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Introducción
La alimentación de los rumiantes en los trópicos se basa, principalmente, en la utilización de los pastos y forrajes como la principal fuente de nutrientes (López-Herrera et al., 2019). Sin embargo, la composición nutricional de estos es variable, y en ella influyen algunos factores, como el cultivar, la edad fisiológica (Elizondo-Salazar, 2017) y las condiciones estacionales de las precipitaciones (Ribera et al., 2017).
Esta situación obliga a buscar alternativas tecnológicas para la alimentación de los rumiantes, que permitan un aporte nutricional adecuado, a bajo costo y, conjuntamente, el incremento en los rendimientos productivos.
El uso de árboles y arbustivas forrajeras permite el aporte adecuado de nutrimentos (Cardona-Iglesias et al., 2017), principalmente de proteína (Franzel et al., 2014). Sin embargo, si se hace uso de este tipo de recursos, se debe complementar la dieta con fuentes de energía que optimicen el aprovechamiento de los nutrimentos del forraje (Jiménez-Ferrer et al., 2015).
Morus alba Linn. es un recurso forrajero adecuado para la suplementación de los rumiantes, debido a que produce más cantidad de nutrimentos digestibles en comparación con otros forrajes, presenta buena cantidad de biomasa por año y apropiada adaptación a las condiciones ambientales (Torres-Navarrete et al., 2019).
De acuerdo con Mohapatra et al. (2010), el guineo cuadrado (Musa sp.) pertenece al grupo ABB de los híbridos triploides Musa acuminata x Musa balbisiana. Estos han demostrado buena capacidad para su conservación por medio del ensilaje, sobre todo cuando se utilizan en estado inmaduro (Happi et al., 2008). Además, constituyen una fuente rica en carbohidratos no fibrosos, con 81,5 % de MS (López-Herrera et al., 2017) y 80,1 % de almidón (López-Herrera et al., 2019).
El ensilaje se logra mediante un proceso de fermentación inducido por bacterias que trasforman carbohidratos en ácidos orgánicos, como el ácido láctico, que disminuye el pH del medio (Yitbarek y Tamir, 2014). Este proceso tiene lugar en condiciones anaeróbicas (Sánchez-Ledezma, 2018). Esta técnica ha permitido la conservación de diversos tipos de materiales que se pueden emplear posteriormente en la alimentación de los rumiantes (Arce et al., 2015 y López-Herrera et al., 2016).
El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la inclusión de diferentes niveles de Musa sp. en la calidad nutricional y fermentativa de ensilajes de M. alba Linn.
Materiales y Métodos
Localización. La investigación se llevó a cabo en la finca experimental Santa Lucía (FESL), propiedad de la Escuela de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Costa Rica. Esta instalación se ubica entre las coordenadas 10° 1’ 20’’ de latitud norte y 84° 06’ 45’’ de longitud oeste, a una altitud de 1 250 m.s.n.m., en Barva, Costa Rica.
Clima. La zona se caracteriza por presentar precipitación anual de 2 403 mm. La humedad relativa es de 80,5 % y la temperatura media anual de 20,3 °C, con mínimas de 15,4 °C y máximas de 25,2 °C (IMN, 2020). Los análisis de laboratorio se realizaron en el Centro de Investigación en Nutrición Animal de la Universidad de Costa Rica, ubicado en Montes de Oca.
Materiales forrajeros. El forraje de M. alba se cosechó en la plantación de la FESL, en parcelas designadas para este fin. Se estableció con semilla asexual, con una densidad de 25 000 plantas/ha. Durante el período experimental solo hubo control de las arvenses. El forraje se cosechó a los 75 días de edad y 40 cm de altura. Se sometió además, a un proceso de deshidratación durante 48 h en un invernadero, con el propósito de reducir el contenido de humedad antes de elaborar los ensilajes. Los frutos de guineo cuadrado se obtuvieron de la finca agroecológica Vocaré, ubicada en el Cantón de Upala, a 120-180 m.s.n.m., con precipitación promedio de 2 500 mm anuales, temperatura promedio de 26 °C, humedad relativa de 80-90 % y radiación solar de 3-5 h diarias (Barrientos y Chaves, 2008). La composición nutricional de los materiales utilizados se muestra en la tabla 1.
