Localización del experimento

El trabajo se realizó en la Región Lagunera, ubicada en la parte central del Norte de México, con una altitud de 1,150 metros sobre el nivel del mar, precipitación media anual de 250 mm y temperatura media anual de 26.9 °C, con coordenadas geográficas de 24º30´ N y 102º00' O (^{García, 1988, 48}).

Desarrollo del cultivo

El cultivo se desarrolló en un invernadero ubicado en el Ejido San Lorenzo, Municipio de San Pedro de las Colonias, perteneciente a la Región Laguna de Coahuila. El invernadero tenía condiciones de iluminación natural y control de temperatura y humedad, los cuales estuvieron entre 25-30 °C y 70-80 %, respectivamente. La semilla utilizada fue un maíz tipo criollo variedad San Lorenzo. La semilla se limpió y se lavó con hipoclorito de sodio a una concentración de 1 ml·L^-1. Después fue pre-germinada mediante inmersión en agua potable a 26 ± 2 ºC durante 24 h. Posteriormente las semillas se escurrieron y se colocaron en recipientes de plástico perforados y cubiertos con plástico negro a 28 ± 2 ^oC durante 24 h para su germinación. La siembra consistió en colocar 3.5 kg·m^-2 de semillas germinadas con radículas de 1.5 a 2.0 cm de longitud en bandejas de poliestireno de 35 x 25 x 3.5 cm perforadas en el fondo. Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con seis repeticiones por tratamiento. Cada bandeja representó una repetición. Los brotes fueron irrigados a suficiencia con agua potable, con un volumen de riego promedio de 9.87 L·m^-2·día. El riego fue aplicado desde el día de la siembra cada hora durante un lapso de 2 min utilizando atomizador a presión desde las 12:00 hasta las 18:00 h a partir del primer día.

Preparación del té de composta

La composta utilizada (Cuadro 1) fue proporcionada por el Instituto Tecnológico de Torreón, habiendo sido sometida a compostaje por solarización. La preparación del té de composta (TC) se realizó mediante una fermentación aerobia de material vacuno compostado (100 g·L^-1 de agua) de acuerdo con el método de ^{Ingham (2005)} con ligeras modificaciones. Primeramente el material fue tamizado con filtro de mallaNº 200 ASTM y pesado en una balanza granataria (Sartorius®). Posteriormente el material fue colocado en un recipiente de 60 litros de agua previamente aireada durante 2 h y se mezcló agitando constantemente. Para la aireación de la composta se colocó una bomba de oxígeno (Elite 800®) y se dejó durante 24 h. Posteriormente, la solución composta-agua fue sometida a decantación para separar el sedimento que contenía. Para disminuir la conductividad eléctrica de la solución de composta se diluyó con agua en una proporción de 0.1 L de té en 1.1 L de agua. El valor de CE inicial fue de 3.5 y la final de 1.6 dS m^-1.

Tratamientos

Los tratamientos fueron: té de composta (TC), té de composta - ácido ascórbico (TCAA), para lo cual se agregó un gramo de ácido ascórbico a cada litro de té de composta diluido (1 g·L^-1), agua- ácido ascórbico (AAA) agregando un gramo de ácido ascórbico por litro de agua (1 g·L^-1) y agua (A) como control. Se omitió utilizar un tratamiento con solución nutritiva debido a la importancia de la aplicación de soluciones orgánicas como remplazo de la fertilización química.

Los tratamientos fueron aplicados dos veces al día (9:00 y 18:00 h), con un volumen promedio de 4.63 L·m^-2·día^-1 utilizando atomizador a presión, a partir del día tres hasta el día establecido de cosecha (día 12). La concentración de nutrientes en los tratamientos utilizados se muestra en el Cuadro 2.

Cosecha

La cosecha consistió en separar la alfombra forrajera de la bandeja a los 12 días después de la siembra. Se realizó un lavado con agua potable durante dos minutos para remover residuos de las soluciones.

Rendimiento de materia seca

Para la cuantificación de la materia seca se colocaron 12 g de muestra fresca en cajas de aluminio en estufa de aire forzado a 70 °C hasta peso constante de acuerdo con el método oficial de la ^{AOAC (2005, 1357)}. Los resultados fueron reportados en kg·m^-2. Los componentes del rendimiento de forraje en base seca se determinaron para corroborar la calidad nutrimental del forraje, sin embargo en este trabajo se reportan los resultados de cuantificación nutracéutica.

Rendimiento en base peso fresco

La suplementación con FVH al ganado se realiza en fresco, debido a su alto contenido de humedad ayudando a ser más digerible el forraje. Para obtener la producción se empleó una balanza granataria (Pionner, Ohaus) pesando en fresco el forraje y reportándose como kg·m^-2 en peso fresco.

