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INTRODUCCIÓN
La calabaza (Cucurbita argyrosperma) es un vegetal nativo de América (Martínez-Valdiviezo et al. 2015) que produce flores, tallos jóvenes, frutos tiernos, frutos maduros y semillas para consumo humano (FAO 2016, Almaguer et al. 2017). En México, los estados de Campeche, Guerrero, Michoacán y Tamaulipas producen calabaza para obtener la semilla, por lo que la cáscara con pulpa se convierte en un subproducto agrícola (Ayvar et al. 2004) que crea un problema ambiental cuando no se usa como alimento no convencional para el ganado y aves de corral (Razzaghzadeh et al. 2007, FAO 2016). La cáscara con pulpa de la calabaza contiene 6.45 % de materia seca (MS), 13.69 % de cenizas, 8.63 % de proteína cruda (PC), 49.39 % de fibra detergente neutra (FDN), 40.45 % de fibra detergente ácida (FDA) y 3.29 Mcal/kg de energía metabolizable; además, tiene un rendimiento aproximado de 1 t/ha (Dorantes-Jiménez et al. 2016)
El proceso de ensilaje permite la fermentación de carbohidratos solubles a ácido láctico para conservar los nutrientes del material ensilado (Bezabih y Tamir 2014, Garcés et al. 2014) por la disminución del pH e inhibición de microorganismos inductores de la putrefacción (Garcés et al. 2014). Además, se usa urea agrícola como fuente de nitrógeno no proteico (Garcés et al. 2014) para mejorar el contenido de nitrógeno de los ensilados y la melaza de caña de azúcar como fuente de azucares solubles (Guzmán et al. 2012, Garcés et al. 2014) para mejorar la fermentación por las bacterias ácido lácticas (Araiza-Rosales et al. 2013).
El uso de subproductos agrícolas en la alimentación animal como ensilados es una alternativa viable en el trópico, ya que permite aumentar la calidad del producto final, reduce costos de producción y se aprovechan los residuos agrícolas potencialmente contaminantes (Guzmán et al. 2012). Por tanto, surge la pregunta de si los azúcares contenidos en la cáscara con pulpa de calabaza y la melaza permitirían mejorar o conservar las características de calidad y bromatológicas de los ensilados, porque se usa heno de pasto pangola altamente lignificado para contrarrestar la humedad en dicha cáscara con pulpa en tiempos cortos de fermentación.
En este sentido, la inclusión de 3 y 6 % de melaza en la elaboración de ensilados de cáscara con pulpa de calabaza con heno de pasto pangola permite tiempos cortos de fermentación sin afectar las características de calidad y bromatológicas de los ensilados, que pueden ser una alternativa para la alimentación animal en regiones tropicales de México. Por tanto, el objetivo de este trabajop fue determinar las características de calidad y bromatológicas de ensilados elaborados a partir de cáscara con pulpa de calabaza, heno de pasto pangola, urea y dos porcentajes de melaza de caña de azúcar fermentados durante 14 y 21 días.
MATERIALES Y MÉTODOS
El presente trabajo se llevó a cabo en el Laboratorio de Nutrición Animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia núm. 2 de la Universidad Autónoma de Guerreo, ubicado en el kilómetro 197 de la carretera Acapulco-Pinotepa Nacional en Cuajinicuilapa, Guerrero, México. El municipio de Cuajinicuilapa se ubica en la región de la Costa Chica del Estado de Guerrero; está situado a 16º 08’ de latitud norte y 98º 23’ de longitud oeste, a una altura de 50 msnm (GEG 2017).
Ensilados
Los ingredientes con base húmeda para elaborar los ensilados fueron cáscara con pulpa de calabaza (Cucurbita argyrosperma), heno de pasto pangola (Digitaria decumbens) cosechado y empacado a los 120 días de rebrote, melaza de caña de azúcar y urea. La composición bromatológica de la cáscara con pulpa de calabaza y el heno de pasto pangola se presenta en el cuadro I. La cáscara con pulpa de calabaza y el pasto pangola se molieron en un molino mixto (M.A.GRO® TR-3500, México) con criba de 2.54 cm de diámetro. Los ensilados (2 kg) se elaboraron de la siguiente manera: E1: 72.5 % de cáscara con pulpa de calabaza, 22.5 % de heno de pasto pangola, 3 % de melaza de caña y 2 % de urea; y E2: 72.5 % de cáscara con pulpa de calabaza, 19.5 % de heno de pasto pangola, 6 % de melaza de caña y 2 % de urea.