Tabla 1 Composición nutricional de los alimentos utilizados para la preparación de los tratamientos ensilados (%).
PB: proteína bruta, FDN: fibra detergente neutro, FDA: fibra detergente ácido, CNF: carbohidratos no fibrosos.
Tratamientos y diseño experimental. Se utilizó un diseño irrestricto, completamente aleatorizado, con cuatro tratamientos: T1-100 % M. alba, T2-85 % M. alba: 25 % Musa sp. (GC), T3-70 % M. alba: 30 % de GC y T4-55 % M. alba: 45 % GC. Todos se sometieron a conservación por medio de la técnica de ensilaje en microsilos. A cada tratamiento se le agregó 6 % peso/peso de melaza de caña de azúcar, sin diluir, e inóculo bacterial artesanal. Este se elaboró por fermentación en la propia finca, a partir de suero de leche, leche y melaza + Lactobacillus 1,0 x 109, a dosis de 1 L/t en fresco. Cada tratamiento ensilado se repitió cuatro veces, por lo que el experimento contó con 16 unidades experimentales en total.
Procedimiento experimental. Los materiales se trocearon por separado mediante una picadora de motor eléctrico hasta obtener un tamaño de partícula promedio de 2,5 cm. Se mezclaron manualmente con los frutos de guineo cuadrado inmaduro. Para empacar el ensilado al vacío, se utilizaron bolsas de polietileno, con capacidad para 5 kg y grosor de 0,063 mm. El material se compactó manualmente en las bolsas, extrayéndoles el aire mediante una aspiradora. Luego, estas se sellaron con cinta plástica adhesiva y se colocaron en un saco verde para ensilaje. Como almacén se utilizó un cuarto, donde estuvieron protegidas del ataque de aves y de labores rutinarias que podrían afectar el proceso de ensilaje.
Muestreo y variables experimentales. Después de trascurridos 40 días de fermentación, se envió una muestra de cada unidad experimental para realizar los análisis de calidad nutricional. Se determinó: materia seca, proteína bruta (PB = N x 6,25), extracto etéreo y ceniza por los métodos indicados en AOAC (1998), mientras que los carbohidratos no fibrosos se estimaron de acuerdo con Detmann y Filho (2010). Además, se determinó el contenido de almidón mediante cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) con un cromatógrafo Agilent 1260 Infinity, con una columna Agilent Hi-Plex H. (Ewen, 2011). Se aplicó la metodología de Van Soest et al. (1994) para la concentración de fibra detergente neutro, fibra detergente ácido y lignina. La fibra detergente neutro digestible (dFDN) y el total de nutrientes digestibles (TND) se estimaron según la técnica de Detmann et al. (2008) y las fracciones de energía se calcularon por medio de las ecuaciones descritas en las tablas de requerimientos para el ganado lechero (NRC, 2001). De cada microsilo se tomó una muestra de 0,6 kg para determinar la calidad del ensilaje mediante los indicadores fermentativos pH y ácido láctico. Para el pH se utilizó un potenciómetro con electrodo de hidrógeno, de acuerdo con la metodología propuesta por la WHO (2003). Para el ácido láctico, se procedió según el método indicado por Ewen (2011) mediante HPLC.
Análisis estadístico. Los datos se tabularon, y luego se procesaron por medio de un análisis de varianza, con previa comprobación de los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza mediante el programa estadístico INFOSTAT Profesional (Di-Rienzo et al., 2019). Además, se realizó un análisis de regresión lineal y cuadrática para determinar la tasa de cambio en las variables nutricionales, en caso de ser significativo el efecto del tratamiento. También se analizó la correlación entre todas las variables bromatológicas y los indicadores fermentativos por medio de los coeficientes de correlación de Pearson. En todos los análisis de información se declaró significancia cuando p < 0,05. Para la comparación entre medias se utilizó la prueba de Tukey con nivel de confianza de 95 %.
