Importancia del tipo de muestra en la estimación del valor nutritivo de leguminosas y arbustivas, y potencial de un inocuo de bacterias degradadoras de aserrín en sistemas silvopastoriles

COBOS-PERALTA M.A., MATEO SÁNCHEZ J., A. TRINIDAD SANTOS, V. CETINA ALCALÁ Y J. VARGAS HERNÁNDEZ
Colegio de Postgraduados, Texcoco, Estado de México, México.

Resumen

El uso de plantas multipropósito tropicales tiene un alto potencial para ser integrado a sistemas de producción animal, en particular de animales rumiantes. Sin embargo, normalmente su valor nutritivo se realiza con el follaje, sin considerar que ramas o tallos tiernos son parte del forraje que consume el animal, por lo que su valor nutritivo es sobrestimado. Los estudios realizados, indican que el valor nutritivo y la digestibilidad de alfalfa, cocoite, huizache y guásimo disminuyen cuando se considera integrar los tallos y ramas tiernas en la muestra para los análisis. Considerando que el valor nutritivo, así como la digestibilidad, disminuyen, una alternativa para aumentar la digestibilidad de una planta multipropósito es mediante la inclusión de un inóculo de bacterias ruminales, con alta capacidad para degradar los componentes fibrosos. En el presente estudio, se aisló un cultivo mixto de bacterias ruminales degradadoras de aserrín (BRDA). Se estima que un inóculo de BRDA, tiene potencial en sistemas silvopastoriles para aumentar la eficiencia productiva de los animales.

Introducción

En México, al igual que en otros países con regiones tropicales y subtropicales, se ha intensificado el uso de sistemas silvopastoriles para la alimentación de rumiantes. En particular, se han seleccionado leguminosas y arbustivas con un alto valor de proteína y digestibilidad. Un buen ejemplo lo constituye la Leucaena, cuyo el follaje tiene un alto contenido de proteína cruda (PC) similar o incluso superior al de la alfalfa (18 a 29 por ciento). Sin embargo, estudios realizados en nuestro laboratorio, indican que el valor nutritivo puede estar sobrestimado, debido a que los análisis se realizan con las hojas y no con muestras compuestas que incluya ramas y tallos tiernos, que es lo que se ofrece al animal en la práctica.

Existen informes que indican que las ramas y tallos tienen un alto contenido de fibra, expresada como fibra detergente neutra (FDN) y fibra detergente ácida (FDA). Como se puede observar en el Cuadro 1, tanto maderas de coníferas (suaves) como tropicales (duras) están formadas casi por completo por FDN y FDA. Por lo anterior, cuando se calcula el contenido de proteína cruda o de fibras, sin considerar la proporción de ramas tiernas que consume el animal junto con el follaje, nos conduce a sobrestimar el valor de proteína y subestimar su contenido de FDN y FDA y por lo tanto su digestibilidad

Una estrategia para incrementar la utilización de los nutrientes contenidos en leguminosas y arbustivas utilizadas en sistemas silvopastoriles es favoreciendo el desarrollo de una microflora ruminal altamente eficiente para degradar los componentes fibrosos de baja digestibilidad. Esta estrategia se puede acelerar mediante la inoculación de bacterias celulolíticas.

CUADRO 1
Comparación del contenido de FDN, FDA y hemicelulosa (% de MS), entre maderas suaves (coníferas) y duras (latifoliadas o tropicales).

¹ Datos estimados a partir de análisis químicos. ² Datos estimados de Schuts y Taylor, 1990.

En la práctica, el desarrollo de una microflora ruminal celulolítica puede tomar hasta tres meses, y durante dicho tiempo la productividad del animal puede estar reducida. Por lo que el uso de inóculos bacterianos puede reducir el tiempo de adaptación. Actualmente los avances en el área de microbiología ruminal permiten estimar que el desarrollo de inóculos de microorganismos ruminales es posible. Por ejemplo, Cobos y Yokoyama (1995), reportan el aislamiento de un clostridio ruminal (Clostridium paraputrificum var. ruminantium) con alta capacidad para degradar cascara de camarón y la posibilidad de utilizar dicha bacteria como un inóculo alimenticio, con la finalidad de mejorar la eficiencia alimenticia de rumiantes alimentados con dicho subproducto. También, se ha reportado el aislamiento de bacterias ruminales utilizadoras de ácido láctico (Megasphaera elsdenií y Selenomonas ruminantium) y su potencial uso como inóculos alimenticios en animales alimentados con raciones altas en granos (Wallace, 1994).

