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Introducción
Los rumiantes contribuyen al calentamiento global al generar productos de la fermentación anaeróbica de carbohidratos, tales como calor, dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), según señalan Castelán-Ortega et al. (2014). Este último representa una pérdida del 10 % de la energía contenida en el alimento (Carmona et al., 2005), y es el segundo contribuyente más significativo al efecto invernadero, al atrapar veinte veces más calor que el dióxido de carbono (Yan et al., 2010). Además, se calcula que aproximadamente una cuarta parte de todo el CH4 antropogénico se produce por fermentación entérica de los rumiantes (Beauchemin et al., 2008; Ramin y Huhtanen, 2013).
La estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero, principalmente CH4, por métodos in vivo es considerada más exacta, y entre estos destacan la cámara de respiración, el trazador SF6 y las técnicas micrometeorológicas (Rodríguez et al., 2019). Sin embargo, estas técnicas son costosas y laboriosas; y, en menor o mayor grado, afectan el comportamiento animal. Por su parte, las técnicas in vitro son de bajo costo (Danielsson et al., 2017), prácticas, poco contaminantes, y se pueden usar para estimar los parámetros de la cinética de producción de gas y predecir la producción de metano (Ramin y Huhtanen, 2012).
La técnica de producción de gas in vitro (TPG) genera gas proveniente directa y principalmente, pero no exclusivamente, de la fermentación ruminal de los carbohidratos del alimento; por tanto, el gas puede ser un indicador del contenido de energía (Menke y Steingass, 1988; Posada y Noguera, 2005). Algunos trabajos de investigación han evidenciado la factibilidad de aplicar la TPG en estudios in vivo, con el fin de determinar el efecto de la dieta en la emisión potencial de gases (Miranda-Romero et al., 2018). Debido a lo anterior, existe el interés de evaluar la producción potencial de metano en función del contenido de energía y proteína del alimento; por lo que el objetivo de la investigación fue evaluar la técnica de producción de gas in vitro como método para estimar in vivo un indicador de calentamiento global, en dietas con diferentes niveles de energía metabolizable y proteína cruda.
Materiales y Métodos
Localización del estudio. El trabajo se llevó a cabo en dos fases: la primera consistió en la engorda de 30 corderos durante 60 días y la toma de muestras del alimento ofrecido, y tuvo lugar en la Unidad de Posgrado e Investigación de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la Universidad Nacional Autónoma de México -localizada en Cuautitlán Izcalli, Estado de México-. El área está situada a una latitud de 19,695826 norte y longitud de 99,190613 oeste; el clima es templado. La precipitación media anual es de 653 mm y la temperatura promedio es de 15,7 ºC (INAFED). La segunda fase se llevó a cabo en el laboratorio de nutrición de rumiantes del Departamento de Zootecnia de la Universidad Autónoma Chapingo, ubicada en el kilómetro 38,5 de la carretera México-Texcoco, Chapingo, Estado de México; y consistió en la fermentación por duplicado de las 90 muestras de alimento ofrecido, mediante la técnica de producción de gas in vitro a 24 h de la incubación.
Tratamiento y diseño experimental. Con un diseño completamente al azar con cinco tratamientos y seis repeticiones, se formularon cinco dietas con diferentes niveles de energía metabolizable (Mcal/kg) y proteína cruda (%). Para el grupo testigo (MM) se utilizaron los niveles de energía metabolizable (2,8 Mcal/kg) y proteína cruda (16 %) que recomienda el NRC (2007) para ovinos en crecimiento y finalización. Para los grupos experimentales se usaron dos niveles de energía metabolizable, uno superior (3,0 Mcal/kg) y otro inferior (2,7 Mcal/kg) con respecto a las recomendaciones del NRC (2007). De igual manera se utilizaron dos niveles de proteína bruta: superior (18 % PB) e inferior (14 % PB). Con las combinaciones se obtuvieron los siguientes tratamientos (Mcal/kg:% PB): AA (3:18), AB (3:14), BA (2,7:18) y BB (2,7:14). Las cuatro combinaciones se muestran en la figura 1.
Figura 1. Energía metabolizable (EM) y proteína bruta (PB) en dietas con nivel alto (A), medio (M) o bajo (B). MM: dieta de referencia recomendada por la NRC (2007) para ovinos que ganan 250 g/días.
Animales y manejo. Treinta corderos machos (26,5 ± 3,7 kg PV) instalados en corraletas individuales de 1 m2 fueron alimentados con las dietas, las cuales fueron asignadas aleatoriamente. Los corderos tuvieron un periodo de adaptación de 10 días. La engorda duró 60 días y fue dividida en tres periodos de 20 días cada uno. En cada periodo se tomaron cada tercer día muestras del alimento ofrecido, con las que se conformaron muestras compuestas por animal y por periodo. Las 90 muestras fueron secadas, molidas y fermentadas por la técnica de producción de gas modificada (Getachew et al., 1998), para medir la producción de gas total (mL g-1) y para estimar la producción de CO2, CH4 más gases menores (CH4+GM) y la digestibilidad in vitro (DIVMS) a las 24 h de la incubación.