Preparación de extractos

Para la determinación de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante las plantas fueron puestas a secar extendiendo en papel secante a la sombra a temperatura ambiente (30 ± 2 °C) durante 15 días. La muestra seca se pulverizó manualmente utilizando mortero y pistilo, y almacenó en tubos de plástico a -18 °C hasta la obtención de extractos. Para la obtención de extractos se mezclaron 200 mg de muestra seca en 10 mL de etanol absoluto en tubos Corning Centrisar^TM con tapa de rosca y capacidad de 14 mL, los cuales fueron colocados en un agitador rotativo de tubos (Smartech) durante cuatro horas a 20 rpm. Los tubos fueron centrifugados a 3000 rpm durante cinco minutos, y el sobrenadante fue extraído para su análisis.

Determinación de compuestos fenólicos totales

El contenido de compuestos fenólicos totales fue cuantificado con base en el método Folin-Ciocalteau (^{Singleton et al., 1999, 154}). Se mezclaron 50 µL de muestra con 1.1 mL de agua destilada en un tubo de ensaye, a esta solución se le agregaron 120 µL de reactivo Folin-Ciocalteau (Sigma-Aldrich, St. Louis MO, EU) diluido (1 mg·mL^-1), agitando en vórtex durante 10 segundos. Después de cinco minutos se añadieron 0.73 mL de carbonato de sodio (7.5 % p/v) agitándolo durante 10 segundos, luego se dejó reposar a temperatura ambiente durante 30 minutos y se leyó la absorbancia a 765 nm en espectrofotómetro (Thermo Spectronic, Genesys 10). El contenido fenólico se calculó mediante una curva patrón usando ácido gálico (Sigma, St. Louis, Missouri, EEUU) y los resultados se reportaron en mg de ácido gálico equivalente por kg en base seca (mg AGE·kg^-1 BS). Los análisis fueron realizados por triplicado.

Determinación de la capacidad antioxidante total

Se evaluó la capacidad antioxidante total por los métodos ABTS⁺ y DPPH⁺ debido a que ambos presentan una excelente estabilidad en ciertas condiciones. Con el ABTS⁺ se puede medir la actividad de compuestos de naturaleza hidrofílica y lipofílica, mientras que el DPPH⁺ sólo puede disolverse en medio orgánico (^{Kuskoski et al., 2005, 728}).

Para el método ABTS⁺ se preparó una solución madre con 40 mg de ABTS⁺ 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (Aldrich, St. Louis, Missouri, EU) y 1.5 g de dióxido de manganeso (Fermont, Nuevo León, México) en 15 mL de agua destilada. La mezcla fue agitada vigorosamente y se dejó reposar cubierta durante 20 minutos. Luego, la solución se filtró en papel Whatman 40 (GE Healthcare UK Limited, Little Chalfont, Buckinghamshire, Reino Unido), y la absorbancia se ajustó a 0.700 ± 0.010 a una longitud de onda de 734 nm (espectrofotómetro Genesys 10) utilizando solución fosfato buffer 5 mM. Para la determinación de capacidad antioxidante se mezclaron 100 µL de muestra y 1 mL de solución ABTS⁺, y después de 60 y 90 segundos de reacción se leyó la absorbancia de la muestra a 734 nm. Se preparó una curva estándar con Trolox (Aldrich, St. Louis, Missouri, EU) y los resultados se reportaron como capacidad antioxidante equivalente en µM equivalente en Trolox por g base seca (µM equiv Trolox·g^-1 BS). Los análisis se realizaron por triplicado.

Para el método DPPH⁺ se preparó una solución del radical libre 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo (DPPH⁺) (Aldrich, St. Louis MO, EEUU) en un matraz completamente cubierto con papel aluminio, con 5 mg de DPPH⁺ /100 mL de etanol grado analítico; la mezcla fue agitada vigorosamente y el matraz se mantuvo cubierto para evitar la rápida degradación. Posteriormente fueron depositados 300 µL de muestra de extracto diluido en tubos de ensayo, por triplicado y se adicionaron 1200 µL de agua destilada agitándose a 3000 rpm durante 10 s. Se adicionó 1 mL de solución de DPPH⁺ y se agitó nuevamente en vórtex a 3000 rpm durante 10 s. Las lecturas fueron hechas en el espectrofotómetro a 515 nm después de 90 minutos. La actividad antioxidante total fue calculada mediante una curva patrón usando el antioxidante de referencia Trolox y los resultados fueron expresados en µM equiv Trolox·g^-1 BS

Análisis estadístico

Los resultados obtenidos fueron analizados mediante un análisis de varianza usando el programa estadístico ^{SAS (2009)} y para las comparaciones de medias se usó la prueba de Tukey (p<0.05).