CUADRO I ANÁLISIS BROMATOLÓGICO DE LA CÁSCARA CON PULPA DE CALABAZA Y DEL HENO DE PASTO PANGOLA
| Variable (%) | Cáscara con pulpa de calabaza | Heno de pasto pangola |
| Materia seca | 13.71 | 92.36 |
| Proteína cruda | 15.40 | 6.57 |
| Fibra detergente neutro | 48.01 | 70.75 |
| Fibra detergente ácido | 24.21 | 39.68 |
| Hemicelulosa | 23.80 | 31.07 |
| Cenizas | 13.78 | 6.13 |
| Materia orgánica | 86.22 | 93.87 |
Los ensilados se elaboraron en bolsas de propileno (40 × 40 cm) y el aire contenido se extrajo con una aspiradora (Koblenz®, España) para proporcionar las condiciones de anaerobiosis requeridas para iniciar el proceso de fermentación. Las bolsas se cerraron con rafia para mantener las condiciones de anaerobiosis y se fermentaron durante 14 y 21 días en una galera con temperatura ambiente promedio de 33 ºC.
Análisis de calidad de los ensilados
Al finalizar cada tiempo de fermentación se realizaron análisis para determinar la calidad de los ensilados. Para determinar el pH, en un vaso de precipitados de 100 mL (Kimax®) se colocaron 20 g de ensilado y se agregaron 50 mL de agua destilada (pH 7). El contenido se agitó cada 15 min durante 3 h; luego se filtró con una gasa doble y se depositó en un vaso de precipitados (10 mL) para medir el pH con un potenciómetro (Hanna® HI2211, Italia; calibración pH 7 y 4) (Silva y Queiroz 2002). El contenido de MS (método 930.15) se estimó según lo descrito por la AOAC (2005).
El ácido láctico se determinó con la metodología de Kimberley y Taylor (1996). En un vaso de precipitados (100 mL) se colocaron 1 g de un ensilado y 10 mL de agua destilada. El vaso de precipitados se mantuvo en refrigeración a 4 ºC por 20 min; posteriormente, se incubó a 22 ºC durante 20 min, con intervalos de agitación de 10 min. El contenido del vaso de precipitados se filtró con una gasa doble y 1 mL del filtrado se colocó en un tubo Eppendorf de 2 mL (Neptune®, México) con 0.25 mL de ácido metafosfórico al 25 % (Meyer®). La muestra se diluyó (1:50) con agua destilada; 0.5 mL se mezclaron con 3 mL de H2SO4 (Baker®, 97.3%) en un tubo de ensayo (Kimax®; 18 x 150 mm) y se incubaron a 100 ºC por 10 min en una estufa (Riossa® HCF-41, México). Cuando la temperatura se redujo a 25 ºC, se adicionaron 50 µl de H2O (Merk®; 4 %) y 100 µl de p-hidroxidifenil (Sigma-Aldrich®; 1.5 %) e inmediatamente se mezclaron en un vórtex (Genie 2®, DaiCuSO4.5gger, USA). Las muestras reposaron 30 min y se midió la absorbancia a 570 nm en un espectrofotómetro UV-Vis (Jenway® 6850 UV, Reino Unido). Para la curva estándar se preparó una solución de lactato de litio 0.1 % (538.6 mg de lactato de litio [Sigma-Aldrich®] en 500 mL de agua destilada).
Análisis bromatológico
Las muestras de ensilados se deshidrataron en una estufa (Riossa® HCF-41, México) a 60 ºC por 72 h. Posteriormente, se molieron usando una criba de 1 mm de diámetro en un molino Thomas-Wiley Mill (Thomas Scientific®, Swedesboro, NJ, EUA). En las muestras se determinaron el contenido de PC (método 920.105) y Ce (método 942.05) con los procedimientos descritos por la AOAC (2005). La FDN y la FDA se determinaron con el método descrito por van Soest et al. (1991). La hemicelulosa se calculó por diferencia entre FDN y FDA.
