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Contribución del estudio
El uso de alimentos balanceados afecta los costos de producción en el ganado lechero, motivo por el cual es importante buscar alternativas de alimentación de bajo costo. Tithonia diversifolia (Hemls.) A. Gray y Manihot esculenta Crantz son recursos que pueden ser empleados para disminuir el uso de alimentos balanceados. El proceso de ensilaje favorece la utilización de forrajes tropicales, pero las características de éstos limitan la fermentación durante su preparación. En esta revisión se presentan características nutricionales del botón de oro y del afrecho de yuca que sugieren que el ensilado mixto suministraría proteína y almidón a menor costo; además del potencial efecto benéfico de los metabolitos secundarios del botón de oro sobre la producción, la calidad de la leche y del medio ambiente. También se describe el amplio beneficio de mezclar estos recursos para mejorar la calidad de fermentación durante la fabricación de ensilajes, así como del uso de aditivos.
Introducción
La alimentación es el principal rubro dentro de los costos de producción en ganado lechero.1 El alimento balanceado aumenta la producción de leche,2 pero afecta la rentabilidad del sistema, pues representa el 30-513 o 54 %4 de los costos de producción en lecherías intensivas de Antioquia, Colombia. Las materias primas convencionales en la fabricación de alimentos balanceados para animales son costosas,5 su disponibilidad es variable por ser recursos importados6 y con precios inestables debido a la tasa de cambio del dólar. El uso de alimentos concentrados compite con la nutrición humana, debido a que conlleva utilizar cereales7 como fuente de almidón,8 y soya como fuente de proteína.9
Por otro lado, la inclusión elevada de alimento balanceado aumenta los riesgos de acidosis ruminal, disminuye la grasa láctea1 y puede afectar el consumo de alimento.10 El escenario anteriormente expuesto obliga a la búsqueda de alternativas de alimentación de menor costo, fácil producción o acceso, que no compitan con la nutrición humana, que mantengan la producción y salud de los animales, y que sean amigables con el ambiente.11 Dichas alternativas deben aprovechar la habilidad de los bovinos para producir leche a partir de forrajes7 o subproductos agroindustriales.12
Tithonia diversifolia (Hemls.) A. Gray es un forraje promisorio para el ganado lechero, especialmente por su contenido de nutrientes13 y metabolitos secundarios.14,15 Este forraje se ha evaluado en sistemas silvopastoriles13,16 y como ensilaje para vacas lecheras.17 El proceso de ensilaje potencializa el uso de botón de oro, ya que permite su cosecha según la edad fenológica sin depender de la cantidad de forraje que consuman los animales, y facilita mantener estable la oferta forrajera y disminuir los costos de producción. Manihot esculenta Crantz es un subproducto de la extracción del almidón de yuca, que posee un elevado contenido de carbohidratos no fibrosos.18 Durante la etapa de colado y tamizado en la poscosecha de la yuca, se obtiene el afrecho de yuca19 que contiene el 60-70 % de almidón en base seca.20
Elaborar ensilaje mixto de botón de oro y afrecho de yuca para alimentar ganado lechero, y emplearlo como sustituto parcial del alimento balanceado, suministraría proteína y almidón a menor costo; además del efecto benéfico de los metabolitos secundarios del botón de oro sobre la producción láctea, la calidad de la leche y el medio ambiente. Por lo anterior, esta revisión analiza la calidad nutricional de botón de oro y afrecho de yuca para la producción de ensilajes en ganadería lechera.
