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Revista mexicana de ciencias pecuarias

versión On-line ISSN 2448-6698versión impresa ISSN 2007-1124

Rev. mex. de cienc. pecuarias vol.15 no.1 Mérida ene./mar. 2024  Epub 12-Abr-2024

https://doi.org/10.22319/rmcp.v15i1.6341 

Artículos

Efecto de aceites esenciales sobre la producción de metano en la fermentación in vitro de pasto llanero

Paulino Sánchez-Santillána 

Luis Antonio Saavedra-Jiméneza 

Nicolás Torres-Saladoa 

Jerónimo Herrera-Péreza 

Marco Antonio Ayala-Montera  * 

a Universidad Autónoma de Guerrero. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia No. 2, Carretera Acapulco-Pinotepa Nacional, kilómetro 197, Cuajinicuilapa, 41940, Guerrero, México.

Resumen

El objetivo fue evaluar el uso creciente de aceite de ajo, ajonjolí y canela en la producción de CH4 in vitro de pasto llanero con 60 días de rebrote. Se evaluó la adición de 0, 2.5, 5.0, 7.5 y 10 % de aceite de ajo, canela o ajonjolí en una fermentación in vitro usando como sustrato pasto llanero con 60 días de rebrote. Las variables evaluadas fueron producción acumulada de CH4 a las 12, 24, 36, 48 y 72 h, degradación de materia seca (DMS) y los estimadores de cinética de producción de CH4 (A= potencial de producción de CH4, b= tasa constante de producción de CH4 y k= tiempo lag). La producción de CH4 y DMS se analizaron con un diseño experimental completamente al azar y contraste ortogonal. Los estimadores fueron un análisis descriptivo. El aumento de aceite de ajo y canela redujo linealmente la producción de CH4 a las 12, 24, 36, 48 y 72 h. La DMS disminuyó linealmente con cualquiera de los tres aceites (P<0.05). El mayor valor de A fue con 2.5 % de aceite de ajo, el mayor valor de k y b fue con 10 % de aceite de canela. En conclusión, el uso de aceites de ajo y canela mostraron una disminución lineal de la producción de CH4 y DMS de pasto llanero en condiciones in vitro.

Palabras clave Aceite de ajo; Aceite de canela; Aceite de ajonjolí; Degradación de materia seca; in vitro

Abstract

The objective was to evaluate the increasing use of garlic, sesame, and cinnamon oil in the production of CH4 in 60 d in vitro regrowth of Koronivia grass. The addition of 0, 2.5, 5.0, 5.0, 7.5, and 10 % garlic, cinnamon, or sesame oil was evaluated in an in vitro fermentation using a 60-d regrowth of Koronivia grass as substrate. The variables evaluated were cumulative CH4 production at 12, 24, 36, 36, 48, and 72 h; dry matter degradation (DMD), and CH4 production kinetics estimators (A= CH4 production potential, b= CH4 production rate constant, and k= lag time). The CH4 production and the DMD were analyzed with a completely randomized experimental design and orthogonal contrast. The estimators were subjected to a descriptive analysis. An increase of garlic oil and cinnamon linearly reduced CH4 production at 12, 24, 36, 48, and 72 h. The DMD decreased linearly with the use of any of the three oils (P<0.05). The highest value of A was obtained with 2.5 % garlic oil, and the highest value of k and b, with 10 % cinnamon oil. In conclusion, the use of garlic and cinnamon oils resulted in a linear decrease of Koronivia grass CH4 and Koronivia grass DMD under in vitro conditions.

Keywords Garlic oil; Cinnamon oil; Sesame seed oil; Dry matter degradation; In vitro

Introducción

La producción ganadera genera 37 % de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI) y se espera aumente a 40 % para 2050; de estos GEI, 80.7 % procede de la fermentación entérica de los rumiantes1,2. Los principales GEI producidos por rumiantes son metano (CH4) entérico y en estiércol, dióxido de carbono (CO2) y óxido nitroso (N2O)3. El CH4 es un GEI que contribuye a la formación de ozono troposférico; además, tiene una vida corta (9 a 12 años), pero es 25 veces más nocivo que el CO2, por lo que su reducción ayuda a mitigar los efectos adversos del cambio climático1,2.