Rendimiento de FVH en base materia seca

La producción de materia seca, fue diferente entre tratamientos (p≤ 0.05) (Figura 1). Los valores más altos se encontraron en los tratamientos de TC y TCAA con 22.94 y 18.06 kg·m^-2, respectivamente. Le siguieron el tratamiento agua-ácido ascórbico con 8.98 kg·m^-2 y el control obtuvo 7.88 kg·m^-2. Los resultados obtenidos se encuentran en el rango de lo reportado por ^{Vargas (2008, 237)} quien indicaron que es posible obtener valores de MS de 14 a 18 kg·m^-2 en sistemas hidropónicos.

Figura 1 Materia seca de forraje verde hidropónico por aplicación de té de composta y ácido ascórbico. TC: té de composta; TCAA: té de composta-ácido ascórbico; AAA: agua-ácido ascórbico, A: agua. Barras con diferente letra indican diferencia estadística significativa (Tukey p≤0.05). 

En este trabajo, hubo un incremento del 34 % en materia seca por efecto de la aplicación de té de composta respecto al control, lo cual sugiere que esta fuente de fertilización pudo influir en un aumento de la absorción de nutrientes y en la fijación de esqueletos de carbono. ^{García et al. (2003, 476)} mencionan que el suministro adecuado de nutrientes, especialmente nitrógeno (N), es un factor determinante que impacta la acumulación de materia seca en cultivos sometidos a altas densidades de siembra, como en el FVH.

Rendimiento de FVH en base peso fresco

La producción de forraje en base fresca entre los tratamientos empleados fue diferente (p≤0.05). Se encontró mayor producción en los tratamientos donde se utilizó TC y TCAA, mientras que los tratamientos AAA y A tuvieron los valores más bajos (Figura 2). El incremento de la producción para el tratamiento TC fue 41 % más, comparado al control.

Figura 1 Producción de forraje verde hidropónico por aplicación de té de composta y ácido ascórbico. TC: té de composta; TCAA: té de composta-ácido ascórbico; AAA: agua-ácido ascórbico, A: agua. Barras con diferente letra indican diferencia estadística significativa (Tukey p≤0.05). 

Los tratamientos TC y TCAA superaron significativamente a AAA y A debido al bajo aporte nutrimental del agua potable (Cuadro 2); ya que la producción de biomasa en FVH se favorece cuando éste se fertiliza con al menos 200 mg L^-1 de N (FAO, 2001). En el presente estudio, ambos tratamientos de fertilización contenían la concentración suficiente de N para satisfacer los requerimientos del forraje. ^{Vargas (2008, 236)} indican que la fertilización es un factor que debe ser considerado para incrementar la producción de FVH, lo cual coincide con los resultados obtenidos en el presente trabajo, donde la concentración nutrimental de las soluciones nutritivas utilizadas (Cuadro 2) cubrieron los requerimientos del FVH. ^{Preciado et al. (2014, 336)} y ^{Salas-Pérez et al. (2012, 216)} señalan que los niveles de crecimiento y producción de biomasa en plantas fertilizadas con té de composta y de vermicomposta se deben principalmente a que los nutrientes contenidos en estas soluciones se encuentran en forma iónica y por lo tanto están disponibles para las plantas. Estos autores señalan que la alta disponibilidad de nutrientes en dichas soluciones orgánicas es atribuible a los procesos de fermentación aeróbica realizados por microorganismos contenidos en la materia orgánica, lo cual en combinación con la presencia de ácidos orgánicos y otras sustancias biológicamente activas, actúan como reguladores de crecimiento vegetal, e incrementan finalmente la biodisponibilidad de los nutrientes para las plantas.

Contenido de compuestos fenólicos totales

El contenido de compuestos fenólicos totales fue diferente (p≤ 0.05) entre tratamientos (Cuadro 3). Hubo un incremento del 56 % más para el tratamiento TCAA respecto al tratamiento control. TCAA fue similar al tratamiento AAA. Le siguió el tratamiento TC y el tratamiento control generó menor contenido de compuestos fenólicos totales.