Botón de oro
Generalidades
Tithonia diversifolia (Hemls.) A. Gray, denominada comúnmente botón de oro, árbol maravilla, falso girasol, quil amargo, tornasol mexicano, girasol mexicano, margaritona, árnica de la tierra, girasol japonés o crisantemo de Nitobe, es un forraje nativo de América Central y México,21 empleado por su valor nutricional, rusticidad y elevada producción de biomasa.13 El uso de este forraje es una estrategia promisoria en bovinos porque es una fuente de proteína y metabolitos secundarios.14 El botón de oro es de interés en la alimentación por su elevado contenido de proteína (121.6-245.2 g(kg)-1 MS),22 comparado con forrajes tropicales habituales para el pastoreo.23 Los metabolitos secundarios de esta planta le otorgan propiedades beneficiosas24 en la dieta de rumiantes.25 Además, posee baja concentración de fibra, alto contenido de energía y elevada degradabilidad de la materia seca (MS).26
El falso girasol se introdujo como especie ornamental en muchos países, pero se convirtió en una planta invasora de rápida proliferación23 y amplia adaptación edafoclimática.25 En Colombia, crece desde el nivel del mar (30 °C) hasta 2 500 (10 °C)27 o 2 905 msnm,28 con precipitaciones de 800-5 000 mm al año.27 Esta especie alimenta sistemas de pastoreo directo, de corte, y de acarreo o en harina;29 así como de cerca viva,13 para restaurar suelos, como abono verde y en apicultura.30 La medicina tradicional también lo administra por su efecto analgésico, antiinflamatorio,31 antimalárico y repelente.32
Valor nutricional
Tithonia diversifolia se ha evaluado en la dieta de gallinas ponedoras,21 pollos de engorda,33 ovejas,34 cabras,35 conejos36 y cuyos;37 pero, es evidente su potencial en vacas lecheras de alta producción.38 Este forraje se emplea en la alimentación animal por su valor nutricional,13 que depende del estado fenológico,22 el suelo, la procedencia, el momento de cosecha, el método de procesamiento5 y la época del año.39
Este llamado, árbol maravilla, resalta por el contenido de proteína40 y de carbohidratos no estructurales (CNE), así como por su baja concentración de fibra detergente neutro (FDN) (Cuadro 1). La concentración media de la proteína cruda (PC) del botón de oro en la literatura consultada es de 193.8 g(kg)-1 MS (Cuadro 1). Este valor es relativamente elevado, al ser comparado con gramíneas tropicales como la estrella (Cynodon plectostachyus (K Schum.) Pilg.; 83 g(kg)-1 MS), guinea (Megathyrsus maximus (Jacq.) BK Simon & SWL Jacobs; 72 g(kg)-1 MS), Urochloa brizantha (Hochst. ex A. Rich. RD Webster; 90 g(kg)-1 MS), carimagua (Andropogon gayanus Kunth; 91 g(kg)-1 MS)41 y elefante (Cenchrus purpureus (Schumach.) Morrone; 59 g(kg)-1 MS).18
Cuadro 1 Composición química de Tithonia diversifolia
| Fuente | MS | Fracción del alimento (g(kg)-1 de MS)1 | ||||||
| PC | CNE | EE | FDN | FDA | Lig | Cen | ||
| Arias et al.42 | 150.0 | 215.0 | 221.05 | 24.0 | 425.0 | 368.0 | 115.0 | 115.0 |
| Cardona et al.43 | -- | 172.0 | 295.0 | 11.0 | 390.0 | 272.0 | -- | 125.0 |
| Cardona et al.16 | -- | 183.0 | 194.0 | 30.0 | 443.0 | 333.0 | -- | 150.0 |
| Castaño y Cardona44 | 218.1 | 307.0 | 161.9 | 35.9 | 327.8 | 235.0 | 90.9 | 167.4 |
| Elizondo45 | 94.0 | 172.0 | -- | -- | 378.0 | 282.0 | 67.0 | 170.0 |
| Gallego et al.29 | -- | 116.6 | 360.75 | 29.6 | 371.7 | 324.0 | 60.2 | 121.4 |
| Gallego et al.27 4 | 127.0 | 133.9 | 82.2 | -- | 522.7 | 485.1 | -- | 159.0 |
| Guatusmal et al.28 4 | -- | 240.6 | -- | -- | 340.8 | 161.9 | 28.9 | -- |
| Huertas et al.14 2 | 300.7 | 93.6 | -- | -- | 491.7 | 381.7 | 101.4 | 105.6 |
| Londoño et al.22 3, 4 | 181.2 | 184.7 | -- | -- | 519.2 | 375.0 | 154.3 | 143.2 |
| Mahecha et al.46 | -- | 223.2 | 258.2 | 22.6 | 358.8 | 180.8 | 36.2 | 137.2 |
| Mahecha et al.47 | 188.1 | 167.3 | -- | -- | 375.7 | -- | -- | -- |
| Mejía et al.13) 3 | 223.0 | 241.3 | 140.34 | 32.5 | 447.0 | 364.0 | 92.0 | 146.8 |
| Montero et al.37 | -- | 244.6 | -- | 60.1 | -- | -- | -- | 113.2 |
| Navas y Montaña48 | 190.0 | 200.0 | -- | -- | 616.7 | 426.7 | -- | -- |
| Roa et al.33 | -- | 185.0 | -- | 11.0 | -- | -- | -- | 129.0 |
| Ramos et al.49 | 170.3 | 214.4 | 231.8 | 29.1 | 326.9 | 215.0 | -- | 197.8 |
| Media | 184.2 | 193.8 | 216.1 | 28.6 | 422.3 | 314.6 | 82.9 | 141.5 |
| Mínimo | 94.0 | 93.6 | 82.2 | 11.0 | 326.9 | 161.9 | 28.9 | 105.6 |
| Máximo | 300.7 | 307.0 | 360.7 | 60.1 | 616.7 | 485.1 | 154.3 | 197.8 |
1 MS: materia seca; PC: proteína cruda; CNE: carbohidratos no estructurales; EE: extracto etéreo; FDN: fibra detergente neutro; FDA: fibra detergente ácido; Lig: lignina; Cen: cenizas.