Las estrategias de mitigación de GEI se encausan a no afectar el rendimiento animal, reducir el impacto ambiental, mejorar la productividad y rentabilidad de los sistemas de producción1. Debido a esto, los aditivos deben ser capaces de modificar la fermentación del rumen para mejorar la eficiencia del uso de la energía mientras disminuyen la metanogénesis del rumen4. En la actualidad, se han identificado alrededor de 200,000 metabolitos secundarios de plantas como moduladores potenciales del microbiota ruminal, específicamente en la reducción de pérdida de energía vía la síntesis de CH41.

El aceite esencial (AE) es una mezcla compleja de sustancias químicas volátiles o aromáticas lipofílicas, específicas de plantas; sus constituyentes son terpenoides, fenilpropanoides, monoterpenos, sesquiterpenos y alcoholes, aldehídos, éteres, ésteres, cetonas y fenoles1,5. Estos aceites poseen propiedades antioxidantes e inducen cambios en el microbioma ruminal, dando como resultados la reducción de CH4, aumento en propionato o proteína de derivación ruminal1,4,6, efecto antimicrobiano de bacterias, hongos y protozoarios, así como la disminución de la digestibilidad de la materia seca (MS) y la fermentación ruminal4, inhibición de la desaminación en aminoácidos, reducción nitrógeno amoniacal y acetato5, e influyen en las vías de electrones afectando la integridad de las membranas celulares1,2. La reducción de la producción de CH4 entérico con el uso de AE es por la reducción en la producción de hidrógeno (sumideros alternativos), inhibición directa de arqueas e interrupción de la simbiosis entre protozoos y arqueas1.

El aceite de ajo (Allium sativa) presenta un amplio espectro de actividad antibacteriana contra bacterias gram-negativas y gram-positivas7; sus compuestos bioactivos son sulfuros orgánicos, saponinas, compuestos fenólicos y polisacáridos, alicina, S-alilcisteína, disulfuro de dialilo, trisulfuro de dialilo, dialilo sulfuro y ajoeno8. El aceite de canela (Cinnamomun verum) tiene efecto antimicrobiano por su contenido de transcinamaldehído y actividad antioxidante por sus compuestos fenólicos y polifenólicos9. Por su parte, el aceite de ajonjolí (Sesamum indicum) contiene ácido oleico y linoleico, tocoferol, sesamina, sesamolina, polifenoles, fitoesteroles, flavonoides y lignanos que tienen efectos antiinflamatorios y antimutagénicos10.

La eficiencia de la fermentación ruminal propicia la búsqueda de alternativas naturales para mitigar las emisiones de GEI sin comprometer la productividad del ganado; la concentración de CH4 atmosférico sigue en aumento, por lo que se requiere de estrategias que ayuden a disminuir su producción. La hipótesis planteada fue que la adición de los aceites de ajo, ajonjolí y canela disminuyen la producción de CH4 durante la fermentación ruminal in vitro del sustrato pasto llanero con 60 días de rebrote. De esta manera, el objetivo de la presente investigación fue evaluar el uso creciente de dosis de aceite de ajo, ajonjolí y canela en la fermentación ruminal in vitro de pasto llanero con 60 días de rebrote como sustrato en la producción de metano y degradación de materia seca.

Material y métodos

El estudio se realizó en el laboratorio de nutrición animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia No. 2 ubicada en la cabecera municipal de Cuajinicuilapa, Guerrero, México.

Aceites y sustrato

Los aceites esenciales fueron de ajo (Yerbatex), ajonjolí (Yerbatex) y canela (Yerbatex). Las proporciones de aceite evaluadas fueron 0, 2.5, 5.0, 7.5 y 10.0 % de aceite. El pasto llanero (Brachiaria dictyoneura) se cosechó a los 60 días de rebrote. El pasto se deshidrató a 60 °C por 48 h en una estufa (FELISA® FE-293A, México) y se molió a tamaño de 1 mm en un molino Thomas-Wiley Mill (Thomas Scientific®, Swedesboro, NJ, USA). La composición bromatológica del pasto fue 22.4 % de materia seca (MS), 3.4 % de proteína cruda (PC), 71.1 % de fibra detergente neutro (FDN), 42.1 % de fibra detergente ácido (FDA) y 8.7 % de cenizas (Ce).