El contenido de compuestos fenólicos del FVH se encontraron en niveles menores al 1 % en base seca, lo cual es similar a lo reportado en especies con potencial forrajero (^{Repo y Encina, 2008, 97}). De acuerdo con ^{González et al. (2006, 8)} forrajes con contenidos de compuestos fenólicos menores a 4 % en base seca pueden ser consumidos por rumiantes sin efectos negativos en la salud de los animales. Por otro lado ^{Antolovich et al. (2000, 1006)} indican que los compuestos fenólicos actúan a bajas concentraciones debido a que poseen una estructura química ideal para funcionar como antioxidantes. Por lo cual, es de interés este tipo de compuestos en los cultivos, siendo posible implementar herramientas para mejorar algunos aspectos en la calidad de productos de origen animal. Estas estrategias de alimentación parecen ser prometedoras ya que los consumidores exigen alimentos más sanos, obtenidos con sistemas de cultivo sustentables y libres de químicos (^{Vasta y Giussepe, 2011, 153}).

Los resultados podrían indicar que las plantas en la producción de FVH en invernadero destinan la mayor parte de los nutrientes absorbidos a la formación de biomasa debido a que no están expuestas a condiciones ambientales estresantes, lo que pudo afectar la activación de las rutas bioquímicas del metabolismo secundario para síntesis de compuestos fenólicos. Además, a edades tempranas de crecimiento regularmente existe una baja producción de compuestos fenólicos (^{Chirinos et al., 2007, 441}).

Por otro lado ^{Pérez-Balibrea et al., (2011, 37)} señalaron que el uso de ácidos orgánicos favorece el contenido de compuestos fenólicos totales en germinados, lo cual concuerda con los resultados de este trabajo. Estos autores demostraron que la aplicación de 200 y 300 μM de ácido salicílico aumento, en un 26 y 18 % respectivamente, en el contenido de vitamina C en brotes de brócoli de 5 días de edad. Asimismo, la concentración de flavonoides también se incrementó en un 31 y 33 % después de 10 μM de ácido jasmónico y 100 μM de ácido salicílico, respectivamente, en brotes de brócoli de 7 días de edad. Asimismo, ^{Purcarea y Cachita-Cosma (2010, 65)} indican que la aplicación de ácido salicílico incrementó en 11 % la composición bioquímica y funcionalidad de brotes y semillas de cereales.

Capacidad antioxidante total

La capacidad antioxidante fue diferente entre tratamientos (p≤ 0.05) (Cuadro 2). La combinación té de composta y ácido ascórbico (TCAA) presentó los valores más altos de capacidad antioxidante tanto con el método ABTS⁺ como DPPH⁺. Estos valores fueron seguidos por el tratamiento de ácido ascórbico (AAA) y té de composta (TC). Los resultados señalan un incremento en la capacidad antioxidante total mediante la combinación TCAA, ya que según los métodos utilizados se obtuvo un 25 y 32 % más (ABTS⁺ y DPPH⁺, respectivamente) en los valores obtenidos con respecto al testigo. Por otro lado, se observó una tendencia similar en ambos métodos de análisis de capacidad antioxidante, encontrándose valores más altos con el método ABTS⁺, lo cual es concordante con la literatura, debido a que con este método es posible detectar compuestos tanto de naturaleza hidrofílica como lipofílica (^{Kuskoski et al., 2005, 729}).

Por otro lado, la mayor capacidad antioxidante encontrada concuerda con los resultados obtenidos de compuestos fenólicos, bajo los mismos tratamientos, siendo éstos posiblemente los compuestos con mayor capacidad antioxidante en las muestras, que dependen a su vez de la naturaleza y concentración de los diferentes polifenoles presentes en la planta (^{Fredes et al., 2013, 34}). En este trabajo, la mayor capacidad antioxidante en los tratamientos puede ser atribuida a que el ácido ascórbico estimuló rutas enzimáticas de formación de compuestos antioxidantes, lo cual es coincidente con el trabajo de ^{Vázquez-Díaz et al. (2016, 3407)}, quienes obtuvieron un incremento en la capacidad antioxidante de tomate debido a la aplicación de ácidos orgánicos.

Diversos estudios han comprobado la importancia de alimentar a los animales con antioxidantes y su relación con el estrés oxidativo, teniendo en cuenta la importancia en cada etapa. Por tanto, el efecto antioxidante no sólo afectará positivamente al estado de salud de los animales, sino que también, añadirá valor a la calidad del producto final: carne y leche (^{Monahan, 2002, 92}). Por ello, una alimentación adecuada y unas condiciones ambientales correctas, ayudarán a incrementar la barrera antioxidante, posibilitando que los antioxidantes ayuden a contrarrestar los efectos de muchas de las patologías más frecuentes en ganado como cetosis, hipocalcemias, mastitis, entre otras (^{Nam et al., 2003, 517}). Además, los nutrientes aportados durante la alimentación del animal afectarán positivamente a la composición de la carne y la leche que produzca (^{Cancho et al., 2000, 42}).