2 Ensilado de botón de oro.
3 Revisiones de literatura.
4 Media de la literatura consultada, valores mínimos y máximos de la literatura consultada. Cuando los autores reportaron varios datos se empleó la media de los datos reportados.
5 Estimado según valores reportados por los autores (CNE = 1000-PC-EE-FDN-Cen)50
La alimentación de rumiantes en el trópico alto en Colombia (> 2 200 msnm) se soporta principalmente en el kikuyo (Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone).51 El contenido de PC del botón de oro es mayor en comparación con el kikuyo reportado por algunos autores (118 g(kg)-1 MS)52 o similar, comparado con otros valores (239.1 g(kg)-1 MS);16 estas diferencias en la variación de la PC, en ambas especies, se explica por procedencia, fertilidad del suelo, época del año,5 edad,5,53 fertilización y condiciones ambientales.53
La PC del árnica de la tierra varia significativamente en la literatura consultada (mínimo 93.6 y máximo 307.0 g(kg)-1 MS; Cuadro 1). La proteína disminuye con la edad de corte.54 Aunque algunos autores mencionan un comportamiento opuesto,55 esto se explica por las diferentes condiciones experimentales. El contenido de proteína varía según el genotipo de esta árnica.26 La concentración de proteína se incrementa con el nivel de fertilización nitrogenada56 57 y la época lluviosa.26 Concentraciones tan elevadas como (307.044 y 34326 g(kg)-1 MS), sugieren que este forraje tiene gran potencial como fuente de proteína para animales.
La concentración de FDN del girasol mexicano, de acuerdo con la literatura, es de 422.3 g(kg)-1 MS (Cuadro 1); la cual es menor en comparación con el C. clandestinus (562.1 g(kg)-1 MS),53C. plectostachyus (749 g(kg)-1 MS), M. maximus (719 g(kg)-1 MS), U. brizantha (653 g(kg)-1 MS), A. gayanus (715 g(kg)-1 MS)41 y el C. purpureus (727 g(kg)-1 MS).18
El menor contenido de fibra se asocia con el mayor consumo de MS, la digestibilidad de la dieta58 y la concentración de CNE en el forraje.50 La concentración de CNE del falso girasol es elevada,22 la media es de 216.1 g(kg)-1 MS (Cuadro 1). Los forrajes tropicales contienen baja concentración de CNE, lo cual tiene un impacto negativo sobre la producción.42 El principal producto de la fermentación de los CNE es el propionato,59 que se convierte en glucosa en el hígado y de esta manera estimula la síntesis láctea.60 De tal manera que, el uso de este botón de oro en la dieta de vacas lecheras contribuye a la producción de leche,17 debido a su contenido de CNE.