Técnica de producción de gas in vitro

El medio de cultivo para los ensayos in vitro consistió en dos tercios de una solución buffer-mineral reducida y un tercio de fluido ruminal fresco11. La solución buffer-mineral reducida contenía: 150 ml de solución mineral I [6 g K2HPO4 (Sigma) en 1,000 ml de H2O destilada], 150 ml de solución mineral II [6 g KH2PO4 (Sigma) + 6 g (NH4)2SO4 (Merck) + 12 g NaCl (Sigma-Aldrich) + 2.45 g MgSO4 (Sigma) + 1.6 g CaCl-2H2O (Sigma) en 1,000 ml de H2O destilada], 100 ml de solución al 8 % de Na2CO3 (Merck), 100 ml de solución reductora [0.1 g L-cisteína (Sigma) + 0.1 g Na2S-9H2O (Meyer) + 2 ml NaOH (2N; Meyer) en 100 ml de H2O destilada] y 2 ml de resazurina a 0.1 % (Sigma-Aldrich). El fluido ruminal fresco se obtuvo de un bovino provisto de cánula ruminal que pastoreó en praderas con pasto pangola, y se filtró con una manta de cielo para eliminar las macropartículas de materia orgánica. El bovino se manejó de acuerdo al reglamento interno de bioética y bienestar de la Universidad Autónoma e Guerrero, con fundamento en las normas oficiales (NOM-062-ZOO-1999 y NOM-051-ZOO-1995).

Posteriormente, en un vial serológico (120 ml) se colocaron las siguientes relaciones de aceite y pasto llanero molido directo en el vial: 0 % (1 g de pasto), 2.5 % (0.025 g aceite y 0.975 g de pasto), 5 % (0.05 g aceite y 0.95 g de pasto), 7.5 % (0.075 g de aceite y 0.925 g de pasto) y 10 % (0.1 g de aceite y 0.9 g de pasto). A cada vial se agregaron 50 ml del medio de cultivo, bajo flujo continuo de CO2, para mantener condiciones de anaerobiosis. El vial se cerró con un tapón de neopreno y arillo de aluminio con centro removible y se le consideró un biodigestor. Los biodigestores se incubaron en baño maría a 39 °C por 72 h.

Producción de metano

La producción de metano (CH4) se determinó usando una manguera Taygon® (2.38 mm Ø interno y 45 cm de longitud) con agujas hipodérmicas (20 G x 32 mm) en los extremos. Las agujas se usaron para acoplar un biodigestor con un vial-trampa que contenía NaOH (2N); el cual se colocó de manera inversa en una probeta modificada que sirvió para colectar la solución NaOH (2N) desplazada por el CH4 producido durante la incubación, a través de la aguja hipodérmica colocada como válvula de salida. La producción de CH4 se midió a las 0, 12, 24, 36, 48 y 72 h12,13. El principio del uso de esta técnica es porque los principales gases producidos a partir de los productos finales de la fermentación microbiana in vitro son CO2 y CH4, dado que el resto de los gases producidos en técnicas in vitro son trazas14. Así mismo, el NaOH tiene la capacidad de capturar el CO2, ya que su reacción genera HCO315 por lo que la producción de CH4 se toma como los mililitros desplazados de solución de NaOH.