El presente estudio es parte de una investigación, cuya meta es desarrollar un inóculo de bacterias ruminales, que pueda ser ofrecido en animales en sistemas silvopastoriles y que permita incrementar de forma inmediata la concentración de bacterias celulolíticas en rumen, así como una rápida adaptación de los animales para degradar los componentes fibrosos de su ración. Como substrato para aislar y desarrollar el inoculo se utilizó aserrín de pino (Pinus ponderosa), por los antecedentes que se tienen sobre su baja digestibilidad ruminal (Slyter y Kamstra, 1974; Sánchez, 1976).

También, se determinó el valor nutritivo de las hojas y de muestras compuestas (hojas y tallos tiernos), para comprobar las diferencias en su contenido de proteína cruda, fibra y digestibilidad in vitro de la materia seca.

Materiales y métodos

Este experimento se realizó en los laboratorios de microbiología ruminal y nutrición Animal de la Especialidad de Ganadería, del Colegio de Postgraduados en Chapingo. México.

Muestras

Se recolectaron muestras de diferentes leguminosas y arbustivas tropicales. Las muestras evaluadas fueron alfalfa (Medicago sativa), cocoite (Gliricidia sepium), huizache (Acacia farnesiana), y guásimo (Guazuma ulmifolia).

Preparación de muestras y análisis

Se prepararon dos tipos de muestras de cada planta, una a base de solo hojas y otra compuesta de hojas y tallos tiernos adheridos a las hojas. Las diferentes muestras fueron secadas a 60 ºC por 48 h, molidas y se les determinó su contenido de PC) de acuerdo a AOAC (1980), fibra detergente neutra (FDN) y fibra detergente ácida (FDA), de acuerdo a Van Soest y Wine (1967), y digestibilidad in vitro después de 72 h de incubación (primera fase de la técnica de Tilley y Terry (1963).

Aislamiento de bacterias ruminales celulolíticas

Se recolectó aserrín de pino (Pinus pazula) directamente de un aserradero, se molió a un tamaño de partícula menor a 2 mm, se secó a 70 °C durante 24 h, y se le determinó su contenido de MS, PC, cenizas, FDN y FDA. Otra parte de la muestra se esterilizó en una autoclave a 15 psi durante 15 min., y se utilizó como substrato para los medios selectivos de aislamiento de bacterias ruminales degradadoras de aserrín.

Medios selectivos

Se utilizó el método descrito por Cobos y Yokoyama (1995) para aislamiento de bacterias anaerobias. El medio contenía (por cada 100 mL): agua destilada, 52,6 mL; líquido ruminal clarificado, 30,0 mL; solución mineral I, 5,0 mL; solución mineral II, 5,0 mL; resazurina (al 0,1 por ciento), 0,1 mL; tripticase-peptona, 0,2 g; extracto de levadura, 0,1 g; carbonato de sodio (al 8 por ciento), 5,0 mL; solución de cisteina-sulfido, 2,0 mL; aserrín (Pinus pazula), 10 g. Se prepararon 10 tubos de cultivo con dicho medio y se inocularon con 1 ml de fluido ruminal fresco extraído de una vaca fistulada, y se incubaron a 38,5 °C durante 10 días. Al término se seleccionaron los tres tubos que presentaron una mayor degradación del aserrín y producción de gas, y se procedió a aislar colonias puras mediante la técnica del tubo rolado (Hungate, 1969). De las colonias que desarrollaron se seleccionaron aquellas que presentaron mayor concentración y se inocularon en el medio de cultivo líquido. Este proceso se repitió tres veces, para asegurar el aislamiento de BRDA.