La concentración de CNE de la T. diversifolia puede contribuir al desarrollo del rumen. Las terneras experimentan adaptaciones morfológicas y metabólicas que permiten la transición de una dieta líquida (leche) a una de alimento sólido (forraje y concentrado).61 Durante los primeros días de vida, los compartimentos pregástricos no están preparados para la digestión de una dieta sólida;62 posteriormente, la fermentación en el rumen produce los ácidos grasos volátiles (AGV) que suplen el 80 % de la energía.61 Los principales cambios anatómicos y fisiológicos en el período de transición (prerrumiante a rumiante) se encuentran en los compartimentos pregástricos.63 Dichos cambios se caracterizan por un rápido crecimiento en su tamaño, el establecimiento de una población microbiana64 y la capacidad de absorber AGV.65
Las papilas ruminales se desarrollan para la absorción de nutrientes, especialmente AGV.64 La composición química y estructural de la dieta influye en la altura, el ancho y la densidad de las papilas.66 Dietas altas en CNE estimulan la proliferación microbiana del rumen y la producción de AGV63 como el ácido butírico, que estimula el desarrollo del tejido responsable de absorber AGV.50
Metabolitos secundarios
Las plantas producen metabolitos secundarios con actividad antimicrobiana y, de esta manera, modulan la fermentación ruminal y mejoran la absorción de nutrientes.67,68 Estas sustancias naturales no causan resistencia microbiana y pueden afectar positivamente al animal y al producto final.64 Los metabolitos secundarios son compuestos orgánicos que no se involucran directamente en la regulación del crecimiento primario y los eventos de desarrollo de la planta. En condiciones ambientales inadecuadas, hay cambios a nivel celular que conducen a la acumulación de metabolitos secundarios para proteger la planta. Estos metabolitos se clasifican en terpenos, fenoles y metabolitos que contienen nitrógeno.69
T. diversifolia o crisantemo de Nitobe tiene efecto antimicrobiano:70 antibacterial y antifúngico;71 debido al contenido de alcaloides, flavonoides, taninos, saponinas y esteroides.15 En la dieta, esta planta reduce la emisión de metano.72 La producción de metano priva al rumiante de fuentes de carbono y representa una pérdida de energía; debido a que al maximizar el flujo de hidrógeno hacia la producción de AGV y no hacia la de metano, la eficiencia productiva se incrementa, y disminuye el impacto sobre el medio ambiente.64
El efecto del botón de oro sobre la producción de metano es contradictorio, algunos autores encontraron reducción en la emisión de metano en vacas,72) pero otros no;73 incluso, hay quienes reportan disminución de metano en evaluaciones in vitro,14 y otros, por el contrario, un incremento.74 Estas diferencias se pueden asociar a las condiciones experimentales; además, la composición de metabolitos secundarios de T. diversifolia depende del medio ambiente, la distribución geográfica,75 el estado fenológico y la genética.76
Terpenos
La margaritona o botón de oro contiene triterpenos, saponinas y esteroides.24 Las saponinas poseen estructura anfipática, que consiste en glucósidos de alto peso molecular unidos a un esteroide o a un triterpeno.77 Estos compuestos protegen a las plantas de la invasión por bacterias y hongos,64 pero son de potencial interés en la dieta de rumiantes porque disminuyen los protozoos del rumen.78 Las saponinas afectan la integridad de la membrana de los protozoarios79 gracias a sus propiedades surfactantes.77 Este efecto antiprotozoario se relaciona con la interacción del esterol en la membrana de los protozoarios con la saponina.64
Una reducción de los protozoarios en el rumen disminuye la producción de metano,80 importante para la eficiencia energética de la vaca y para el medioambiente.78 La defaunación disminuye la metanogénesis porque los protozoarios suministran grandes cantidades de H2 a las arqueas metanogénicas;79 cerca del 25 % de los metanógenos ruminales viven en asociación con protozoarios.78 Las saponinas provocan un incremento en la producción de propionato en el rumen y disminuyen la de acetato o butirato; estos cambios en los AGV se asocian con una menor generación de metano.79