Características fermentativas

A las 72 h de incubación se determinó pH, nitrógeno amoniacal (N-NH3) y degradación de materia seca (DMS). El pH del medio de cultivo se midió con un potenciómetro (Hanna® HI2211, Italia; calibración pH 7 y 4). Para nitrógeno amoniacal (N-NH3) se tomó 1 ml del medio contenido en el biodigestor y se mezcló con 0.25 ml de ácido metafosfórico al 25 % (Meyer®; proporción 4:1) en un tubo Eppendorf de 2 ml (Neptune®, México). La muestra del tubo se centrifugó 25 min a 3,500 xg y el sobrenadante se recuperó en viales de 2 ml. Un volumen de 20 μl de este sobrenadante se mezcló con 1 ml de solución fenol [10 mg de Na2(NO)Fe(CN)5.H2O (Meyer®) + 10 g de cristales de fenol (Meyer®) aforado en 1,000 ml de agua destilada] y 1 ml de solución hipoclorito [7.5 g de NaOH (Reasol®) + 21.3 g de Na2HPO4 (Meyer®) + 15 ml de hipoclorito (5%; Reasol®) aforado a 1,000 ml con agua destilada]. La mezcla se incubó 30 min a 37 °C en baño María (Shel Lab® 1227, USA). Posteriormente, 5 ml de agua destilada se adicionaron para diluir y se agitaron con un vórtex (Genie 2 G-560, USA). La absorbancia se midió a 630 nm en un espectrofotómetro UV-VIS (Jenway® 6850, USA) calibrando con un método (r2= 0.9994) de concentración de nitrógeno16. La DMS se cuantificó al filtrar la muestra sólida residual del biodigestor usando bolsas ANKOM® previamente secadas a peso constante. Las bolsas con muestra se secaron a 60 °C por 24 h en una estufa. La degradación de la materia seca in vitro (DMS) se calculó usando la fórmula % DMS= (muestra inicial - muestra residual / muestra inicial) * 10017.

Cinética de producción de metano

Los valores de la producción de CH4 acumulado se usaron para estimar la cinética de producción de CH4 mediante el modelo Gompertz18. Los estimadores A, b y k se estimaron mediante un análisis de regresión no lineal, utilizando el procedimiento PROC NLMIXED del paquete estadístico SAS19. El modelo utilizado fue:

Y= A exp [-b] [exp (-k t)]

Donde:

Y= volumen de CH4 en el tiempo t (ml g-1 de MS);

A= potencial de producción de CH4 total cuando t = ∞ (ml g-1 de MS);

b= tasa constante de producción de CH4 del material potencialmente degradable (ml h-1);

k= tiempo lag (h), factor constante de eficiencia microbiana, definido como el intercepto del eje tiempo de la línea de la tangente en el punto de inflexión;

t= tiempo de incubación.

Análisis estadístico

La producción acumulada de metano a las 12, 24, 36, 48 y 72 h, así como las características fermentativas in vitro para cada aceite (ajo, ajonjolí y canela) se analizaron con un diseño completamente al azar con el procedimiento GLM de SAS19. Los valores promedio se compararon con la prueba de Tukey (P<0.05). La respuesta al aumento creciente del aceite se calculó mediante contrastes ortogonales lineales y cuadráticos. Cabe destacar, en los estimadores de cinética de producción de CH4 se realizó un análisis descriptivo.

Resultados

La producción de CH4 disminuyó en forma lineal a las 12, 24, 36, 48 y 72 h de fermentación del pasto llanero (P<0.05) conforme aumento la adición de aceite de ajo (Cuadro 1) y de canela (Cuadro 2). El aceite de ajonjolí no presentó contraste lineal ni cuadrático en la producción de CH4 a las 12, 24, 36, 48 y 72 h de fermentación del pasto (P>0.05) conforme aumento su adición (Cuadro 3). Esto indica que el aceite de ajo y de canela reducen la producción de metano en pruebas in vitro. Sin embargo, cuando se usó el aceite de ajo, la tendencia en la disminución y diferencia entre niveles de inclusión se mostró a partir de 7.5 % (Cuadro 1). En el caso del aceite de canela, el efecto en la disminución fue a partir del 2.5 % de inclusión (Cuadro 2).