Capacidad para degradar aserrín

Para estimar la capacidad de las bacterias para degradar aserrín, se realizó una prueba digestibilidad in vitro (DIVMS, Tilley y Terry, 1963, primera fase). Los tubos de cultivo se inocularon con 1 ml de BRDA o con bacterias ruminales totales (BRT), extraídas directamente de la vaca fistulada con la que se inició el proceso de aislamiento y selección bacteriana. La capacidad para degradar aserrín se realizó a las 3, 12, 24, 48 y 72 h de incubación a 38,5 °C. Las pruebas se realizaron por triplicado. También se realizó la prueba con alfalfa deshidratada, con la finalidad de comparar la capacidad para degradar un substrato de uso común en la alimentación animal. Para el análisis estadístico se utilizó un diseño completamente al azar con tres repeticiones.

Resultados y discusión

Análisis químicos de las plantas tropicales evaluadas

Como era de esperarse, el contenido de MS, PC, FDN y FDA, fue diferente entre las muestra compuestas por solamente hojas o con la presencia de hojas y tallos (Cuadro 2). En promedio, el contenido de PC disminuyó 27,5 por ciento, los contenidos de FDN y FDA, aumentaron 20,5 y 29,6 por ciento, y consecuentemente la digestibilidad disminuyó en 31,2 por ciento en las muestras a base de hojas y tallos con respecto a los valores determinados para muestras a base de solo hojas. Estos datos confirman que las evaluaciones del valor nutritivo que en muchas ocasiones se reportan están sobrevaluados en cuanto a su contenido de PC y subevaluados en cuanto a sus componentes fibrosos y digestibilidad.

Análisis químicos del aserrín de pino

De acuerdo a los resultados del análisis químico, el aserrín contiene 94 por ciento de MS, 0,62 por ciento de PC y 0,35 por ciento de cenizas. Del análisis de fibras, se determino que la FDN es el principal componente del aserrín (94,39 por ciento de MS) y de ésta, 83,04 por ciento es FDA y 11,35 por ciento es hemicelulosa (Cuadro 1). Los datos obtenidos confirman sin lugar a duda, que el aserrín es una fuente exclusiva de carbohidratos estructurales, con un nulo aporte de proteínas o minerales, y son similares a los reportados por Schhuts y Taylor (1990).

CUADRO 2
Contenido de proteína cruda, fibras detergente neutro y ácido, y digestibilidad in vitro de la materia seca de hojas y hojas más tallos

El sistema de fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA) desarrollado por Goering y Van Soest (1970), es considerado un estándar esencial para la caracterización de forrajes. Una alta concentración de FDA en forrajes se asocia con una baja digestibilidad ruminal, mientras que una alta concentración de FDN se asocia con un menor consumo de alimento (Fahey y Berger, 1988). En el caso de las plantas tropicales evaluadas, el contenido de FDN y FDA se incrementa con la presencia de tallos, por lo que se puede estimar que afectan negativamente tanto el consumo como la digestibilidad de la planta. Estos resultados explican en gran medida el por que la respuesta animal esperada en sistemas silvopastoriles no cumple las expectativas en cuanto a consumo de alimento y eficiencia productiva (Sánchez, 1976).

Es importante señalar que de acuerdo con el contenido de PC, FDN, FDA y digestibilidad de muestras compuestas por hojas y tallos, se puede deducir que muchas plantas utilizadas en sistemas silvopastoriles y clasificadas como forrajes de excelente calidad, pasarían a clasificarse como forrajes toscos.

Degradación anaerobia in vitro del aserrín y de la alfalfa

Mediante el proceso de selección en medios anaerobios selectivos, se aisló un cultivo mixto formado por dos bacterias Gram negativa: un coco y un bacilo en una proporción de 45:55 respectivamente. Los resultados obtenidos confirman que las BRDA, son más eficientes (P < 0,05) a partir de las 72 h de incubación para degradar aserrín que las bacterias ruminales totales (BRT). Las diferencia en la degradación del aserrín a las 72 h de incubación fue de 10,0 vs 2,9 por ciento (BRDA vs BRT, respectivamente). Aunque la digestibilidad determinada en BRDA fue baja, representó un incremento en la degradación del aserrín de 345 por ciento.