Resultados y Discusión
Materia seca e indicadores fermentativos. El pH mostró diferencia significativa (p < 0,001), debido a la sustitución por fruto de GC. Las medias de pH en los ensilados presentaron disminución lineal, a medida que se incrementó la cantidad de GC. El tratamiento con mayor valor de pH fue el de M. alba sin fruto, mientras que los de menor pH fueron los de M. alba con 30 y 45 % de inclusión, sin que existieran diferencias entre ellos (tabla 2).
Tabla 2 Contenido de materia seca, pH, y lactato.
Letras diferentes en la misma columna son diferentes p < 0,05
En el ácido láctico, la inclusión de GC generó un efecto inversamente proporcional, de manera que el tratamiento con mayor cantidad de GC fue el que produjo menor cantidad de ácido láctico.
Aunque el GC disminuyó los valores de pH en los ensilados, las medias de los diferentes tratamientos presentaron valores adecuados para los ensilados de plantas tropicales y con alto contenido de nitrógeno, como son las leguminosas (Kung y Shaver, 2001).
La reducción en el valor final del pH, al incrementar la cantidad de GC, se puede explicar por el contenido de carbohidratos solubles presentes en el fruto inmaduro. Según López-Herrera (2017), este es de 6,2 % de MS, que se adiciona al aportado por la melaza y el forraje para favorecer la fermentación y la disminución del pH. En todos los tratamientos, el pH fue similar al referido por López-Herrera et al. (2017), y menor al que informaron López-Herrera et al. (2019). En ambas investigaciones, se usó GC en las mezclas para ensilaje. Las diferencias referidas se deben a la cantidad de carbohidratos presentes en las mezclas ensiladas, y al tipo de forraje utilizado para su elaboración.
El contenido de humedad se afectó de manera lineal, y fue directamente proporcional a la cantidad de GC que se usó. El tratamiento con menor contenido de materia seca (MS) fue el de 45 % de GC (tabla 2), debido a que el GC posee menor porcentaje de MS en comparación con M. alba, que inclusive se deshidrató previo al ensilaje. La reducción en la MS fue de 2,4 puntos por cada incremento de 10 % en la cantidad de GC presente en la mezcla.
Se ha determinado que los incrementos en la humedad pueden influir negativamente en la calidad final del ensilado, ya que promueven los procesos de fermentación secundaria (clostridial), la formación de efluentes y la reducción del lactato (Callejo-Ramos, 2018). Este efecto se pudo observar al registrar el comportamiento de los niveles de lactato (tabla 2). Conforme aumentó el contenido de humedad, disminuyó la concentración final de lactato en el ensilado. Además, se obtuvo una correlación (ρ = 0,71; P = 0,002) entre la MS y la concentración de ácido láctico (ρ= 0,71; P= 0,002). También la hubo entre la concentración de ácido láctico y el pH (ρ= -0,64; P < 0,007).
Este comportamiento concuerda con los resultados informados en otras investigaciones, en las que se recomienda que los forrajes con alto contenido de humedad se deben exponer a la deshidratación antes del proceso de ensilaje (Han et al., 2006). Aunque hubo disminución en la concentración de ácido láctico, los valores en todos los tratamientos estuvieron entre los aceptables (2-8 % MS) para los ensilados de las especies leguminosas (Kung y Shaver, 2001).
El ácido láctico fue superior a lo informado por Kung et al. (2003), quienes hallaron cifras de 3,61 y hasta 4,45 % en ensilajes de alfalfa (Medicago sativa L.). En estas diferencias pudo influir el contenido de MS del forraje de M. alba y la concentración de los azúcares solubles en la mezcla, los que pueden aumentar o disminuir la producción de ácido láctico en el silo (López-Herrera y Briceño-Arguedas, 2017). Se puede inferir que el marchitado del forraje es una estrategia que permite la adecuada conservación de los forrajes, bajos valores de pH y nitrógeno amoniacal; además de la reducción en las poblaciones de bacterias clostridiales, lo que coincide con informes de Nishino et al. (2012).
Componentes intracelulares. El contenido de proteína bruta (PB) de los ensilados mostró diferencias significativas, debido a la inclusión de GC (tabla 3). La concentración de PB disminuyó a medida que aumentó la cantidad de GC en la mezcla, y esta disminución sucedió a una tasa de 1,1 puntos porcentuales por cada 10 % de inclusión de GC. Esto se debió al menor contenido de esta fracción en el GC con respecto a la proteína del forraje (tabla 1), comportamiento similar al descrito por López-Herrera et al. (2017). Estos autores hallaron reducciones de esta fracción, al incrementar la inclusión de fruto inmaduro de musácea.
