Ciencia Animal

Caracterización química y microbiológica de una variante tecnológica del aditivo Vitafert, destinada a la producción animal. Nota técnica

0000-0002-7973-6349Daymara Bustamante García^{1  *}  , 0000-0001-9880-0310Lourdes L. Savón Valdés¹  , A. Elías Iglesias †¹  , 0000-0002-2372-5042Y. Caro Ríos¹  , 0000-0003-4178-3286Elaine C. Valiño Cabrera¹  , 0000-0003-1680-4639M. Valera Rojas¹  , 0000-0001-7075-7226C. Martin Nyachoti²  , 0000-0003-3340-7343S. Mireles³ 

¹Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas. Mayabeque, Cuba

²Department of Animal Science, University of Manitoba, Winnipeg, MB R3T 2N2. Canada

³Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (CUCBA), Universidad de Guadalajara, Zapopán. Jalisco, México

Resumen

Para caracterizar química y microbiológicamente una variante tecnológica del aditivo Vitafert, destinada a la producción animal, se determinó la composición química y el perfil de aminoácidos del Vitafert seco. En el análisis microbiológico se evaluaron las poblaciones de bacterias ácido lácticas, levaduras, hongos y microorganismos patógenos. Se aplicó un análisis descriptivo para el procesamiento de los datos. En el patrón aminoacídico predominó el ácido glutámico, leucina, prolina, ácido aspártico y alanina. El Vitafert seco mostró alta concentración de bacterias ácido lácticas (15 x 10⁷ UFC.g^-1) y ausencia de microorganismos patógenos. La concentración de ácidos grasos de cadena corta individuales resultó baja y el valor de pH fue de 5.41. Los resultados indican las potencialidades del Vitafert seco para su utilización en la alimentación animal, dadas por su composición química y concentración de bacterias ácidos lácticos.

Palabras-clave: producto fermentado; composición química; poblaciones microbianas; alimentación

Los productos fermentados son de gran interés para la producción animal, debido a la versatilidad en su aplicación, sea como aditivos, suplementos o alimentos (^{Xu et al. 2020}).

En el Instituto de Ciencia Animal, en Cuba, se obtuvo un preparado microbiano denominado Vitafert (^{Elías y Herrera 2011}), compuesto por bacterias ácido lácticas, levaduras y ácidos orgánicos que promueven un pH bajo. Numerosas investigaciones describen su uso como aditivo zootécnico, con efectos positivos en los indicadores inmunológicos, productivos y sanitarios de especies de interés económico (^{Gutiérrez 2005}, ^{Gutiérrez et al. 2012} y ^{Beruvides et al. 2018}).

Durante años se han ensayado diferentes variantes y formulaciones de este biopreparado, que se relacionan con su forma de presentación (líquido/seco), inóculo utilizado (excretas/yogurt/contenido ruminal) y modificaciones en las materias primas (miel final/azúcar crudo) empleadas para su obtención (^{Bustamante et al. 2016}, ^{Beruvides 2019} y ^{Savón et al. 2020}).

El conocimiento de la composición de este preparado es necesario para su aplicación en la alimentación animal. Sin embargo, en la literatura existen pocos estudios acerca de la caracterización de estos aditivos microbianos.

El objetivo de este trabajo fue caracterizar química y microbiológicamente una variante tecnológica del aditivo Vitafert, destinada a la producción animal.

El Vitafert se elaboró en el Laboratorio de Producción de Alimentos, perteneciente a la Unidad Central de Laboratorios del Instituto de Ciencia Animal de la República de Cuba. Se siguió para ello la metodología descrita por ^{Elías y Herrera (2011)}. La composición química de este preparado es: pH 4.28 ± 0.08, ácido láctico 452.0 mMol.L^-1, ácido acético 227.36 mMol.L^-1, ácido butírico 85.32 mMol.L^-1, MS 90.9 g/kg ± 0.08; PB 80.2 g/kg MS ± 0.10. Las poblaciones de bacterias ácido lácticas y levaduras fueron 10¹⁰ y 10⁷ UFC.g ^-1, respectivamente. No se detectó la presencia de Escherichia coli.

La variante tecnológica se elaboró a partir de la mezcla del Vitafert con la harina de maíz 1:1 (p/v), según lo propuesto por ^{Gutiérrez (2005)}. El secado se realizó mediante la exposición directa al sol durante 72 h, con valores de temperatura máxima promedio de 27.3 °C y humedad relativa de 76 %. El Vitafert seco se conservó en sacos de papel de doble capa durante cinco días. Se tomaron cinco muestras de 1 kg para realizar los análisis químicos y microbiológicos. El tamaño de partícula se redujo a 1 mm en un molino Thomas Wiley (modelo 4. Thomas Scientific, Swedesboro, NJ).

