Evaluación de la inclusión de VITAFERT en el valor nutritivo de ensilajes de Tithonia diversifolia y Pennisetum purpureum

Evaluation of the VITAFERT inclusion in the nutritive value of Tithonia diversifolia and Pennisetum purpureum silages

A. Morales,^I R. Rodríguez,^II D. Gutiérrez,^II A. Elías,^II S. Gómez,^II L. Sarduy,^II

^I Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Holguín, Avenida XX Aniversario, Vía Guardalavaca, Piedra Blanca, Holguín

^II Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque

RESUMEN

Se evaluó el efecto de la inclusión de cuatro niveles del producto VITAFERT (0; 4.5; 6.0; 8.0 %) en el valor nutritivo de ensilajes mixtos de T. diversifolia y P. purpureum (vc. Cuba CT-169), mezclados en dos proporciones (40:60 y 60:40 base húmeda). La composición química de los ensilados mejoró, en términos de mayor proteína bruta y menor fibra neutro detergente, al incluir VITAFERT al 4.5 y 6.0 %. El análisis de la producción de gas in vitro mostró que hubo interacción entre los tres factores en las fases inicial e intermedia de la fermentación (P < 0.05). En la fase intermedia, la mayor producción de gas en todos los horarios correspondió a 60 % T. diversifolia y 8.0 % de VITAFERT (P < 0.05). En la fase final, no hubo interacción entre los tres factores y las interacciones individuales indicaron que la mayor producción de gas se obtuvo al ensilar 60 % T. diversifolia con 8.0 % de VITAFERT (P < 0.001). En cuanto a los parámetros cinéticos, el tratamiento con 60 % de T. diversifolia y 8.0 % de VITAFERT tuvo el mayor potencial de producción de gas (94.69 ml.g^-1 MOinc) y Vmáx (2.58 ml.g^-1 MOinc h^-1), aunque alcanzó Vmáx más tardíamente (7.46 h). Se concluye que  la utilización del 4.5 y 6.0 % de VITAFERT como aditivo de ensilajes mixtos de T. diversifolia y P. purpureum (vc. CUBA CT-169) mejoró la composición química de los ensilados. De igual forma, los mejores indicadores de la fermentación in vitro de los ensilajes mixtos se obtuvieron con 60 % de T. diversifolia y 8.0 % de VITAFERT.

Palabras clave: ensilaje mixto, producción de gas in vitro, fermentación

ABSTRACT

The effect of the inclusion of four levels of VITAFERT (0; 4.5, 6.0, 8.0 %) on the nutritive value of T. diversifolia and P. purpureum (cv. Cuba CT-169) mixed silages mixed in two proportions (40:60 and 60:40 wet basis). The chemical composition of silages improved, in terms of higher crude protein and lower neutral detergent fiber, when including VITAFERT at 4.5 and 6.0 %.The analysis of in vitro gas production showed that there was interaction between the three factors in the initial and intermediate phases of the fermentation (P < 0.05). In the intermediate phase, the highest gas production at all times corresponded to 60 % T. diversifolia and 8.0 % of VITAFERT (P < 0.05). In the final phase, there was no interaction between the three factors and the individual interactions indicated that the highest gas production was obtained by ensiling 60% T. diversifolia with 8.0% VITAFERT (P < 0.001). Regarding the kinetic parameters, the treatment with 60 % of T. diversifolia and 8.0 % of VITAFERT had the highest gas production potential (94.69 ml.g^-1 OMinc) and Vmax (2.58 ml.g^-1 OMinch^-1), although it reached Vmax later (7.46 h). It is concluded that the use of 4.5 and 6.0% of VITAFERT as a mixed silages additive of T. diversifolia and P. purpureum (v. CUBA CT-169) improved the chemical composition of silage. Likewise, the best indicators of the in vitro fermentation of mixed silages were obtained with 60 % of T. diversifolia and 8.0 % of VITAFERT.