Análisis estadístico
Las variables de calidad de los ensilados y carcaterísticas bromatológicas (cuatro repeticiones independientes por interacción) se analizaron en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 2 × 2. Los factores fueron el tipo de ensilado (E1 y E2) y el tiempo de fermentación (14 y 21 días). Los promedios se ajustaron por mínimos cuadrados para compararlos con la prueba de Tukey (α = 0.05). El modelo estadístico fue el siguiente:
donde Y ijk es la variable de respuesta, µ la media general, A i el efecto del i-ésimo factor tipo de ensilado, B j el efecto del j-ésimo factor tiempo de fermentación, (AB) ij el efecto de la interacción entre tipo de ensilado y tiempo de fermentación, y εijk el error aleatorio asociado a la k-ésima repetición dentro de la interacción entre tipo de ensilado y tiempo de fermentación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El pH y la concentración de ácido láctico en los ensilados fueron afectados por la interacción entre tipos de ensilado y tiempo de fermentación (p ≤ 0.05; Cuadro II), mientras que el contenido de MS, PC, FDN, FDA, hemicelulosa, Ce y materia orgánica (MO) no mostraron interacción (p > 0.05; Cuadro II). Es importante destacar que los tiempos de fermentación evaluados en el presente estudio se establecieron en los valores señalados porque la calabaza contiene 45 % de carbohidratos (Guenkov 1974) fácilmente fermentables para producir ácido láctico, lo cual reduce el pH, preserva los nutrientes e impide el crecimiento de microorganismos indeseables (Amanullah et al. 2014) en tiempos más cortos de fermentación.
CUADRO II INDICADORES DE CALIDAD Y ANÁLISIS BROMATOLÓGICO DE ENSILADOS DE CÁSCARA CON PULPA DE CALABAZA, HENO DE PASTO PANGOLA, UREA Y MELAZA CON 14 Y 21 DÍAS DE FERMENTACIÓN
| Variable | Ensilados | Tiempo fermentación | Interacciones ensilado y tiempo fermentación | Valor de p | EEM | |||||||
| E1 | E2 | 14 d | 21 d | E1-14 | E1-21 | E2-14 | E2-21 | Tipo Ensilado | Tiempo fermentación | Interacción Ensilado X tiempo |
||
| Láctico | 24.5a | 23.34b | 24.66a | 23.18b | 26.03a | 22.97b | 23.29b | 23.39b | 0.0439 | 0.0133 | 0.0091 | 0.372 |
| MS (%) | 33.99a | 31.88b | 32.81 | 33.06 | 33.84a | 34.15a | 31.78b | 31.97b | < 0.0001 | 0.3218 | 0.8179 | 0.269 |
| pH | 4.08a | 3.85b | 3.90b | 4.02a | 3.96b | 4.19a | 3.84c | 3.86c | < 0.0001 | < 0.0001 | < 0.0001 | 0.033 |
| PC (%) | 25.81 | 27.38 | 27.24 | 25.94 | 27.25 | 24.37 | 27.23 | 27.52 | 0.2741 | 0.3584 | 0.2694 | 0.689 |
| FDN (%) | 56.99a | 50.76b | 55.71 | 52.04 | 58.53 | 55.45 | 52.89 | 48.63 | 0.0469 | 0.2041 | 0.8293 | 1.574 |
| FDA (%) | 35.07 | 29.71 | 33.77 | 31.01 | 38.03 | 32.10 | 29.50 | 29.93 | 0.1486 | 0.4348 | 0.3696 | 1.759 |
| HEMI (%) | 21.93 | 21.05 | 21.95 | 21.03 | 20.50 | 23.35 | 23.39 | 18.70 | 0.6697 | 0.6558 | 0.0946 | 1.040 |
| CE (%) | 8.37 | 7.93 | 7.34a | 8.95b | 7.28b | 9.45a | 7.40b | 8.46ab | 0.2623 | 0.002 | 0.1625 | 0.308 |
| MO (%) | 92.07 | 91.64 | 92.66a | 91.04b | 92.72a | 90.55b | 92.60a | 91.54ab | 0.2623 | 0.002 | 0.1625 | 0.308 |
abc Medias con diferente literal en la misma fila indican diferencias signifivativas (p ≤ 0.05).