Los análisis químicos se realizaron en el Departamento de Ciencia Animal de la Universidad de Manitoba, en Canadá. Se utilizaron los procedimientos estándar de la ^{AOAC (2006)} para el cálculo de MS, PB, extracto etéreo y perfil de aminoácidos. La energía bruta se determinó en un calorímetro adiabático de bomba (modelo 6400. Parr Instrument Company, Moline, Illinois, EUA). Para el fraccionamiento de la fibra se procedió según ^{van Soest et al. (1991)}.

Para determinar el pH y la concentración de los ácidos grasos de cadena corta individuales (AGCCi), se tomaron 5 g del Vitafert seco y se diluyeron en 45 mL de agua destilada 1:10 (p/v) mediante agitación mecánica durante 20 min. El pH se determinó con un pH metro digital, marca WPA (serie CD-70 de manufactura inglesa). La cuantificación de los AGCCi se realizó en un cromatógrafo de gases DANI Master GC (DANI Instruments S.p.A, Milán, Italia).

Se tomó una alícuota de 1 mL de la extracción acuosa del Vitafert seco para realizar las diluciones seriadas en agua peptona (0.1 % p/v). Las diluciones 10^-5, 10^-6 y 10^-7 se sembraron en tubos rodados con agar Rogosa (^{Rogosa et al. 1951}). Los tubos se inocularon a razón de 1:10 (v/v) y se incubaron durante 48 h, a 37 °C. El número de UFC.mL^-1 se cuantificó por conteo visual de las colonias. La calidad microbiológica se realizó en el Laboratorio Nacional de Higiene de los Alimentos (Centro de Referencia Nacional), perteneciente a la Unidad de Laboratorios Centrales de Sanidad Agropecuaria del Ministerio de la Agricultura en Cuba. Se aplicaron las normas cubanas vigentes para levaduras y hongos/g (^{NC-ISO 1004:2016}), Salmonella en 25 g (^{NC-ISO 6579:2008}) y coliformes totales/g (^{NC-ISO 4832:2010}).

Se analizaron cinco muestras por triplicado para los análisis químicos. En el caso de los aminoácidos, se realizó una determinación por duplicado.

Para los indicadores químicos se determinaron los estadígrafos de posición y dispersión: media, desviación estándar y coeficiente de variación (%). Se utilizó el paquete estadístico InfoStat, versión 2012 (^{Di Rienzo et al. 2012}).

La tabla 1 muestra la composición química y energética del Vitafert seco. El contenido de MS resultó superior al 85 %, aspecto que se debe considerar para la conservación y almacenamiento del producto. Según ^{Belén-Camacho et al. (2007)}, la reducción del contenido de humedad aumenta la vida útil de los productos, ya que ocasiona descenso de la actividad del agua, lo que retrasa el crecimiento microbiano y disminuye la velocidad de varias reacciones deteriorantes.

Tabla 1 Composición química y energética del aditivo Vitafert seco 

Nutrientes, %	Media	DE	CV (%)
MS	90.11	6.58	0.17
PB	14.58	0.02	0.11
Extracto etéreo	2.58	0.13	1.20
Energía bruta*	18.40	0.04	0.19
FDN	11.32	0.42	0.75
FDA	3.10	0.16	1.02
Hemicelulosa	8.22	0.30	0.28

*expresado como MJ

El alto tenor de PB pudiera estar asociado a las transformaciones bioquímicas que ocurren durante el tiempo de absorción del agua presente en el sistema sobre el soporte sólido y en el secado al sol. Esto sugiere que el proceso de fermentación pudo continuar. Según ^{Anguita et al. (2006)}, el procesamiento biotecnológico de cereales ricos en carbohidratos favorece el incremento de la hidrólisis del almidón y, por consiguiente, el aumento en la cantidad de polisacáridos no amiláceos. Por esta razón, las poblaciones microbianas presentes en el producto pudieron utilizar el almidón soluble del maíz para el incremento de la biomasa unicelular. De igual forma, el aporte proteico de la harina de maíz utilizada como material absorbente es otro factor que pudo contribuir al aumento de la proteína del producto final.

Por lo general, los valores del resto de los indicadores del Vitafert seco se pueden deber a la concentración de nutrientes que tiene lugar durante el proceso de secado, unido a los aspectos antes descritos.

En la literatura disponible existen pocas investigaciones donde se profundice en los cambios que ocurren durante el secado de productos fermentados líquidos. Sin embargo, se conoce de otras variantes tecnológicas en las que se empleó el mismo soporte para esta operación.

^{Gutiérrez (2005)} caracterizó el preparado seco, obtenido a partir de la fermentación de la gallinaza fresca con miel final, y observó ascenso en el contenido de proteína de 8.01 a 13.49 %. ^{Savón et al. (2017)} indicaron un valor de 8.04 % para el producto fermentado seco, elaborado a partir del contenido de rumen. La variación en los resultados se puede relacionar con las modificaciones en la formulación del Vitafert.