Key words: mixed silage, in vitro gas production, fermentation

En el trópico, la producción de pastos y forrajes varía en dependencia de la estación del año. En el período lluvioso hay un exceso, mientras que durante la seca escasean. El ensilaje es uno de los métodos más utilizados para conservar y utilizar el forraje durante el período de menor crecimiento de los pastos. El proceso de ensilado inhibe el crecimiento de microorganismos indeseables que corrompen la materia seca (MS) y, a su vez, garantiza la conservación de los forrajes con un valor nutricional adecuado.

La especie forrajera más utilizada en Cuba, después de la caña de azúcar, es Pennisetum purpureum, debido a su alta producción de biomasa, buena proporción de hojas, rusticidad y adaptación a una gran diversidad de suelos y condiciones climáticas adversas (García et al. 2015). Entre los clones de P. purpureum, obtenidos y utilizados en Cuba como forrajes, la variedad cultivar CT-169 es una de las más altas, de rápido crecimiento y rendimiento de MS (Martínez et al. 2010, Caballero 2013).

Tithonia diversifolia es una arbustiva forrajera con alto potencial para la producción animal, por su fácil establecimiento, resistencia al corte frecuente, tolerancia a suelos pobres y producción aproximada de 55 toneladas de MS por hectárea por año (Nieves et al. 2011). Además, esta especie acumula tanto nitrógeno en sus hojas como las leguminosas, lo que se puede aprovechar para mejorar el balance de nitrógeno en ensilajes que se elaboran con los excedentes de biomasa forrajera que se obtienen durante la época lluviosa (Roa y Galeano 2015). 

Sin embargo, el bajo valor de MS y de carbohidratos solubles de los pastos tropicales no favorece la fermentación adecuada del material verde recién cortado. Por ello, se recomienda el uso de aditivos naturales como inoculantes para mejorar la fermentación y aumentar el valor nutritivo del ensilaje convencional (Bates et al. 1989, Staples 1995). El VITAFERT es un producto biológico, desarrollado en el Instituto de Ciencia Animal, que se considera un activador de la fermentación porque estimula la producción de ácidos orgánicos y disminuye el pH (Elías y Herrera 2011). Este producto contiene bacterias y levaduras, capaces de producir cantidades apreciables de ácidos orgánicos de cadena corta (láctico, acético, propiónico, succínico y pirúvico), así como vitaminas y enzimas.

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la inclusión del producto biológico VITAFERT en el valor nutritivo de ensilajes mixtos de T. diversifolia y P. purpureum (vc. Cuba CT-169), mediante el análisis de su composición química y la producción de gas in vitro.

MATERIALES Y MÉTODOS

Obtención de los ensilajes evaluados. Se evaluaron ocho ensilajes mixtos de T. diversifolia y P. purpureum (vc. Cuba CT-169), seleccionados entre las formulaciones de ensilajes obtenidas y caracterizadas previamente por Gutiérrez et al. (2014). Los ocho ensilajes evaluados se obtuvieron por la mezcla de dos proporciones de T. diversifolia y P. purpureum (40:60 y 60:40 de peso en base húmeda), conservadas sin inocular o inoculadas con cuatro niveles crecientes del producto VITAFERT (0; 4.5; 6.0; 8.0 % peso en base húmeda) (Tabla 1).

Se empleó forraje de T. diversifolia y P. purpureum (vc. Cuba CT-169) de 40 y 80 d de edad, respectivamente. El material vegetal se recolectó en las áreas forrajeras de cultivos establecidos pertenecientes al Instituto de Ciencia Animal. El suelo de estas áreas es ferralítico rojo típico, sin fertilización ni riego (Hernández et al. 1999). Ambos forrajes, una vez cosechados y frescos, se molieron y secaron al sol para incrementar su MS hasta aproximadamente 30 % (Reyes et al. 2008). La composición química de los forrajes utilizados para ensilar se informó previamente (Gutiérrez et al. 2014).

