Archivos Latinoamericanos de Produccion Animal Asociacion Latinoamericana de Produccion Animal ISSN: 1022-1301 EISSN: 2075-8359 Vol. 16, Num. 3, 2008, pp. 97-103

Archivos Latinoamericanos de Produccion Animal, Vol. 16, No. 3, July-September, 2008, pp. 97-103

Original Article

Efecto del ensilaje y el heno de Calliandra calothyrsus, Flemingia macrophylla, Cratylia argentea y Vigna unguiculata sobre la producciσn de gas in vitro

L Bernal¹, P Ávila², G Ramírez³, CE Lascano⁴, T Tiemann⁵, H Hess⁶

¹ Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Zoot, Est. Maestría Ciencias Agrarias Producción Animal Tropical, Colombia
² Programa Leguminosas y Forrajes Tropicales, Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT, Cali; Jefe de Laboratorio de Calidad de Forrajes, CIAT, Colombia
³ Programa Leguminosas y Forrajes Tropicales, Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT, Cali; Estadista, CIAT, Colombia
⁴ Programa Leguminosas y Forrajes Tropicales, Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT, Cali; Líder Programa de Leguminosas y Forrajes Tropicales, CIAT, Colombia
⁵ Candidato a PhD. ETH Zurich, Instituto de Producción Animal, ETH-Centro/LFW, CH-8092 zurich, Suiza, Switzerland
⁶ Agroscope Liebefeld-Posieux, Estación de Investigación en Producción Animal y productos Lácteos, CH-1725 Posieux, Suiza, Switzerland

Correspondence Address:L Bernal Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Zoot, Est. Maestría Ciencias Agrarias Producción Animal Tropical Colombia lcbernalb@palmira.unal.edu.co

Date of Submission: 20-Dec-2007
Date of Acceptance: 15-Feb-2008

Code Number: la08014

Abstract

Keywords: Calliandra calothyrsus, Cratylia argentea, Flemingia macrophylla, taninos, Gas Trasducer Techinique (GTT) y Vigna unguiculata

Resumen

Se evalúo el volumen de gas producido cuando se fermentaron ensilajes y henos de leguminosas taníferas. Se emplearon 28 tratamientos (14 con ensilajes y 14 con henos), 3 repeticiones por tratamiento y a 14 de ellos se les adicionó polietileno glicol (PEG) para inactivar los taninos. Los tratamientos ensilados fueron T1: Calliandra calothyrsus 100%, T2: Flemingia macrophylla 100%, T3: Vigna unguiculata 100%, T4: Cratylia argentea 100%, T5: Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 33/67%, T6: Flemingia macrophylla/Vigna unguiculata 33/67%, T7: Cratylia argentea/Vigna unguiculata 33/67%. Henos: T8: Calliandra calothyrsus 100%, T9: Flemingia macrophylla, T10: Vigna unguiculata 100%, T11: Cratylia argentea 100%, T12: Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 33/67%, T13: Flemingia macrophylla/Vigna unguiculata 33/67% y T14: Cratylia argentea/Vigna unguiculata 33/ 67%. La magnitud y la tasa de fermentación fue determinada utilizando la Técnica de Producción de Gas (TPG) propuesta por Theodorou et al (1994). Los datos de producción de gas obtenidos después de las 144 horas de incubación se ajustaron al modelo matemático de Gompertz. Los ensilajes presentaron mayor tasa de producción de gas que los henos (P<0.05). La adición de PEG no tuvo efecto sobre las varibles estudiadas. Hubo efecto del tipo de forraje incubado, la producción de gas fue mayor para Vigna que para Calliandra y Flemingia. El amonio (mmol/l) y la degradación de proteína (%) presentaron diferencia significativas (P<0.05) siendo mayor para henos, y para los forrajes Vigna y Cratylia que para Calliandra. Se concluye que la mezcla de leguminosas con taninos reduce la producción de gas, la liberación de amonio y la tasa de degradación de proteínas.

Palabras clave: Calliandra calothyrsus, Cratylia argentea, Flemingia macrophylla, taninos, técnica de produccion gas, Vigna unguiculata.