Las saponinas modifican la producción de AGV79 y disminuyen la relación acetato:propionato.78 Un incremento en la producción ruminal de propionato se relaciona con mayor producción de leche.60 Estas sustancias pueden afectar la digestibilidad de la dieta78 y disminuir la producción de amonio.80 Los protozoos dependen principalmente de los aminoácidos preformados de las bacterias y, en menor cantidad, de la proteína degradable en el rumen; la defaunación se asocia con una disminución del amonio ruminal, debido a la disminución de la proteólisis y desaminación.81 El efecto letal de las saponinas sobre los protozoarios disminuye la degradación de proteína e incrementa el flujo de aminoácidos hacia el intestino delgado.64 El efecto de las saponinas puede variar78 según el tipo de saponina77 y los ensayos in vitro no siempre son consistentes con los resultados in vivo.78
Compuestos fenólicos
El quil amargo o botón de oro posee taninos (libres y condensados), fenoles, flavonoides y lignina.24 Los flavonoides de esta planta tienen efecto antibacterial y antioxidante.82 Aunque los taninos se consideran factores antinutricionales, si se suministran en bajas concentraciones su efecto es bactericida, fungicida, antioxidante, aglutinante de minerales y astringente.83 Los taninos modifican el microbioma ruminal, reducen la degradación proteica, disminuyen la metanogénesis e inhiben la biohidrogenación de ácidos grasos.64
Los taninos son polifenoles que se encuentran en las plantas y se clasifican como hidrolizables o condensados.68 Los hidrolizables son polifenoles esterificados a un núcleo de carbohidrato, mientras que los condensados (proantrocianidinas) son polímeros de flavonoides unidos covalentemente.84 Los taninos se unen a la proteína formando un complejo tanino-proteína,68 debido a los múltiples grupos hidroxilos fenólicos que forman puentes de hidrógeno con la proteína.84 La formación del complejo tanino-proteína afecta el consumo,68 la degradación de la proteína35 y la actividad microbiana.84 Los taninos reducen el consumo de MS,68 pues forman complejos con las proteínas de la saliva85 que generan un sabor astringente. Sin embargo, este efecto depende de su concentración en la dieta.68
Asimismo, disminuyen la degradación de la proteína.35 El complejo tanino-proteína es estable a pH ruminal (5-7), pero se disocia en el ambiente ácido del abomaso.84 Si los taninos se combinan con proteína de alta calidad, se incrementa el flujo de aminoácidos hacia el intestino, mejoran la eficiencia de nitrógeno e incrementan la producción de leche.68 Una menor degradación de la proteína disminuye la excreción de nitrógeno al medio ambiente.84 Un consumo elevado de taninos puede afectar la digestibilidad de la proteína y de otras fracciones del alimento.68 También inactivan las enzimas extracelulares y la actividad de los microorganismos; el efecto depende del tipo de tanino y la dosis.84
Los taninos reducen la producción de metano86 de dos maneras: los taninos hidrolizables inhiben el crecimiento o la actividad de arqueas metanogénicas y protozoarios, mientras que los taninos condensados afectan la digestión de la fibra87 y, así, disminuye la disponibilidad de H2 para la producción de metano.64 La inhibición de los microorganismos se debe probablemente a la interacción entre taninos y sustratos específicos del microorganismo.64 Los taninos reducen la biohidrogenación en el rumen86 y provocan un incremento en la concentración láctea de ácidos grasos poliinsaturados, C18:1 t-11 y C18:2 c-9,t-11 .88 Este cambio en el perfil lipídico de la leche tiene efecto beneficioso sobre la salud humana.89
Metabolitos que contienen nitrógeno
En este grupo se encuentran alcaloides, glúcidos cianogénicos y glucosinatos.69 Los alcaloides son compuestos cíclicos derivados de aminoácidos y contienen nitrógeno en un estado de oxidación negativo; también se incluyen algunas sustancias similares que no se derivan de aminoácidos (pseudoalcaloides) o que no contienen nitrógeno dentro de cualquier estructura de anillo (tipo-alcaloides).90 Se atribuyen efectos terapéuticos a los alcaloides como antioxidantes: prevención del cáncer, antidiabéticos, antiinflamatorios y vasodilatadores; sin embargo, no se ha investigado claramente, la manera como pueden beneficiar al ganado.90 El botón de oro contiene alcaloides,24 que podrían tener un efecto benéfico sobre la mucosa del tracto digestivo.