El producto biológico VITAFERT se obtuvo por la fermentación de una mezcla de miel final de caña de azúcar, soya, maíz, urea, sulfato de magnesio, fórmulas minerales y yogurt como inóculo microbiano (Elías y Herrera 2011). Para su elaboración se utilizó un fermentador con capacidad de 250 L, de acero inoxidable, con paleta central para homogenizar la mezcla, y un regulador automático para controlar el tiempo de agitación y reposo (120 y 20 min. respectivamente).

Las diferentes proporciones de forrajes y niveles de inclusión del VITAFERT se mezclaron y compactaron en microsilos, elaborados en tubos de PVC (24 cm x 10 cm), con capacidad para 450 g de forraje fresco. Por último, los microsilos se cerraron herméticamente y se ubicaron por 62 d en un local protegido y seco. Se prepararon cinco microsilos por tratamiento.

Al finalizar el proceso de ensilaje, se abrieron los microsilos y se tomó una muestra de aproximadamente 100 g de cada microsilo de un mismo tratamiento y se mezclaron homogéneamente. El pool de material ensilado fresco por tratamiento se almacenó en bolsas herméticamente selladas y en refrigeración (-4 ºC) hasta su evaluación.

Procedimiento experimental in vitro. Se utilizó la técnica in vitro de producción de gas en botellas de vidrio descrita por Theodorou et al. (1994). Se incubó 1.5 g de materia fresca de cada tratamiento en botellas de 100 mL, en medio de cultivo (Menke y Steingass 1988) y un inóculo de microorganismos ruminales, en proporción de 0.20 del volumen total de incubación (80 mL). Se incubaron cuatro botellas por tratamiento y cuatro botellas sin sustrato, como blancos.

Se utilizó como inóculo el contenido ruminal de tres cabras adultas estabuladas (Capra hircus), de raza Nubia, alimentadas ad libitum con forraje de gramíneas y libre acceso al agua y sales minerales. El contenido ruminal de cada animal se recolectó por vía oral, antes de ofrecer el alimento en la mañana y se conservó independiente en termos cerrados hasta llegar al laboratorio, donde se filtraron mediante varias capas de gasa. Posteriormente, los tres inóculos se mezclaron en proporciones iguales. Durante el proceso, se mantuvo la temperatura de los inóculos  (39 ± 1 ºC) y las condiciones de anaerobiosis mediante flujo continuo de CO₂. Las botellas se sellaron y se incubaron en baño, a temperatura controlada (39 ºC). Se tomó ese momento como la hora cero de la incubación.

La producción de gas se midió a las 2, 4, 6, 8, 12, 16, 20, 24, 36, 48, 72 y 96 h por medio de un manómetro HD8804, acoplado a un calibrador de presión TP804 (DELTA OHM, Italy). Después de cada medición, se liberó el gas hasta igualar las presiones externa e interna de las botellas. Se estimó el volumen de gas a partir de los datos de presión mediante una ecuación de regresión lineal pre-establecida (Rodríguez et al. 2013):

Gas (mL)= (presión [103 Pa]+4.95)/2.5858), n= 132; r= 0.991)

El volumen de gas se expresó por gramo de materia orgánica (MO) incubada (MOinc). Para estimar la cinética de producción de gas, se utilizó el modelo monofásico de Gompertz:

Donde:

Y- es la producción de gas al tiempo t (mL g^-1 MOinc)

A- es el potencial de producción de gas (asíntota cuando t= ∞; mL g^-1 MOinc).

B- es la tasa relativa de producción de gas

C- es un factor constante de la eficiencia microbiana (h^-1)

t- es el tiempo de incubación (h)

Además, se estimó el tiempo de incubación al que se alcanzó la velocidad máxima (TVmáx) de producción de gas, a partir de la segunda derivada del modelo de Gompertz evaluada en cero (Punto de inflexión de este tipo de modelo sigmoidal). También se estimó la velocidad máxima de producción de gas (Vmáx; mL g^-1 MOinc h^-1), al sustituir TVmáx en la primera derivada del modelo (Rodríguez et al. 2013).