Introducción

La producción animal en la zona tropical de la región Colombiana ha tenido que enfrentar los problemas de baja disponibilidad de forraje y pobre calidad nutritiva de las pasturas que son la base de alimentación del sistema ganadero. No obstante, Colombia se caracteriza por tener una gran biodiversidad vegetal que se ofrecen como una potencialidad para la disposición de forraje, en variedad y calidad útil en la alimentación animal, y necesario para suplir sus necesidades alimenticias que proveerán la proteína de origen animal indispensable en el consumo humano. Así mismo, se deben generar mezclas entre leguminosas que por sus potencialidades ofrezcan de manera combinada el aprovechamiento de las calidades y limitaciones nutricionales (compuestos antinutricionales como taninos) de una u otra. Como consecuencia de lo anterior se planteo la utilización de alternativas de alimentación en la época seca, la de aprovechar la sobreoferta forrajera que se presenta en la época lluviosa para conservarla en forma de heno y ensilaje y determinar mediante evaluaciones como la de este ensayo cual sería su potencial de utilización a nivel de la flora bacterial en un sistema de fermentación cerrado. Ante esto, se planteo como objetivo principal de esta investigación la de evaluar el efecto de las mezclas de leguminosas con taninos Calliandra calothyrsus, Flemingia macrophylla y sin taninos Cratylia argentea y Vigna unguiculata henificadas y ensiladas sobre la tasa de producción de gas, la degradación de materia seca y proteína cruda con la Técnica de Producción de gas (Gas Pressure Transducer Technique - GTT).

Materiales y Métodos

En esta prueba se seleccionaron como species forrajes con presencia de taninos Calliandra calothyrsus (CIAT 22310) y Flemingia macrophylla (CIAT 17403), y sin taninos Caupi (Vigna unguiculata CIAT 1088/4, 288, 391, 9611 Y 715) y Cratylia argentea (CIAT 18516-18668) cosechadas en la Estación experimental Santander de Quilichao (CIAT). Se emplearon 28 tratamientos (14 con ensilajes y 14 con henos), 3 repeticiones por tratamiento. A los tratamientos del 15 al 28, se les adicionó polietileno glicol (PEG) para inactivar los taninos.

Dietas experimentales. Los tratamientos fueron: T1: Ensilaje Calliandra calothyrsus 100%, T2: Ensilaje Flemingia macrophylla 100%, T3: Ensilaje Vigna unguiculata 100%, T4: Ensilaje Cratylia argentea 100%, T5: Ensilaje Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 33/67%, T6: Ensilaje Flemingia macrophylla/Vigna unguiculata 33/67%, T7: Ensilaje Cratylia argentea/Vigna unguiculata 33/67%, T8: Heno Calliandra calothyrsus 100%, T9: Heno Flemingia macrophylla 100%, T10: Heno Vigna unguiculata 100%, T11: Heno Cratylia argentea 100%, T12: Heno Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 33/67%, T13: Heno Flemingia macrophylla/Vigna unguiculata 33/67% y T14: Heno Cratylia argentea/Vigna unguiculata 33/67%.

Se utilizó el método de producción de gas propuesto por Theodorou et al, 1994 que consiste en fermentar 1 g de sustrato durante 144 horas en botellas de 125 ml, a las cuales se les adicionó 10 ml de liquid ruminal, 85 ml de buffer y 4 ml de solución reductora. La producción de gas en términos de presión y volumen se determinó con un medidor de preción 3, 6, 9, 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96, 120 y 144 horas.

Se determinó la composición bromatológica para materia seca (%), materia orgánica (%), proteína cruda (%) y fibras (%). Se cuantificó la cantidad de amonio por el Método del Indofenol de McCullough (1982) y taninos condensados para Calliandra calothyrsus y Flemingia macrophylla por el método de butano-HCL de Till and Terrill et al, 1992. La degradación de proteína y materia seca se determinó por diferencia de peso de las muestras al inicio y al final.

Diseño experimental. Los datos de producción de gas obtenidos para cada tratamiento después del periodo de incubación de 144 horas fueron ajustados al modelo matemático de regresión exponencial propuesto por Gompertz de la forma:

y = a * e ^{-b* e -cx}

Con el fin de determinar la producción total de gas delas leguminosas en sus diversas combinaciones y en los dos tipos de procesamientos Heno y ensilajes. Donde:

y: representa el volumen ml/g

x: representa las horas

a: indica la asíntota (valor al cual tiende el volume cuando x es muy grande.

b: punto de inicio (corte con eje y)

c: indica la tasa de crecimiento (ml/h) entre más grande sea c el crecimiento será más rápido.