Láctico: porcentaje de ácido láctico respecto a la materia seca; MS: materia seca; pH: potencial de hidrógeno; PC: proteína cruda; FDN: fibra detergente neutro; FDA: fibra detergente ácido; Hemi: hemicelulosa; Ce: cenizas; MO: materia orgánica; E1: ensilado compuesto por 72.5 % de cáscara con pulpa de calabaza, 22.5 % de heno de pasto pangola, 3 % de melaza de caña y 2 % de urea; E2: ensilado compuesto por 72.5 % de cáscara con pulpa de calabaza, 19.5 % de heno de pasto pangola, 6 % de melaza de caña y 2 % de urea; EEM: error estándar de la media
E2 no afectó (p > 0.05; Cuadro II) el pH cuando se fermentó por 14 y 21 días, ya que se registraron valores promedio de 3.85. El pH de E1 a los 21 días de fermentación fue 8.8 % mayor (p ≤ 0.05) que a los 14 días (Cuadro II). Los valores de pH de los ensilados en el presente estudio son menores que los reportados por Hashemi y Razzaghzadeh (2007) y Halik et al. (2014), y similares a los observados por Lozicki et al. (2015). Estos autores publicaron valores de 4.5 en ensilados elaborados con 80 % de calabaza y 20 % de remolacha seca (Halik et al. 2014); 4.85 en ensilados elaborados con 71.4 % de residuos de calabaza, 28.6 % de heno de trigo y 20 % de melaza (Hashemi y Razzaghzadeh 2007); y 3.96 en ensilados de calabaza con pulpa seca de remolacha azucarera (Lozicki et al. 2015).
El ácido láctico es eficaz para reducir el pH del ensilaje, conservando la calidad del forraje (Meneses et al. 2007). E1 presentó mayor producción de ácido láctico (p ≤ 0.05; Cuadro II) a los 14 días de fermentación; dentro del mismo tipo de ensilado el valor fue 13.3 % mayor que a los 21 días de fermentación, y fue 11.52 % mayor que E2 en ambos tiempos de fermentación evaluados (Cuadro II). Resultados inferiores fueron publicados por Halik et al. (2014) y Lozicki et al. (2015), quienes reportaron 1.7 y 5.6 % de ácido láctico en ensilados elaborados con calabaza, respectivamente.
El contenido de MS de E1 fue 6.61 % superior al de E2 (p ≤ 0.05; Cuadro II). Sin embargo, el tiempo de fermentación no afectó el contenido de MS (p > 0.05), que promedió 32.93 % (Cuadro II). Resultados inferiores fueron reportados por Hashemi y Razzaghzadeh (2007), Halik et al. (2014) y Lozicki et al. (2015), quienes publicaron 30.3 % de MS en ensilados elaborados con 80 % de calabaza y 20 % de remolacha seca (Halik et al. 2014); 30.6 % de MS en ensilados elaborados con 71.4 % de residuos de calabaza, 28.6 % de heno de trigo y 20 % de melaza (Hashemi y Razzaghzadeh 2007), y 29.7 % de MS en ensilados de calabaza con pulpa seca de remolacha azucarera (Lozicki et al. 2015).
La MS, el pH y el ácido láctico se usan para determinar la calidad de un ensilado; por ello, los ensilados que presentan menos de 30 % de MS desarrollan una fermentación dominada por bacterias productoras de ácido butírico y exhiben pérdida de nutrientes digeribles por filtración (Murdoch 1961, Babaeinasab et al. 2015). Por este motivo, en el presente estudio se realizó un ensilado con heno de pangola, ya que la calabaza contiene 86.3 % de humedad. El ácido láctico se produce por la fermentación de sustratos ricos en carbohidratos (Serna y Rodríguez 2005) y la cáscara con pulpa de calabaza contiene 45 % de azucares fácilmente fermentables (Guenkov 1974).
Así, al aumentar la producción de ácido láctico durante el proceso de ensilaje, la concentración de iones de hidrógeno aumentó y el pH disminuyó a valores inferiores a 5, los cuales inhiben el crecimiento de Clostridum sp. y enterobacterias, no deseados en un proceso de ensilaje (Amanullah et al. 2014, Yitbarek y Tamir 2014). Yitbarek y Tamir (2014) mencionaron que los ensilados que contienen de 25 a 35 % de MS, requieren un pH de 4.35 a 4.60 (rango superior al reportado en el presente trabajo) para garantizar la estabilidad del ensilado.