En la figura 1 se muestra el perfil aminoacídico del Vitafert seco, con los diez aminoácidos esenciales y ocho de los no esenciales. Se observó alto contenido de aminoácidos no esenciales, en el orden que sigue: ácido glutámico, prolina, ácido aspártico, alanina, serina, cistina, tirosina y glicina. Sin embargo, predominó en los esenciales la leucina, arginina, valina, fenilalanina, lisina y treonina. El contenido de aminoácidos del Vitafert no se conoce, por lo que su disponibilidad y concentración en esta variante tecnológica pudo estar determinada por los factores descritos anteriormente.

Figura 1 Concentración de aminoácidos esenciales y no esenciales (% MS) en el Vitafert seco 

La contribución de los aminoácidos es esencial porque ellos regulan o participan en rutas metabólicas clave para el crecimiento, desarrollo, reproducción y salud del animal. Por esta razón, la composición de este producto fermentado pudiera contribuir a satisfacer los requerimientos de diferentes especies monogástricas, por su aporte de aminoácidos funcionales. ^{Wu et al. (2014)} definieron que los aminoácidos funcionales contribuyen a las necesidades metabólicas del animal por el aminoácido dietético, más allá de la síntesis de proteína tisular, donde se incluyen aminoácidos esenciales, no esenciales y condicionalmente esenciales.

El pH del Vitafert seco es ácido, aun cuando la concentración de los ácidos grasos de cadena corta individuales es baja (tabla 2). Este comportamiento pudiera estar relacionado con el secado a temperatura ambiente, unido al efecto de dilución de la harina de maíz, que pudo ocasionar la volatilización de estos ácidos. Sin embargo, hubo mayor concentración de mMol.L^-1 de ácido acético, con reducción del 7.12 % con respecto al Vitafert líquido. Esto se asocia a la disminución de poblaciones de bacterias productoras de este ácido.

Tabla 2 Composición microbiológica, pH y perfil de ácidos grasos de cadena corta individuales del Vitafert seco 

	Media	DE	CV(%)
pH	5.41	0.02	0.45
Ácidos grasos de cadena corta individuales, mMol.L^-1
Acético	16.17	0.43	2.69
Propiónico	0.40	0.01	2.58
Butírico	0.29	0.01	2.59
Isovalérico	0.08	0.02	1.42
Valérico	0.09	0.06	1.02
Microorganismos, UFC.g ^-1
Bacterias ácido lácticas	15 x 10^7	0.05	0.01
Levaduras y hongos	<10^2	-	-
Salmonella	Ausente	-	-
Coliformes totales	<10^2	-	-

^{Yeh et al. (2018)} observaron que el pH de una dieta fermentada (inoculada con 10⁶ UFC.g^-1 alimento de Bacillus subtilis y Bacillus coagulans) se mantuvo ácido durante el secado con la utilización de altas temperaturas. Los autores refirieron que el contenido de ácido acético disminuyó, mientras que el ácido butírico y el propiónico estuvieron por debajo de los límites de detección. Estos resultados indican que el secado no afecta la acidez del aditivo, pero sí su concentración de ácidos grasos de cadena corta.

La composición microbiológica del Vitafert seco mostró alta concentración de bacterias ácido lácticas, número permisible de levaduras, hongos y ausencia de patógenos. Sin embargo, durante el proceso de secado del Vitafert hubo reducción de 10² UFC.g^-1 de bacterias ácido lácticas y se redujo cinco veces el contenido de levaduras presentes en el Vitafert líquido. Lo anterior se corresponde con la baja concentración de ácidos grasos de cadena corta individuales que se obtuvo y probablemente, con el efecto de dilución de la harina de maíz como material absorbente.

Aun cuando la concentración de bacterias ácido lácticas se redujo con esta variante tecnológica, se encuentra en el rango de 10⁶-10⁷ UFC.g^-1, establecido por la ^{FAO/WHO (2002)}. Esto indica que la incorporación de estos microorganismos en la dieta pudiera tener efectos benéficos en el animal y expresar una posible actividad probiótica, cuando se ingieren en cantidades suficientes.

La concentración de las bacterias ácidos lácticas viables, las características ácidas y la disminución del número de microorganismos patógenos contribuyeron a la calidad higiénico-sanitaria del Vitafert seco.

Agradecimientos

Se agradece al Departamento de Ciencia Animal de la Universidad de Manitoba. En especial, al técnico de investigación Atanas Karamanov, por la asistencia material y técnica.

REFERENCIAS

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Recibido: 13 de Octubre de 2020; Aprobado: 05 de Febrero de 2021

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