Para estimar estos parámetros del modelo (a, b y c) se hizó un análisis de regresión no lineal (Nlin) seguido de un análisis general multivariado para los parámetros del modelo (MANOVA) con el cual se pudo notar las diferencias globales entre las curvas para las diferentes fuentes de variación. Las variables PC degradada (%), MS degradada (%) y amonio (mmol) se evaluaron mediante análisis de varianza (ANOVA) en el programa SAS, versión 9.1 de 2003.

Resultados y Discusión

En el [Cuadro - 1] se presenta la composición bromatológica de las dietas. Se observó que consistentemente el nivel de PC de los forrajes ensilados fue menor que en los henificados, particularmente en el caso de las leguminosas sin taninos (Vigna y Cratylia) y sus mezclas con leguminosas taníferas. Por otra parte, también fue evidente que el nivel de fibra (FDN) fue mayor en las leguminosas sin taninos henificadas y en las mezclas de estas con leguminosas taníferas.

En el [Cuadro - 2] aparecen los efectos por procesamiento, adición de PEG y forraje incubado sobre los parámetros de Gompertz en la producción de gas. Se puede observar que los ensilajes tuvieron mayor tasa de fermentación del gas que los henos (P<0.05) y que la adición de polietileno glicol (PEG) no tuvo efecto. Por otra parte, hubo un efecto altamente significativo sobre la producción de gas debido al tipo de forraje incubado. La mayor tasa de producción de gas fue para Vigna comparadas con leguminosas taníferas Calliandra y Flemingia.

Los perfiles de acumulación de la producción de gas presentaron diferencia por el tipo de forraje incubado, su calidad nutricional y nivel de inclusión. El mayor perfil de producción de gas fue para los ensilajes y para las leguminosas sin taninos como Vigna [Figura 1].

Se encontró interacción entre el procesamiento y el forraje sobre la tasa de producción de gas, así los ensilajes produjeron mayor gas, aunque Flemingia 33%, produjo mas gas henificado. Asimismo, se encontró interacción entre nivel de inclusión del forrajeen las mezclas y la adición de PEG sobre la producción del gas. Calliandra y Flemingia mostraron que la adición de PEG aumentó su producción de gas, logrando inactivar los taninos.

Por otro lado, las degradaciones de las fracciones materia seca, proteína cruda y la concentración de amonio para los forrajes incubados aparecen en el [Cuadro - 3]. La degradación de materia seca fue mayor para los henos que para los ensilajes (P<0.05). Hubo efecto por el tipo de forraje incubado, Vigna y sus mezclas presentaron degradaciones de materia seca y proteína superiores que para las leguminosas taniferas Calliandra y Flemingia. La adición de PEG tuvo efecto significativo sobre la degradación de la proteína. Como consecuencia de esta degradación de proteína, la concentración de amonio fue mayor para henos que para ensilajes (P<0.05) y la adición de PEG tuvo efecto significativo sobre la concentración de amonio.

La concentración de amonio fue mayor en las species no taniferas como Vigna y Cratylia y en sus combinaciones. La Calliandra 100% presenta la más baja concentración de amonio.

Producción de gas y degradación. La mayor producción de gas, degradabilidad de materia seca y proteína, y la concentración de amonio fue para Vigna y Cratylia, debido a la ausencia de taninos condensados, alta PC y bajo FAD que hace más disponible los nutrientes para la fermentación microbial, aunque es de anotar que Cratylia reporta altos valores de FDN que coinciden con lo reportado por (Abreu et al., 2003 y Valencia, 2003). Como consecuencia, los más bajos registros se reportaron para las especies taníferas Calliandra y Flemingia, lo cual coincide con lo reportado por Sanabria et al. (2006).

El valor de MS degradada de Cratylia fue similar al obtenido por Narváez (2002), siendo en ambos casos superiores a los reportados por Dzowella y Topps (1995), aunque estos difieren con los obtenidos con Calliandra y Flemingia pues obtiene valores más altos a los encontrados en este ensayo. Por otra parte, la baja producción de gas y degradación de MS y PC de Calliandra y Flemingia puede estar relacionado con sus contenidos de proteína cercanos al 16%, alta fibra y la presencia de taninos condensados en sus estructuras, que dada su potencialidad de formar complejos con proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos, saponinas entre otros (Mueller - Harvey, 1989; Mueller-Harvey y McAllan, 1992; Fajardo, 1998) pueden ligar componentes de la pared celular y hacen en gran parte indisponible los nutrientes para los microorganismos.