Cuadro 1 Efecto del nivel de aceite de ajo en la producción de CH4 y características fermentativas in vitro del pasto llanero con 60 días de rebrote 

Variable Inclusión de aceite de ajo EEM Tukey test Lineal Cuadrático
0 % 2.5 % 5.0 % 7.5 % 10 %
Me12 11.49a 11.61a 11.15a 8.64b 9.62ab 0.35 0.0027 0.0013 0.8488
Me24 24.99ab 28.01a 25.43ab 21.96b 23.31b 0.62 0.0027 0.0058 0.1887
Me36 34.48ab 37.24a 33.73ab 28.81c 31.08bc 0.84 0.0007 0.0007 0.5140
Me48 38.95b 43.73a 37.11bc 34.21c 36.63bc 0.88 <0.0001 <0.0001 0.7042
Me72 43.98b 48.86a 41.53bc 39.61c 40.33c 0.92 <0.0001 <0.0001 0.2223
pH 6.01c 6.10b 6.11ab 6.14ab 6.17a 0.02 <0.0001 <0.0001 0.0912
DMS 59.48 59.37 58.31 55.31 53.74 0.93 0.1815 0.0396 0.9975
N-NH3 9.75 9.75 14.12 11.83 11.00 0.92 0.5416 0.5451 0.3324

Me12= producción de metano a 12 h de fermentación (ml g-1 MS), Me24= producción de metano a 24 h de fermentación, Me36= producción de metano a 36 h de fermentación, Me48= producción de metano a 48 h de fermentación, Me72= producción de metano a 72 h de fermentación, pH= potencial de iones hidrógeno, DMS= porcentaje de degradación de materia seca, N-NH3= mg dl-1 de nitrógeno amoniacal, EEM= error estándar de la media.

a,b,c Valores promedio con distinta letra en una misma fila son diferentes (P<0.05).

Cuadro 2 Efecto del nivel de aceite de canela en la producción de CH4 y características fermentativas in vitro del pasto llanero con 60 días de rebrote 

Variable Inclusión de aceite de canela EEM Tukey test Lineal Cuadrático
0 % 2.5 % 5.0 % 7.5 % 10 %
Me12 11.66a 10.25ab 9.11bc 8.28c 8.14c 0.37 <0.0001 <0.0001 0.0374
Me24 25.32a 23.91ab 22.79bc 20.88c 23.68ab 0.42 0.0004 0.0010 0.0009
Me36 34.65a 31.77b 30.15bc 27.73c 31.45b 0.64 <0.0001 0.0001 0.0001
Me48 38.64a 36.56ab 34.71bc 33.13c 36.27ab 0.54 0.0004 0.0009 0.0004
Me72 43.31a 39.29b 38.92b 38.53b 40.71b 0.51 0.0007 0.0066 0.0001
pH 6.01c 6.11b 6.20a 6.16ab 6.22a 0.02 <0.0001 <0.0001 0.0035
DMS 59.48a 58.36a 56.88ab 54.58b 55.49b 0.53 0.0007 <0.0001 0.1621
N-NH3 9.75a 7.25a 8.50a 8.50a 8.91a 0.33 0.2040 0.8484 0.0983

Me12= producción de metano a 12 h de fermentación (ml g-1 MS), Me24= producción de metano a 24 h de fermentación, Me36= producción de metano a 36 h de fermentación, Me48= producción de metano a 48 h de fermentación (ml g-1 MS), Me72= producción de metano a 72 h de fermentación (ml g-1 MS), pH= potencial de iones hidrógeno, DMS= porcentaje de degradación de materia seca, N-NH3= mg dl-1 de nitrógeno amoniacal, EEM = error estándar de la media.

a,b,c Valores promedio con distinta letra en una misma fila son diferentes (P<0.05).