La cáscara con pulpa de calabaza mostró 42.6 % más PC que el heno de pasto pangola (Cuadro I). No obstante, el contenido de PC no presentó diferencia (p > 0.05) entre tratamientos y tiempos de fermentación (Cuadro II), promediando 26.59 y 26.61 % de PC, respectivamente. Los contenidos de PC de los ensilados en el presente trabajo son superiores a los reportados por Halik et al. (2014) y Lozicki et al. (2015), quienes publicaron niveles de 10.9 y 10.4 %, respectivamente, en ensilados elaborados con calabaza y remolacha seca. La diferencia en el contenido de PC se explica porque los trabajos de los autores citados se encuentran dentro del intervalo de PC en los ensilados (8 a 10 %) y valores superiores como los de este trabajo se deben a la adición de urea y probablemente al bajo contenido de almidón (De la Roza-Delgado 2005). Lo anterior se explica porque la calabaza contiene 16.18 % de almidón (Yin y Wang 2016), 55.82 % menos que el grano de maíz (FAO 1993), el cual regularmente se usa en la elaboración de ensilados.
E1 contiene mayor FDN que E2 (p ≤ 0.05; Cuadro II) por la composición inicial de los ensilados, ya que el primero incluye 3 % más heno de pasto pangola que E2, y los pastos maduros alcanzan hasta 70 % de FDN (De la Roza-Delgado 2005). Por su parte, los tiempos de fermentación (Cuadro II) no afectaron el contenido de FDN de los ensilados (p > 0.05). Los tipos de ensilados y los tiempos de fermentación (Cuadro II) no afectaron (p > 0.05) el contenido de FDA, promediando 32.39 % de FDA. Halik et al. (2014) y Lozicki et al. (2015) publicaron valores inferiores de FDN (31.4 y 30.9 %, respectivamente) y FDA (21.3 y 21.6 %, respectivamente) en ensilados elaborados con calabaza y remolacha seca.
El contenido de FDN y FDA de los ensilados se relaciona con la proporción de FDN de los ingredientes usados en la elaboración. Halik et al. (2014)) y Lozicki et al. (2015) usaron remolacha seca (47.6 % de FDN y 29.8 % de FDA) para contrarrestar la humedad de la calabaza, la cual contiene 23.15 % menos FDN que el heno de pasto pangola (Lozicki et al. 2015) (Cuadro I), ingrediente usado en el presente estudio para controlar los niveles de humedad en el ensilado propiciados por la cáscara con pulpa de la calabaza.
E1 y E2 no mostraron diferencias (p > 0.05) en el contenido de Ce y MO (Cuadro II). Sin embargo, el contenido de Ce a los 21 días de fermentación fue mayor (p ≤ 0.05) que a los 14 días (Cuadro II). En contraste, el contenido de MO en los ensilados fue mayor (p ≤ 0.05) a los 14 que a los 21 días de fermentación (Cuadro II). Estos resultados son inferiores respecto al contenido de Ce y similares con relación a la MO, en ensilados elaborados con calabaza y remolacha seca (Halik et al. 2014, Lozicki et al. (2015).
El contenido de hemicelulosa no mostro diferencias entre tipos de ensilado o por tiempo de fermentación (Cuadro II), con un valor promedio de 21.5 %. Esto se debió a que, en el proceso de ensilaje, los azucares fácilmente fermentables son utilizados por los microorganismos para la producción de ácido láctico (Guenkov 1974, Serna y Rodríguez 2005), no así la hemicelulosa.
CONCLUSIONES
La cáscara con pulpa de calabaza es una alternativa para la elaboración de ensilados con características de calidad y bromatológicas apropiadas, que pueden destinarse a la alimentación de rumiantes. Además, la cáscara con pulpa de calabaza puede ensilarse con heno de pasto pangola, urea y hasta 6 % de melaza de caña de azúcar fermentada por 14 o 21 días sin afectar las características de calidad y bromatológicas de los ensilados.