Análisis químico. A las muestras de los diferentes tratamientos ensilados se les determinó MS, MO y  proteína bruta (PB), según  Latimer (2016). La fibra neutro detergente (FND) se obtuvo mediante el procedimiento descrito por van Soest et al. (1991).

Análisis estadístico. Los resultados de producción de gas se analizaron por un Modelo Lineal Generalizado mixto con medidas repetidas en el tiempo, por el procedimiento Proc Mixed del SAS (SAS Institute Inc 2013). Se probaron las estructuras de varianza-covarianza (simetría compuesta, componentes de la varianza, toeplitz, auto-regresiva de orden 1 y no estructurada) para disminuir las fuentes de variación dentro del error. Para seleccionar el modelo con la matriz de varianza-covarianza de mejor ajuste a los datos, se utilizaron los criterios de Información AkaiKe, Akaike Corregido e Información Bayesiano, para lo que se consideró el valor más pequeño. En este caso la de mejor ajuste fue la matriz de Toeplitz. Cuando hubo diferencias (P < 0.05), las medias se compararon por medio de la dócima de rango medios Tuckey-Kramer (Kramer 1956). En el modelo se consideraron como efectos: proporción de forrajes ensilados (40% T. diversifolia: 60 % P. purpureum, 60 % T. diversifolia, 40 % P. purpureum), niveles de VITAFERT (0; 4.5; 6.0; 8.0 %), horarios (2, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 30, 36, 48, 72, 96 h) y todas las posibles interacciones. Como efecto aleatorio se tuvo en cuenta la réplica anidada en horarios.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la tabla 2 se presenta la composición química de los productos ensilados evaluados en este estudio. Al incrementar el nivel de inclusión de T. diversifolia, se constató incremento del contenido de PB y disminución del contenido de MO y FND, como era de esperar por la composición química de los forrajes frescos utilizados (Gutiérrez et al. 2014).  El contenido de FND de los ensilajes varió de 30.75 a 62.79 %, por lo que se consideró inferior al máximo nivel de FND aceptable (65 %) (Mahanna 1994, Phiri et al. 2007). El contenido de MO estuvo entre 67.04 y 87.13 % , inferior a los rangos de 90.0 a 92.0, informados por Topps y Oliver (1993), y de 93.8 a 94.4, según análisis de  Phiri et al. (2007).

El contenido de PB de los ensilajes obtenidos fue superior al rango de valores de PB para ensilados (9-14 % PB) informado por McDonald et al. (1987) e incluso, fue muy superior a los contenidos proteicos obtenidos en ensilajes mixtos de maíz con cuatro leguminosas arbustivas diferentes (50:50 en base húmeda) (Phiri et al. 2007). Sin embargo, otros autores también informaron ensilajes con elevados tenores de proteína al ensilar T. diversifolia (Roa y Galeano 2015).

La adición del VITAFERT a las mezclas forrajeras mejoró la calidad de los ensilados obtenidos, en términos de incremento de PB y disminución de FND, con respecto a su no inclusión (0 % VITAFERT). Sin embargo, los mejores resultados se observaron para los niveles de 4.5 y 6.0 % de VITAFERT, aunque precisamente estos dos niveles de inclusión incidieron en la disminución del contenido de MO.

El incremento de los niveles de PB de los ensilados al incluir VITAFERT al 4.5 y 6.0 % coincide con lo informado por otros autores al incluir un aditivo en el proceso de ensilado de forraje de caña de azúcar (Reyes-Gutiérrez et al. 2015). También se ha descrito la disminución de la FND cuando se utilizan aditivos microbianos, pues ciertas enzimas fibrolíticas pueden incidir en la disminución de los contenidos de FND en condiciones anaeróbicas (Dean et al. 2005). Estos resultados son importantes porque la mayoría de los aditivos evaluados no han mejorado las características de la fermentación de ensilajes basados en forrajes de tallos gruesos como Pennisetum spp.  (Mühlbach 2001).