La inclusión de alcaloides en la dieta de rumiantes puede disminuir la producción de metano la manera como usan la energía y la proteína.91 Los alcaloides se intercalan en la pared celular y el DNA de los microorganismos bloqueando los canales de calcio, lo cual favorece la formación de ácido propiónico en vez de ácido acético.92 Los alcaloides pueden ser tóxicos si se consumen en cantidades elevadas, al provocar daño al sistema nervioso central, daño hepático, calambres musculares y muerte; además, bajan la palatabilidad y de este modo afectan el consumo.90
Desarrollo fenológico de T. diversifolia y su relación con el valor nutricional
La fenología estudia los patrones de crecimiento y desarrollo de las plantas que se repiten periódicamente durante el año.93 La producción y la calidad nutricional de los forrajes dependen del estado fenológico y la morfología de la planta.94 El valor nutritivo del forraje por su estado fenológico, ayuda a establecer estrategias de manejo que permitan un adecuado desempeño productivo de los animales, sin dañar la vegetación.95 En especial, permite escoger el momento adecuado de pastoreo o cosecha.96 El estado de madurez es el principal factor que afecta el valor nutricional de los forrajes perennes y permite predecir su valor nutritivo.97 Con la madurez de la planta, disminuye la proteína,97-99 la digestibilidad97,99,100 y la energía;95,99 mientras aumenta la fibra y la producción de MS.95,98,99 Con la edad fenológica, también cambia el perfil lipídico de los forrajes, donde resalta un incremento en los ácidos grasos de la serie -3 y -6.101
Existe diversa información en la literatura sobre la fenología del botón de oro, en alguna se ha descrito el desarrollo fenológico sin considerar la composición química;102-106 mientras que en otra, sí.28,98,107 La altura del girasol arbustivo aumenta de manera lineal con la edad de la planta,103,104 aunque este comportamiento cambia según la época del año106 y el ecotipo.105 El peso de este girasol o botón de oro tiene un comportamiento cuadrático según la edad de la planta,104 mas puede ser lineal103 o no variar106 según la época del año. También, el crecimiento en un sistema silvopastoril intensivo es lineal.46) Con la edad de este tornasol mexicano, aumenta la MS y la fibra, pero disminuye la PC y la digestibilidad.28,97,107 Los metabolitos secundarios varían según la edad fenológica, no obstante, esta variación depende de factores medioambientales76,107 y genéticos.76
Afrecho de Manihot esculenta en la alimentación de rumiantes
Cerca del 23 % del almidón que se produce en el mundo proviene de la yuca (M. esculenta).108 La yuca es una importante fuente de almidón en países tropicales,109 es muy competitiva porque las raíces contienen más almidón en base seca que cualquier otro cultivo alimentario y porque el almidón se puede extraer con tecnologías simples.108 El afrecho de yuca es el principal subproducto de la extracción del almidón de yuca y se emplea en la alimentación animal debido a su alta concentración de energía.110 Por cada tonelada de yuca se obtienen 231-234 kg de almidón agrio y 101-105 kg de afrecho de yuca (880 y 900 g(kg)-1 de MS, respectivamente).19
El almidón de yuca se extrae por vía húmeda,108 separando el almidón de la yuca molida por contacto con agua.109 Las fases del proceso son: lavado-pelado, selección-despunte, rallado, colado-tamizado, sedimentación, fermentación, secado y triturado.19 En resumen, en el proceso se remueven las cáscaras (lavado-pelado), se quitan las puntas (selección-despunte), se libera el almidón al separar los gránulos de las fibras (rallado), se extrae el almidón con agua (colado-tamizado), el almidón se precipita en canales (sedimentación) y luego se seca para obtener el almidón nativo. Si se fermenta antes de deshidratar, se produce almidón agrio.111