Tabla 3 Componentes intracelulares de los ensilados de M. alba con GC (% MS).
Letras diferentes en la misma columna difieren p < 0,05
Ninguno de los tratamientos presentó concentraciones de PB menores al 7 %, lo que permite considerar que estas mezclas son apropiadas para la suplementación de los rumiantes, como complemento de una dieta balanceada. Se estima que la reducción de 7 % en el contenido de proteína podría generar deficiencias en el metabolismo del nitrógeno en el rumen, ya que se reduce el valor de este nutriente en la dieta, lo que compromete el funcionamiento adecuado del rumen (Calsamiglia et al., 2010).
En esta investigación, los ensilados presentaron contenidos de PB mayores que los referidos por Alpízar et al. (2014) en ensilados de Sorghum bicolor (L.) Moench y M. alba. También fueron superiores a los que informaron Lazo-Salas et al. (2018) en ensilados de corona de piña (Ananas Comosus L.) y GC. Sin embargo, resultaron similares a los hallados por Montero-Durán (2016) en ensilados de leguminosas con GC, y a los de López-Herrera et al. (2019) en ensilados de pasto, urea y GC. Estas diferencias en el contenido de proteína se deben a las características propias de cada especie.
El extracto etéreo no se afectó por la inclusión de GC en los ensilados de M. alba (tabla 3). Es posible que los valores de esta fracción fueran similares en ambas especies, de manera que la inclusión no generó diferencias en los ensilados.
El nivel de inclusión de GC mostró diferencias significativas en el contenido de carbohidratos no fibrosos entre los tratamientos (tabla 3), de manera que a mayor cantidad de CG fue superior la concentración de carbohidratos no fibrosos de la mezcla ensilada. Hubo aumento de esta fracción, a medida que se incrementó el nivel de inclusión de GC. Este comportamiento se relaciona con la cantidad de dicha fracción encontrada en el GC (tabla 1).
En los tratamientos establecidos, las concentraciones de esta fracción fueron mayores que las que obtuvieron Cubero et al. (2010) con ensilados de Zea mays L. Esto sugiere que las mezclas presentaron un contenido energético favorable para su aprovechamiento por los rumiantes, sobre todo porque esta fracción está compuesta por almidón, que se puede transformar en propionato a nivel del rumen, y aumentar el volumen diario de leche (Owens y Basalan, 2016).
El almidón es el componente principal de los carbohidratos no fibrosos en el fruto de GC, ya que representa 97,7 % de esta fracción (tabla 1). Su concentración en los tratamientos ensilados se afectó por la inclusión de GC, y se incrementó a medida que aumentó la cantidad de GC en la mezcla (tabla 3). El aumento en la concentración de almidón fue de una tasa promedio de 6 % por cada incremento del 10,0 % en la mezcla. De este modo, el tratamiento con 45 % de inclusión de GC obtuvo la mayor concentración (27,4 % MS), similar a la informada por Der Bedrosian et al. (2012) en ensilados de Z. mays (32,0 % MS).
El almidón fue el principal compuesto de los carbohidratos del fruto de musácea en estado inmaduro, lo que concuerda con los resultados de Barrera et al. (2010). No obstante, su contenido puede variar entre las especies de musáceas y las zonas geográficas (Ravi y Mustaffa, 2013), por lo que se deben realizar análisis bromatológicos previos a la utilización de estos materiales en los ensilajes. Además, su uso debe ser balanceado en la dieta para evitar grandes cantidades de almidón en el rumen y sus efectos adversos, como la acidosis ruminal (Humer et al., 2017).
El contenido mineral de las mezclas ensiladas se afectó por el nivel de inclusión de GC (tabla 3). Al incrementar la cantidad de GC en la mezcla, disminuyó la concentración de la fracción mineral.
Según Montero-Durán (2016), el GC posee bajo contenido de ceniza (5 %), lo que contribuyó a reducir esta variable en los ensilados. Este comportamiento coincide con los resultados de López-Herrera et al. (2017) en ensilados de Cenchrus purpureus (Schumach.) Morrone y plátano Pelipita (Musa ABB).