En la tabla 3 se muestran las ecuaciones de regresión lineal de segundo orden, obtenidas al evaluar el efecto del nivel de inclusión del VITAFERT en los indicadores de la composición química. Todas las ecuaciones mostraron un coeficiente de determinación elevado (R² > 0.7900). Se constató que el nivel de inclusión de VITAFERT tuvo un efecto cuadrático en el comportamiento de todas las variables analizadas. Todo parece indicar que, si bien al incluir 4.5 y 6.0 % de VITAFERT se mejora el proceso de fermentación, al aumentar la dosis a 8 % se generan procesos negativos que contrarrestan el efecto positivo de este producto observado a niveles de inclusión más bajos. Esto se podría deber al aporte de ácidos orgánicos que hace el producto, que puede influir en el pH del ensilaje, y que puede afectar, desde el comienzo, la fermentación del material vegetal.

Este comportamiento del VITAFERT, cuando se utiliza como aditivo en ensilados mixtos de forrajes tropicales, se debe analizar con profundidad en otros estudios. Al respecto, Brea (2015) al estudiar el efecto de la inclusión del VITAFERT en los procesos de fermentación en estado sólido del fruto del árbol del pan también observó que los valores de PB se incrementaron al adicionar este producto al 2.5 y 5.5 %. De igual manera, este autor observó disminución de la MO al adicionar 2.5 % de VITAFERT, pero no encontró efectos en el contenido de FND de los productos obtenidos.

El análisis de la producción de gas in vitro (mL.g^-1 MOinc) mostró que hubo interacción entre los tres factores (P < 0.05) para las dos primeras fases de la fermentación (inicial e intermedia). En la tabla 4 se presentan los resultados de producción de gas en estas dos fases de la fermentación.

En la fase intermedia de la fermentación se observó que la mayor producción de gas en todos los horarios correspondió al mayor nivel de T. diversifolia, ensilada con 8.0 % de VITAFERT (P< 0.05).

En el caso de la fase final de la fermentación se constató que para la producción de gas la interacción de los tres efectos no fue significativa. En la tabla 4 se informan las demás interacciones probadas, que sí resultaron significativas. 

Con respecto a la interacción VITAFERT y nivel de la arbustiva proteica, se observó que la menor producción de gas se obtuvo para los tratamientos con 40 % T. diversifolia: 60% P. purpureum, con 0 y 4.5 % de VITAFERT. Mientras, la mayor producción de gas se logró al ensilar 60 % T. diversifolia: 40 % P. purpureum con 8.0 % del aditivo microbiano (P < 0.001).

En cuanto a la interacción horario de muestreo y nivel de la arbustiva proteica utilizado, se comprobó que a medida que aumentó el tiempo de incubación se incrementó la producción de gas para ambos niveles de la arbustiva (P < 0.001), como era de esperarse al tratarse de valores acumulados de producción de gas. Pero también se observó que en todos los horarios la producción de gas fue mayor para los tratamientos con 60 % T. diversifolia: 40 % P. purpureum.

Para la interacción horario de muestreo y nivel de VITAFERT se observó tendencia al incremento en la producción de gas, al aumentar el tiempo de incubación, aunque no siempre este incremento fue significativo. En todos los horarios el nivel de 8.0 % de VITAFERT mostró las mayores producciones de gas, mientras que a partir de las 72 h, el tratamiento sin VITAFERT alcanzó los menores valores (P < 0.05).

La falta de interacción entre los factores en la fase final de la fermentación probablemente se debió al poco material fermentable disponible después de las 30 h de incubación, lo que es más probable aún en el caso de ensilajes. Se conoce que durante los procesos fermentativos que tienen lugar durante la conservación del alimento, se pierde valor nutritivo.

Las diferencias observadas a favor de una mayor producción de gas, al incrementarse los niveles de T. diversifolia y VITAFERT se pueden deber al incremento en la degradabilidad de los sustratos o a cambios en la producción de ácidos grasos de cadena corta en el rumen con respecto a la producción de biomasa microbiana por unidad de sustrato fermentado (Bach et al. 2005).