En cuanto a la degradación de la alfalfa, las BRT fueron más eficientes (P < 0,05) que las BRDA, desde el inicio hasta el final de las incubaciones (Cuadro 3), lo que indica la especificidad de las bacterias aisladas (BRDA) para nutrirse y degradar substratos altos en fibra. Las degradaciones obtenidas en la alfalfa por la BRT se encuentran dentro de valores comúnmente reportados con el uso de la primera fase de la técnica de Tilley y Terry, (1963).

Conclusiones

Los resultados obtenidos indican la necesidad de incluir muestras compuestas por hojas y tallos para evaluar el valor nutritivo de leguminosas y arbustivas en sistemas silvopastoriles. Dicha información, permitirá establecer una mejor predicción de la carga animal, así como de la productividad animal esperada. El desarrollo de un inóculo de BRDA, puede tener utilidad para estimular la eficiencia productiva de animales alimentados con leguminosas y arbustivas que se clasifiquen como forrajes toscos.

CUADRO 3
Degradación de aserrín y de alfalfa (por ciento de MS), por bacterias ruminales degradadoras de aserrín (BRDA), y por bacterias totales (BRT)

a, b Diferente superíndice indica diferencia significativa (P < 0,05) entre tipo de bacterias y tiempos para aserrín.

u, v, w, x, y, z Diferente superíndice indica diferencia significativa (P < 0,05) entre bacterias y tiempos para alfalfa.

Considerando lo difícil que resulta establecer el valor nutritivo real del forraje consumido por un animal, el cual esta afectado por el tamaño de muestra, variaciones estacionales o de madurez de plantas, proporción hoja:tallo de la muestra, así como, la incapacidad a corto tiempo de los animales para desarrollar una microflora bacteriana eficaz para degradar componentes fibrosos. El uso de un inóculo de bacterias con alta capacidad para degradar fibra, puede resultar en una estrategia adecuada para incrementar la digestibilidad de leguminosas y arbustivas tropicales y disminuir el tiempo necesario para desarrollar una microflora ruminal celulolítica en animales producidos en sistemas silvopastoriles.

Agradecimientos

Este proyecto se realizó con la colaboración de fondos concurrentes de los proyectos: IFS. International Foundation for Science, Suecia. Proyecto No. B/2518-1, CONACYT. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México. Proyecto No. 26138-B

Bibliografía

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Slyter, A.L. y Kamstra, L.D. 1974. Utilization of pine sawdust as a roughage substitute in beef finishing rations. J. Anim. Sci. 38:693-696.

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Tilley, J.M. y Terry, R.A. 1963. A two-stage technique for the in vitro digestion of forages crops. J. Brit.Grass. Soc. 18:104-111.

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Comentarios

C.A. Sandoval Castro

Es importante que el análisis de los recursos forrajeros se enfoque con criterios más reales como el señalado por el Dr. Cobos. Ciertamente otras instituciones ya han comenzado a realizar esto. Sin embargo, aún queda el problema práctico de conocer las diversas proporciones hoja:tallo que son consumidas por los animales en pastoreo o en corral. Para ello estudios de conducta ingestiva deberán ser tomados como necesarios e igualmente estudios de composición de la ingesta por técnicas alternas a los animales con cánula esofágica cuando esto fuese posible.

Un comentario adicional a la toma de muestra realizada por el Dr. Cobos, si bien es un buen indicador el tomar los tallos tiernos adheridos a las hojas, en la práctica nosotros hemos hallado que el animal consume aún ciertas porciones de tallos que no tienen hojas adheridas, la diferencia entre árboles dependiendo de la consistencia de los tallos.