Cuadro 3 Efecto del nivel de aceite de ajonjolí en la producción de CH4 y características fermentativas in vitro del pasto llanero con 60 días de rebrote 

Variable Inclusión de aceite de ajonjolí EEM Tukey test Lineal Cuadrático
0 % 2.5 % 5.0 % 7.5 % 10 %
Me12 11.66 10.59 10.51 10.80 9.99 0.22 0.1939 0.0524 0.6139
Me24 25.32 25.28 23.84 24.48 24.42 0.30 0.5145 0.2516 0.4369
Me36 34.65 32.11 32.60 33.12 32.93 0.31 0.0737 0.1977 0.0461
Me48 38.64 37.57 37.86 38.52 37.74 0.21 0.4146 0.5729 0.5973
Me72 43.31 42.70 43.12 42.49 43.29 0.24 0.8175 0.9001 0.4485
pH 6.01c 6.13b 6.14b 6.17ab 6.22a 0.02 <0.0001 <0.0001 0.0085
DMS 59.48a 57.88ab 56.12b 53.33c 53.29c 0.68 <0.0001 <0.0001 0.2876
N-NH3 9.75 9.75 8.91 9.75 8.91 0.35 0.8964 0.5684 1.000

Me12= producción de metano a 12 h de fermentación (ml g-1 MS), Me24= producción de metano a 24 h de fermentación (ml g-1 MS), Me36= producción de metano a 36 h de fermentación (ml g-1 MS), Me48= producción de metano a 48 h de fermentación (ml g-1 MS), Me72= producción de metano a 72 h de fermentación (ml g-1 MS), pH= potencial de iones hidrógeno, DMS= porcentaje de degradación de materia seca, N-NH3= mg dl-1 de nitrógeno amoniacal, EEM= error estándar de la media.

a,b,c Valores promedio con distinta letra en una misma fila son diferentes (P<0.05).

La degradación de la materia seca (DMS) disminuyó en forma lineal (P<0.05) conforme aumentó la inclusión de aceite de ajo (Cuadro 1), canela (Cuadro 2) o ajonjolí (Cuadro 3). Esta disminución se vio reflejada en el valor de pH de los medios de cultivo; ya que el pH aumentó de forma lineal (P<0.05) conforme se incrementó la inclusión de aceite de ajo (Cuadro 1), canela (Cuadro 2) y ajonjolí (Cuadro 3).

El contenido de nitrógeno amoniacal (N-NH3) no presentó (P>0.05) efecto lineal o cuadrático, ni diferencias entre niveles de inclusión de aceite de ajo (Cuadro 1), de canela (Cuadro 2) o de ajonjolí (Cuadro 3) conforme se incrementó su inclusión en la fermentación de pasto llanero.

La cinética de fermentación de CH4 usando el aceite de ajo mostró valores similares en A y k cuando se adicionó 5 y 7.5 %, mientras que en b son menores cuando se adicionó 7.5 y 10 %, respecto a los valores obtenidos sin inclusión de aceite (testigo). En los niveles de inclusión del aceite de ajonjolí muestra que, respecto al testigo, la inclusión de 2.5 % presentó valores inferiores en los estimadores A, k y b. El contraste, en el estimador A todos los niveles de inclusión del aceite de canela presentaron valores inferiores al testigo; mientras, en el estimador b fue la inclusión de 7.5 % y en el estimador k fue 5 y 7.5 % (Cuadro 4).

Cuadro 4 Promedio de los estimadores de la cinética de producción de CH4 in vitro del pasto llanero con 60 días de rebrote adicionada con niveles creciente de aceite de ajo, ajonjolí o canela 

Aceite % inclusión A
(ml g-1 de MS)		 k
(h)		 b
(ml h-1)
Testigo 0.0 42.54 3.55 0.077
Aceite de ajo 2.5 47.50 3.52 0.075
5.0 42.53 3.47 0.075
7.5 42.55 3.37 0.068
10.0 43.77 3.35 0.067
Aceite de ajonjolí 2.5 35.62 3.23 0.071
5.0 44.72 3.91 0.076
7.5 41.16 3.52 0.078
10.0 43.45 3.42 0.071
Aceite de canela 2.5 36.61 3.69 0.077
5.0 39.66 3.49 0.074
7.5 34.75 3.34 0.064
10.0 38.98 4.17 0.082

A= potencial de producción de metano total, b= tasa constante de producción de metano, k= tiempo lag.