La inclusión de Calliandra y Flemingia en niveles altos disminuyó la degradación de MS y PC. Sin embargo, las combinaciones de estas dos taníneras con Vigna permiten recomendar su inclusión en el nivel del 33% en las dietas sin tener efectos negativos. Estos resultados coinciden con lo reportado por Hess et al. (2004) y Sturm et al. (2006).

Efecto de la adición de PEG. La adición de PEG mostró mayor degradación de PC, aumento de la degradación de MS como lo reporta Carulla (1994), Barahona et al. (1997), Martin et al. (2004), Canbolat et al. (2003) y Makkar et al. (1995). Los forrajes que tiene contenidos de taninos en sus hojas no responden de forma similar a la suplementación de PEG, por ejemplo en este ensayo la producción de gas para Calliandra + PEG se incrementó en mayor proporción (28%) que para Flemigia (20%) y su mezcla (2.4%), posiblemente esta diferencia es debida a la composición química y la estructura de los taninos para cada especie. Lo anterior concuerda con lo reportado por Getachew et al. (2004). La tasa de producción de gas (c) encontrada en este estudio para Calliandra con y sin PEG coincide de manera muy similar con la reportado por Sturm et al. (2006) y Hess et al. (2006) a las 144 horas de incubación, pero no para Vigna y Flemingia pues en este estudio los valores encontrados fueron mayores.

Amonio. La concentración de amonio puede estar influenciada por la tasa de degradación de los carbohidratos y las componentes de cadenzas nitrogenada, mientras aumente la degradación de carbohidratos la concentración de amonio se vera afectada por que promueve el crecimiento microbial que se refleja en perdidas de nitrógeno amoniacal (Getachew et al., 2000). De hecho la presencia en los forrajes de taninos afectó la concentración de amonio, en este ensayo se encontraron valores bajos de amonio para Calliandra y Flemingia que para las leguminosas sin taninos, esto coincide con lo reportado para Calliandra y Cratylia en el estudio de Hess et al. (2006)

Efectos del procesamiento. Es claro que el proceso de ensilaje disminuyó el contenido de PC y degradabilidad de la MO y produjo un aumento de FDN y FDA. La dinámica de la fermentación muestra una clara diferencia entre henos y ensilajes para alcanzar la curva, esto se debe a que los ensilajes han experimentado un proceso de fermentación previo que ha favorecido la degradación de nutrientes, dejando disponible la materia orgánica para la actividad microbial que liberó mayor cantidad de gas. Los contenidos de taninos de las leguminosas Calliandra y Flemingia hacen que las produccion de gas sean bajas, con un coeficiente de correlación de 0.96, igual de alto como el reportado por Barahona (1999) y Giner-chavez (1996), donde se presenta que a mayor contenido de taninos menor producción de gas (Sanabria et al., 2006). La producción de gas estuvo afectada por la degradación de materia seca con un r ² = 0.96 para los ensilajes y de r ² = 0.91 para los henos, y con la degradación de proteína, con r ² = 0.62 para ensilajes y r ² = 0.73 para los henos. Esto puede explicarse por los complejos que se forman entre los taninos con la proteína o con otras moléculas.

Conclusión

La evaluación de leguminosas con la Técnica de Producción de Gas - (GTT) evidenció un efecto marcado por el tipo de forraje que fue incubado, así las leguminosas sin taninos Vigna unguiculata y Cratylia argentea presentaron los valores mas altos de producción de gas y degradación de materia seca y protein cruda al igual que la concentración de amonio. Los ensilajes presentaron mayor tasa de producción del gas pero fueron los henos quienes hicieron mayor degradación de nutrientes. Las leguminosas taniferas Calliandra calothyrsus y Flemingia macrophylla no lograron ser degradadas cuando sus niveles de inclusion fueron altos, pero se ve el efecto que se produce sobre la producción de gas y la tasa de degradación de materia seca y proteína, que logran disminuirse cuando se incluyen las mezclas de leguminosas con y sin taninos. ^[23]

References

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