La producción total de gas fue referida como índice de emisión potencial de gases de fermentación (IEPGM, mL g-1). Los valores de CH4+GM fueron ajustados como metano teórico (CH4) multiplicando cada valor por 0,77 (Zhong et al., 2016). Con los valores de CO2 y CH4 se obtuvo el indicador potencial de calentamiento global (IPCG), considerando un valor equivalente por metano de 23 (Berra et al., 2009) y la siguiente ecuación:
El análisis estadístico se realizó con el procedimiento GLM y la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey (SAS 9.4).
Resultados y Discusión
De acuerdo con el IEPGF, la dieta desbalanceada AB se fermentó menos que las dietas balanceadas (AA, BB y MM) en los dos primeros periodos de la engorda, y tendió a ser de las menos fermentables en el tercer periodo junto con la dieta balanceada AA (tabla 1). Este resultado es congruente con la DIVMS, pues se observó que las dietas balanceadas a nivel bajo, medio o alto de EM y PC (BB, MM y AA) tuvieron una mayor digestibilidad (p < 0,05) que las desbalanceadas (AB y BA). La digestibilidad promedio fue alta en los primeros dos periodos. Sin embargo, como se trataba de animales adultos no hubo diferencia (p > 0,05) en la digestibilidad, lo que coincide con lo descrito por Bastida-García et al. (2011).
Tabla 1 Producción de gas de fermentación in vitro e indicador potencial de calentamiento global de dietas con diferentes niveles de energía y proteína.
EM: energía metabolizable (Mcal kg-1), PB: proteína bruta (% kg-1), CH4: metano, IEPGF24: índice de emisión potencial de gases de fermentación, IPCG: índice potencial de calentamiento global, DIVMS: digestibilidad in vitro.
a, b, c: letras desiguales dentro de columnas son diferentes para p < 0,05.
La producción de metano promedio de los tres periodos fue inferior al 16 %, lo cual se corresponde con dietas altas en concentrado; a su vez, el valor fue menor que en dietas altas en forraje (> 20 %), según señalan Dumortier et al. (2017).
Es notorio que la producción de metano fuera mayor para el último periodo de la engorda (41-60 días). Por otra parte, se observó que las dietas con baja energía (BB y BA) produjeron menos metano (p < 0,05); mientras que la dieta con alta energía y proteína (AA) produjo una mayor cantidad (p < 0,05) de metano (tabla 1).
Por su parte, la fermentación ruminal in vitro de las dietas demostró que, con un mayor contenido de EM (AA y AB), el IPCG tuvo un valor superior (p < 0,05) y, por ende, estas fueron las de mayor impacto ambiental respecto al calentamiento global, principalmente en los dos primeros periodos de engorda. En el último periodo, la dieta con niveles medios de EM y PC (MM) también tuvo un IPCG alto (p < 0,05). En contraste, el IPCG fue menor (p < 0,05) con la fermentación de las dietas con nivel bajo de EM (tabla 1).
Estos resultados indican que, independientemente del nivel de EM y PB, la fermentación ruminal del alimento se optimiza cuando estos nutrimentos están balanceados (BB, MM y AA); lo cual, por consecuencia, incrementaría la producción de AGV y la energía disponible para el rumiante (Popa et al., 2016).
Por otro lado, cuando la dieta está desbalanceada en EM y PC, la fermentación ruminal del alimento es menor; y, por consiguiente, la producción de AGV también se reduce, particularmente cuando hay exceso de EM (AB). Los resultados también indicaron que el nivel de EM en la dieta es más determinante que el nivel de PC en el impacto ambiental; puesto que las dietas AA y AB mostraron mayores IPCG y, en promedio de los tres periodos, tuvieron 31 % más de IPCG que las dietas BB, MM y BA.
Conclusión
El indicador potencial de calentamiento global obtenido por la técnica de producción de gas in vitro es útil para estimar el impacto ambiental por la fermentación de los alimentos para rumiantes. En esta investigación se demostró que el IPCG estuvo determinado por el nivel de EM en la dieta. Por otro lado, se confirmó que las dietas balanceadas, independientemente de su nivel de EM y PC, se fermentaron mejor que las desbalanceadas; y, por consiguiente, se espera una mayor disponibilidad de energía proveniente de AGV para el rumiante. Ello tiene implicaciones para la producción de corderos, ya que los productores de bajos recursos deben considerar, antes de incluir ingredientes energéticos o proteicos, que es mejor balancear la dieta a niveles bajos de EM y PC para mejorar la fermentación ruminal y, probablemente, el comportamiento productivo de los corderos.