Según Hoffman (2005), la disminución en la fracción mineral es favorable, ya que la ceniza carece de aporte energético. Esto aumenta la cantidad de materia orgánica fermentable en el rumen, lo que puede contribuir a la alimentación energética del rumiante. Además, hubo una correlación negativa entre el contenido de ceniza y los nutrimentos digestibles (ρ= -0,97; P < 0,001).
Componentes de la pared celular y la energía. El contenido de fibra en detergente neutro (FDN) de los ensilados se afectó por el nivel de inclusión de GC. La FDN disminuyó a medida que aumentó la cantidad de GC en las mezclas ensiladas (tabla 4). Este comportamiento se puede deber a la baja cantidad de fibra que presentó el GC en comparación con M. alba (tabla 1). La reducción sucedió a razón de 17 puntos porcentuales, como promedio, por cada incremento de 10 % en la mezcla.
Tabla 4 Concentración de los componentes de la pared celular (g/100 g de MS) y energía (Mcal ENL/kg de MS) de las mezclas ensiladas.
FDN: fibra en detergente neutro, dFDN: digestibilidad de la fibra detergente neutro, TND: total de nutrientes digestibles, ENL: energía neta de lactación
Letras diferentes en la misma columna son diferentes (p < 0,05)
La disminución de la fibra en las mezclas es favorable, ya que altos contenidos en el forraje pueden afectar el consumo voluntario y la productividad de los animales (Combs, 2014), debido al llenado físico que provoca la distención de las paredes del rumen (Sousa, 2017).
Menos cantidad de fibra en el rumen podría afectar el consumo de fibra físicamente efectiva, ya que se sustituye la del forraje por un material de menor efectividad para el estímulo de la rumia y contiene más almidón. Esta situación podría disminuir los sólidos lácteos, y suponer riesgo de acidosis ruminal (Izumi et al., 2018).
De acuerdo con los contenidos de fibra encontrados en este estudio, todos los ensilados resultaron de buena calidad. Sin embargo, ninguno de los tratamientos con GC se debe utilizar como base forrajera, sino como complemento en una dieta balanceada, con adecuado aporte de fibra efectiva.
Hubo disminución en el contenido de lignina, a medida que aumentó el nivel de inclusión del GC en las mezclas (tabla 4). No obstante, esa diferencia no fue significativa, a pesar de que el contenido de lignina del fruto de CG fue diferente al de la M. alba (tabla 1).
Según Mohapatra et al. (2010), las cáscaras de musáceas pueden contener de 5-8 % de lignina, cuando están en estado inmaduro, lo que permite hacer esta presunción en su comportamiento.
Los valores de lignina en este estudio fueron menores a los encontrados por Montero-Durán (2016) en ensilados de Cratylia argentea Desv. y Erythrina poeppigiana Walp. con GC, aunque mayores que los informados por Roa y Galeano (2015) en ensilados de nacedero, con 30 y 60 días de conservación (3,3 y 3,5 % de MS, respectivamente). Estas diferencias en el contenido de lignina se pueden deber al tipo de forraje, la estación y edad de cosecha del material (López-Herrera y Briceño-Arguedas, 2016).
Valente et al. (2016) plantearon que la lignina es un compuesto de los tejidos estructurales que conforman la fibra y se ha relacionado con la disponibilidad de los otros componentes de la pared celular. Por lo tanto, además de la concentración y efectividad de la fibra, es importante la cantidad que se aprovecha como energía por el rumiante. Combs (2014) indica que la digestibilidad de la fibra puede afectar el consumo de materia seca y la productividad de los animales, ya que tiene mayor impacto en la producción, si se compara con la digestibilidad de cualquier otro nutrimento.