Para ello la estrategia empleada por un servidor en la FMVZ-UADY. México, es medir los diámetros de los tallos rechazados (ofreciendo al animal follaje ad libitum con todo y ramas), y en una muestra representativa del mismo árbol colectar la muestra hasta el diámetro registrado (la muestra proviene de la misma cosecha que se le ofreció al animal).

Una segunda estrategia implica simple y puramente la observación del animal. Seguir al animal en su pastoreo y observar los bocados y trozos de rama que arranca de los árboles, medir directamente en campo los diámetros y simular esta cosecha.

Espero que el futuro existan más reportes de calidad empleando este criterio.

M.A. Cobos P.

Respuesta a los comentarios de C.A. Sandoval y R.M. Mauricio

En el comentario del Dr. Sandoval, es claro en el sentido de la dificultad de contar con una muestra representativa de lo que el animal está consumiendo. Su aproximación es bastante interesante y evitaría el uso de animales con cánula esofáfica. En particular, la experiencia que tengo con el uso de cánula esofágica, me permite dudar de su utilidad, ya que es difícil y a veces imposible, identificar las especies forrajeras consumidas y la relación hoja tallo. Además de que su composición química es afectada.

La observación del Dr. Sandoval, de que en ocasiones el animal consume tallos sin hojas, afecta en mayor medida el valor nutritivo y digestibilidad de la planta. Por lo que quisiera remarcar la importancia de investigar en el área de desarrollo de inóculos a base de bacterias ruminales con alta capacidad para degradar componentes fibrosos de la ración.

Agradezco los comentarios vertidos por el Dr. Rogério Martins Maurício, sobre el trabajo que enviamos a esta conferencia. Además, concuerdo con su comentario de que las leguminosas y arbustivas en sistemas silvopastoriles, son importantes no solo por su valor como forraje, sino por varias funciones importantes en su nicho ecológico. De esta manera la evaluación de su importancia resulta más compleja. De hecho, en el transcurso de esta conferencia, se ha marcado que en sistemas silvopastoriles, las leguminosas y arbustivas de mediano a bajo valor nutritivo, puede tener un papel preponderante en la viabilidad o conservación de flora y fauna que forman parte de su nicho ecológico.

A. Navas Camacho

Es muy interesante la discusión y los aportes sobre alternativas para mejorar la digestibilidad de dietas con base en follaje de gramíneas y leguminosas, y procedimientos metodológicos para su cuantificación.

Yo quisiera señalar sin embargo la necesidad de disminuir el peso relativo que damos a digestibilidad "potencial" en la valoración de la calidad nutritiva de fuentes de hoja ancha. Como todos conocemos la tasa de pasaje de las fracciones sólida y líquida del contenido ruminal de animales ramoneadores es muy superior a los pastoreadores. Sin embargo es factible que la inclusión de hoja ancha en animales con tendencia al pastoreo, incremente las tasas de pasaje, tal como lo señalan los trabajos de la Universidad de Yucatán presentados en la primera Conferencia. Este incremento aumenta consumo voluntario, consumo de energía digestible y flujo de proteína microbial y dietética al duodeno, sin modificar la digestibilidad de dieta base, pero mejorando el balance proteína:energía en estos animales. En el trabajo de los colegas Mexicanos el suplemento con 30 por ciento de Mataratón incrementó el flujo de proteína en una cantidad similar a la suplementación de 1,2 kg de torta de algodón por día en vacas de 500 kg.

La presencia de metabolitos secundarios como las saponinas en el caso del Pithecellobium lanceolatum, disminuye hasta en un 80 por ciento en menos de una semana la población de protozoarios ciliados en animales (ovinos) consumiendo 80 por ciento de su dieta con follaje de este árbol, lo cual mejoró en forma sustancial la economía del nitrógeno en estos animales, teniendo valores medios de digestibilidad in vitro.

La digestibilidad nos explica únicamente el 58 por ciento del consumo de materia orgánica digestible, tal como nos lo señalaron los colegas Venezolanos en el anterior seminario y por esto es una variable importante, pero igualmente su sobrevaloración nos puede estar restringiendo el mejor uso y manejo de recursos disponibles.