Los resultados de la producción de gas, atribuidos a los niveles mayores de VITAFERT utilizados en el proceso de ensilaje, se corresponden con la mejora de la calidad en la composición química de los productos ensilados obtenidos, con respecto a los tratamientos sin inoculante (Gutiérrez et al. 2014). Además, existe la posibilidad de que los microorganismos aportados por el producto biológico VITAFERT, de mantenerse activos después del proceso de conservación, puedan influir en los procesos fermentativos con efectos similares a otros microorganismos utilizados como aditivos en la dieta para mejorar la degradabilidad de la fibra, como Saccharomyces cerevisiae (Rodríguez et al. 2007), Lactobacillus sp. (Galina et al. 2007) y Aspergillus oryzae (Sosa et al. 2010).

Las mayores producciones de gas en los tratamientos con mayores niveles de T. diversifolia se pueden deber a los altos contenidos de almidones de esta especie (Mahecha y Rosales 2005), superiores a los valores de otras arbustivas de amplio uso en la alimentación bovina, los que son fácilmente fermentables por los microorganismos ruminales. Castaño (2012) observó altos contenidos de carbohidratos no estructurales en ensilajes de T. diversifolia. Sin embargo, en este estudio no se pudo cuantificar cuántos de esos carbohidratos se fermentaron durante el proceso de ensilado, elemento que se debe determinar en estudios futuros.

El tratamiento de proporción de 60 % T. diversifolia: 40 % P. purpureum y 8.0 % de VITAFERT tendió a tener el mayor potencial de producción de gas (94.69 ml.g^-1 MOinc) y velocidad máxima (2.58 ml.g^-1 MOinc h^-1), aunque fue el que más tardíamente alcanzó la velocidad máxima (7.46 h). También este tratamiento mostró el segundo mayor valor del parámetro C.

El tratamiento 40 % T. diversifolia: 60 % P. purpureum y 4.5 % de VITAFERT tendió a tener el menor potencial de producción de gas (68.75 ml.g^-1 MOinc), el mayor valor del parámetro C. Aunque su valor de velocidad máxima fue intermedio, este fue el tratamiento que alcanzó este valor en menor tiempo (3.83 h).

Al igual que lo considerado con respecto a los niveles de producción de gas, los incrementos en el potencial de producción de gas y la velocidad máxima con el nivel mayor de T. diversifolia pudieron estar relacionados con la mayor disponibilidad de nutrientes para los microorganismos del rumen (La O et al. 2009). Esta disponibilidad permite que estos ensilajes promuevan un proceso de síntesis microbiana más eficiente (Roa y Galeano 2015).

Sin embargo, el menor TVmax al utilizar 4.5 % de VITAFERT pudo estar dado por una mayor eficiencia microbiana. El hecho de que este tratamiento tuviera el mayor valor del parámetro C, descrito en el modelo como un factor constante de la eficiencia microbiana, corrobora lo anterior. Además, se conoce que la inclusión de aditivos ricos en levaduras, como S. cerevisiae, influye de manera positiva en la tasa fraccional de producción de gas in vitro al fermentar sustratos arbóreos (Rodríguez et al. 2007). Aunque existen evidencias de que inóculos utilizados como aditivos al proceso de ensilaje pueden tener efectos en la fermentación ruminal in vitro y en el comportamiento productivo de los animales (Muck et al. 2005), faltan evidencias de la presencia de microorganismos activos del VITAFERT en los ensilajes mixtos evaluados, lo que se deberá corroborar en estudios futuros.

CONCLUSIONES

La utilización de 4.5 y 6.0 % de VITAFERT, como aditivo de ensilajes mixtos de T. diversifolia y P. purpureum (vc. CUBA CT-169), mejoró la composición química de los productos obtenidos. De igual forma, los mejores indicadores de la fermentación in vitro de los ensilajes mixtos obtenidos se obtuvieron con 60 % de T. diversifolia en la mezcla de forrajes ensilados y 8.0 % de VITAFERT.

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Recibido: 7/9/2016

Aceptado: 31/1/2017