eficiencia 15.29 reflejado sobre la GDP (224.30 g d-1)
posteriormente el tratamiento 1 (Pr) (220.30 g d-1) y por último el tratamiento 2 Lp
(201.01 g d-1). La mejor conversión la obtuvo el grupo testigo con 6.78, le siguió el
tratamiento 1 Pr con 6.92 y por último el tratamiento 2 Lp con 7.53, aunque estos
hallazgos no fueron significativos se observó una ligera tendencia de mejor conversión
entre el grupo testigo y el tratamiento 1 Pr.
En un estudio realizado por Mutsvangwa et al. (1992), no hallaron mejoras en la
GDP, en la CA y EA (P>.05) al adicionar SC en toros, sin embargo el consumo de MS
fue significativamente más grande para toros que recibieron SC (P<.05). Similares
resultados fueron reportados por Copelana et al. (1994) al incluir L. acidophilus BT 1386
en dietas para borregos en crecimiento, donde el cultivo no tuvo efecto en el consumo
total (P=.85), en la GDP (P=.60) o en la EA (P=.60).
Independientemente de la adición de los cultivos microbianos, los borregos se
adaptaron a la dieta alta en concentrados sin presentar cuadros de acidosis en los tres
tratamientos; sin embargo, en el grupo testigo varios animales presentaron cuadros de
timpanismo al adicionar la alfalfa durante el tiempo de alimentación, lo que pudo estar
relacionado con la disminución en el consumo de alimento. Los borregos que
recibieron los cultivos de Pr y Lp (15 g) se lo consumieron totalmente sin rechazo,
posiblemente por el sabor a la pasta de coco, que le proporciona una mayor gustocidad
al producto.
En el presente estudio los borregos consumieron el concentrado en alrededor de
los 40 min y la alfalfa achicalada en un periodo que varió de 2 a 4 h; hubo diferencias
significativas (P<.05) entre el consumo de alfalfa y concentrado en los diferentes
tratamientos (Cuadro 15). Los borregos del tratamiento 2 (536.01 g d-1) tendieron a
consumir más alfalfa con relación al tratamiento 1 (462.73 g d -1) y al testigo (432.20 g d -́
1); sin embargo, los animales del tratamiento 1 (760.44 g d-1) consumieron más
concentrado con relación al tratamiento 2 (729.89 g d-1) y testigo (736.98 g d-1).
Cuadro 15. Relación entre el consumo de alfalfa achicalada y
concentrado (g d-1).
Tratamientos Alfalfa achicalada (g d-1) Concentrado (g d-1)
1 462. 73 ? 8.14b 760.44 ? 18.33ª
2 536.01 ? 9.41ª 729.89 ? 33.15b
Testigo 432.20 ? 27.25b 736.98 ? 39.26ab
Medias con distinta literal indican diferencia significativa ( P< .05)
Las curvas de crecimiento para los diferentes tratamientos y entre tratamientos
se muestran en el Anexo de este trabajo.
CONCLUSIONES.
- La pasta de coco es una fuente rica en carbohidratos que sirve como sustrato para
el crecimiento de Penicillum roqueforti y Lactobacillus plantarum en fermentación
sólida, lo que permite elaborar cultivos microbianos.
- La inclusión de cultivos de Penicillum roqueforti y Lactobacillus plantarum en dietas
altas en concentrados sobre la desaparición in situ de la MS no afecta su
degradabilidad en rumen.
- La adición de cultivos de Penicillum roqueforti y Lactobacillus plantarum en dietas
altas en concentrado para borregos en engorda no afecta la ganancia diaria de
peso, la conversión y eficiencia alimenticia; sin embargo, afecta de manera positiva
el consumo de MS.
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