La digestibilidad de la fibra en detergente neutro (dFDN) de los ensilados se afectó por el nivel de inclusión de GC (tabla 4). La dFDN se redujo, a medida que aumentó la cantidad de GC en la mezcla ensilada. Esta disminución en la cantidad de dFDN se debe a la reducción directa de la FDN por mayor cantidad de GC en la mezcla; además de que la lignina permanece constante. Esto aumenta su proporción en la fracción fibrosa y por ende, afecta su digestibilidad. La reducción en la concentración de dFDN como porcentaje de la MS sucede, como promedio, a razón de 1,1 % por cada incremento de 10 % en la mezcla. Aunque no hubo diferencias entre los tratamientos, cuando se expresó la dFDN como porcentaje de la FDN, debido a que la ecuación de estimación de la dFDN considera la concentración de fibra total, la concentración de lignina y la relación de ambas en el material (Sampaio et al., 2012).
El contenido de pectinas se afectó por el nivel de inclusión de GC (tabla 4). Esta fracción aumentó a medida que se incrementó la cantidad de GC en los ensilados. Estas diferencias podrían estar relacionadas con la concentración de pectinas en los frutos de GC en comparación con M. alba. Según Mohapatra et al. (2010), las cáscaras de GC inmaduras pueden contener 10-21 % de pectinas, lo que podría explicar su incremento en los ensilados. Este mismo efecto se observó en las investigaciones de Lazo-Salas et al. (2018), quienes trabajaron con ensilados de coronas de piña con GC. También se registró en el trabajo de Álvarez-Brito (2017), quien utilizó ensilados de leguminosas arbustivas con GC. Con respecto a este último, existe mayor similitud en los datos.
El contenido energético de los ensilados aumentó conforme se incrementó la cantidad de GC en la mezcla con diferencias significativas (tabla 4). Los tratamientos con 30 y 45 % fueron los de mayor contenido de energía, sin que existieran diferencias entre ellos. Estos cambios en el contenido de energía se deben al contenido energético del GC (tabla 1).
En esta investigación, el valor de la energía para el tratamiento sin GC fue mayor al informado por Boschini-Figueroa (2006), quien indicó que a los 70 días de rebrote M. alba presenta 57,7 % de TND y 1,22 Mcal/kg de MS de energía neta para producción de leche. Esto se debe a que en el proceso de ensilaje se reduce el contenido de fibra, lo que aumenta la cantidad de nutrimentos que son aprovechables por el animal (López-Herrera et al., 2017). La incorporación del GC a la mezcla aumentó de forma significativa el contenido de energía final en los ensilados.
Al utilizar los requerimientos de energía para la producción de un kilogramo de leche, 4 % de grasa según las tablas de requerimientos del NRC (2001) (117 g PB; 0,75 Mcal ENL/kg), se determinó que cada kilogramo en fresco de los ensilados investigados tiene el potencial para producir 0,38 - 0,86 kg leche, 4 % de grasa.
Estas diferencias se deben, principalmente, al contenido de MS en cada forraje, ya que el tratamiento sin GC fue el que presentó mayor potencial de producción (0,67-0,86 kg leche/kg MF) de ensilado en comparación con el que incluyó 45 %, que mostró un potencial para producción de leche de 0,38-0,70 kg leche/kg MF de ensilado. Esto quiere decir que aunque el GC aumenta el contenido de energía en el ensilado, la reducción en el contenido de MS origina que el animal tenga que consumir más cantidad de ensilado para alcanzar el mismo potencial de un material más seco. Este efecto se obtuvo con M. alba deshidratada, por lo que se debe analizar la influencia del forraje fresco en la calidad y el potencial para la producción de leche. Los ensilados generados en esta investigación son materiales de buena calidad para su utilización en la suplementación de bovinos lecheros.
Conclusiones
La inclusión de 0 y 15 % de Musa sp. en el ensilaje de M. alba presentó los valores más altos de proteína, ceniza y fibra. Mientras, en los tratamientos de 30 y 45 %, se mejoró el proceso de conservación del forraje y se obtuvieron indicadores de fermentación favorables, así como reducción de la cantidad de fibra y aumento de los carbohidratos no fibrosos, que propició el incremento del aporte energético de los ensilados.
A medida que se utilizó mayor cantidad de Musa sp., hubo reducción del contenido de proteína, y el aporte de materia seca, lo que afectó el potencial productivo de las mezclas ensiladas. Por tanto, cada ensilado se debe balancear en una dieta que permita cubrir las carencias de cada mezcla.