Discusión

El objetivo de microbiólogos y nutricionistas de rumiantes es manipular los ecosistemas microbianos ruminales para mejorar la eficiencia del consumo de alimento7. Los aditivos que se usan como inhibidores de CH4 actúan directamente en la vía de la metanogénesis, de forma que interrumpen el proceso. Los aceites en el ambiente ruminal presentan características tóxicas sobre metanógenos y protozoarios, hidrogenación de los ácidos grasos insaturados (sumidero alternativo para hidrógeno) y cambios en la producción propiónica que conllevan a reducir la producción de CH420.

La disminución en la producción de CH4 acumulado a los diferentes tiempos medidos por los aceites de ajo y canela se asumen que contienen terpenoides y fenilpropanoides que interactúan en la membrana celular; ya que su naturaleza hidrófoba de los hidrocarburos cíclicos permite que se acumulen en la bicapa lipídica, provocando cambios conformacionales en la estructura de la membrana, lo que provoca pérdida de estabilidad de la membrana celular21.

Delgadillo-Ruiz et al5 hicieron una estimación con modelos no lineales y reportaron producciones de 183, 99 y 141 mM L-1 de CH4 cuando se adicionaron 0.1, 0.3 y 0.6 ml de aceite de canela usando como sustrato 41.5 % de alfalfa, 41.5 % paja de trigo y 17 % de un concentrado con base en grano de maíz; valores contrastantes al presente estudio (Cuadro 2), porque no muestran una tendencia a disminuir CH4 conforme aumentó la adición de aceite de canela. Cobellis et al3 reportaron 3.67 ml de CH4 g-1 de MS en una fermentación in vitro de 24 h donde usaron heno de alfalfa como sustrato y adicionaron 1.125 ml L-1 de medio de cultivo de aceite de canela; valores inferiores al presente estudio, aún respecto al tratamiento testigo (Cuadro 2). Esto por la metodología usada para medición de CH4, sustrato, fuente de inóculo, etc13 que influyen en la producción de CH4.

En el presente estudio in vitro se evaluaron concentraciones de hasta 10 %; sin embargo, el NRC22 menciona que la inclusión de aceites no debe superar 7 % de la materia seca de la dieta, porque niveles mayores presentaría problemas con el consumo de materia seca por los niveles elevados de aceites. Motivo por el cual, el aceite de canela podría considerarse en pruebas in vivo para evaluar su efecto en la disminución de gases de efecto invernadero, ya que se observaron disminuciones a partir de la inclusión de 2.5 %; mientras que el aceite de ajo fue a partir de 5 % de inclusión.

La adición del aceite de ajo no mostró diferencias en la degradación de la materia seca (DMS) entre niveles de inclusión del aceite; su tendencia en la disminución de sus valores se observó a partir de 5 % de inclusión. Para el caso del aceite de ajonjolí y de canela, a partir de 5 % de inclusión se mostraron diferencias (P<0.05) y su tendencia a disminuir DMS. La disminución en la DMS se puede asumir a la acumulación de hidrógeno que afectó la degradación de la fibra20 y que los aceites redujeron la degradación de proteína y almidones como respuesta de la inhibición sobre bacterias usadas en el inóculo23. Así mismo, los ácidos grasos insaturados son tóxicos para las bacterias que hidrolizan fibra, ya que estos ácidos se adhieren a la pared celular24, lo que disminuye la capacidad de las bacterias para adherirse al pasto e hidrolizarlo.

La fermentación in vitro de pasto bermuda (Cynodon dactylon) mostró un decremento lineal de la degradación de materia seca conforme aumentó la adición de aceite de tomillo (50, 250 y 500 ml g-1)25; situación similar a lo reportado en el presente estudio con los tres aceites. Así mismo, Cobellis et al3 reportaron valores inferiores en la DMS al presente estudio; dado que publicaron 55 % de DMS en una fermentación in vitro donde usaron heno de alfalfa como sustrato y adicionaron 1.125 ml L-1 de medio de cultivo de aceite de canela.

Los valores de pH en el presente estudio se asumen a la DMS, ya que un producto de su degradación es la producción de ácidos grasos volátiles, los cuales disminuyen el pH; pero al disminuir la DMS conforme se aumentó la concentración de los diferentes aceites evaluados, la producción de ácidos grasos volátiles disminuyó y no afectó el valor de pH. Busquet et al7 reportaron un efecto cuadrático en el valor de pH de los medios de cultivo, con una tendencia a aumentar conforme se adicionó mayor cantidad de aceite de ajo en una dieta que contenía 50:50 de forraje: concentrado; comportamiento similar a lo reportado en el presente estudio con los tres aceites.

La concentración de N-NH3 en el presente estudio es porque los aceites no inhiben el metabolismo de las bacterias productoras de nitrógeno amoniacal23. Investigadores3 reportaron 13.5 mg dl-1 de nitrógeno amoniacal en una fermentación in vitro de alfalfa con 1.125 ml L-1 de aceite de canela; valores superiores al presente estudio, porque la alfalfa contiene mayor contenido de proteína que el pasto llanero. Otro estudio reportó7 que el contenido de N-NH3 no mostró diferencias con respecto al tratamiento que no contenía aceite de ajo; situación similar al presente estudio con los 3 aceites.

Los efectos de estos aceites tienden a ser influenciados por sus componentes, dificultando analizar su efecto sobre la nutrición de rumiantes; por lo que se requieren posteriores estudios donde se identifiquen los metabolitos que contiene cada aceite para poder establecer el efecto real de cada uno sobre la fermentación de los forrajes, como principales productores de metano, dada la estequiometría fermentativa.

La ecuación de Gompertz modificada es un modelo común para la producción de CH4 mediante la degradación de un sustrato orgánico simple26. De modo que existen en la literatura diversos estudios donde se usó este modelo para estimar la producción de CH4. He et al27 aplicaron un modelo Gompertz modificado y un modelo cinético de primer orden para evaluar la producción de CH4 durante la fermentación in vitro de la paja de trigo usando fluido de toros y novillonas como inóculo; sus resultados presentaron valores menores en A (22 ml CH4 g-1) y k ( 0.945 h), así como mayores en b (0.105 ml h-1). En otro estudio28 evaluaron el potencial de CH4 y la tasa de producción de CH4 de la corteza del tallo, médula del tallo y hojas de rastrojo de maíz de la digestión anaerobia discontinua, reportando valores superiores al presente estudio en A (204.8 ml CH4 g-1) y menores en k (0.1553 h). Zhang et al26 reportaron valores superiores al presente estudio, ya que publicaron A de 94.38 ml CH4 g-1, k de 12.38 h y b de 2.46 ml h-1 en una fermentación de estiércol de vaca con rastrojo de maíz. Con las diferencias en los estimadores reportados por otros autores26,27,28 usados para la comparación y las del presente estudio, se asume que la adición o no de aceites esenciales con propiedad anti-metagenómicas, depende de las condiciones en las cuales se realizaron los experimentos y los sustratos utilizados, ya que ellos influyen directamente en la cinética de producción de metano.

Por lo que la modelación de la producción de CH4 bajo las condiciones del presente estudio fue importante, porque sirven para el diseño, la construcción y la aplicación de procesos químicos o bioquímicos. Además, describen las características del proceso y permiten su posterior optimización29.

Conclusiones e implicaciones

La adición del aceite de ajo o canela en la fermentación in vitro de pasto llanero disminuye la producción de metano y la degradación de la materia seca. El aceite de ajonjolí no presenta actividad anti-metanogénica bajo las condiciones del presente estudio, pero reduce la degradación in vitro de la materia seca.

Agradecimientos

Al cuerpo académico “Producción Sustentable de Rumiantes en el Trópico” por el financiamiento del presente proyecto. Al alumno Adrián Medina Calvo por su apoyo en el trabajo realizado en el laboratorio como parte de sus prácticas profesionales de la licenciatura de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Guerrero.

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Recibido: 18 de Octubre de 2022; Aprobado: 26 de Octubre de 2023

* Autor de correspondencia: maamonter@hotmail.com

Conflicto de interés

Los autores declaramos que no existe un conflicto de intereses en el presente manuscrito.

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