El agua y la fermentación permiten la eliminación de endógenos de la yuca; luego de la fermentación, el contenido de glucósidos cianógenos (linamarina y lotaustralina) es reducido casi completamente.112 El afrecho de yuca es un material fibroso con elevado contenido de humedad (> 800 g(kg)-1)113 que resulta del colado y tamizado. Debido al elevado contenido de humedad, el afrecho de yuca es un problema ambiental113 y requiere deshidratación previa para su aprovechamiento.19 Este se somete a un secado natural para luego comercializarlo como alimento animal.113 La composición del afrecho de yuca varía según la planta de procesamiento;114 pero son consistentes su elevada concentración de CNE y el bajo contenido de proteína (Cuadro 2). El afrecho de yuca, y la harina de yuca son similares, aunque el afrecho posee ligeramente un mayor contenido de proteína y fibra.20 Se ha evaluado el uso de afrecho de M. esculenta en la dieta de pollos de engorda,5 codornices,115 patos,116 ovejas18,110 y puercos.20,117 Debido a su elevado contenido de almidón (600-70020 o 540-700114 g(kg)-1 MS), este afrecho es una alternativa para remplazar el maíz y disminuir los costos de producción.117
Cuadro 2 Composición química del afrecho de Manihot esculenta (yuca)
| Fuente | MS | Fracción del alimento (g(kg)-1 de MS)1 | ||||||
| PC | CNE | EE | FDN | FDA | Lig | Cen | ||
| Carvalho et al.18 | 888.0 | 24.0 | 840.0 | 8.0 | 113.0 | 66.0 | 10.0 | 15.0 |
| Romero et al.20 | 980.0 | 30.2 | - | 5.9 | - | - | - | 32.6 |
| Diarra y Devi114 ,2 | - | 16-20 | 54-703 | 1.0 | 367.0 | 98.0 | 39.0 | 17-28 |
| Abouelezz et al.116 | 893.6 | 23.7 | - | 4.5 | 236.0 | - | - | 59.4 |
1 MS: materia seca; PC: proteína cruda; CNE: carbohidratos no estructurales; EE: extracto etéreo; FDN: fibra detergente neutro; FDA: fibra detergente ácido; Lig: lignina; Cen: cenizas.
2 Revisión de literatura
3 Almidón
Potencial uso de ensilado mixto de botón de oro y afrecho de yuca en ganadería de leche
Los forrajes representan la más económica y abundante fuente de nutrientes para los animales en la zona intertropical118 y, en la mayoría de los sistemas de producción, aportan entre el 40 y 90 % de los requerimientos nutricionales de los rumiantes.119 Las variaciones climáticas en la zona intertropical evitan una producción constante de forraje y generan la necesidad de mantener reservas de alimento para que sean utilizadas durante los tiempos de sequía.118 La preservación del forraje pretende conservar los nutrientes digestibles de la manera más eficiente posible. La producción de heno y de ensilaje son las únicas opciones de las que disponen los ganaderos para conservar forrajes a gran escala.119 La elaboración de heno se basa en la deshidratación con aire,120 y el ensilaje, en la fermentación anaeróbica.40
El ensilaje ofrece ventajas frente a la producción de heno, debido a que se puede conservar mayor cantidad de forraje en un menor tiempo, la fabricación de ensilaje depende menos del clima, el proceso se adapta fácilmente a la mecanización,119 es más fácil de manejar y reduce sustancialmente el daño por lluvias y las pérdidas en campo.118 La mayor desventaja asociada al ensilaje corresponde a la pérdida del valor nutricional del forraje119 cuando se elabora o maneja inadecuadamente. Un insuficiente descenso en el pH o la presencia de oxígeno promueven el crecimiento de microorganismos indeseables que deterioran la calidad nutricional del material ensilado.121
La investigación en el área de ensilajes se ha concentrado en reducir la brecha entre el valor del forraje original y el resultante del ensilaje.119 El ácido láctico es un producto de la fermentación122 que reduce rápidamente el pH de los forrajes ensilados.123 El arte del ensilaje promueve la fermentación ácido-láctica al gasto de otras fermentaciones energéticamente más costosas,120 pues la homofermentación permite mayor recuperación de MS.123 La fermentación depende de la composición del forraje, la producción de ácido láctico, la disponibilidad de oxígeno y de un adecuado suministro de azúcar para producir suficiente fermentación ácida, por encima de la capacidad buffer del forraje.120 Las bacterias ácido-lácticas promueven un ensilado de buena calidad.124 Una buena preservación del forraje depende de una elevada producción de ácido láctico y de lograr un pH por debajo de 4.2 después de la fase de fermentación. Estos criterios producen ensilajes que usualmente son estables bajo condiciones anaeróbicas.125
La aplicación de técnicas para ensilar en regiones tropicales es limitada, en gran parte debido a que los forrajes tropicales a menudo producen fermentación acética.126 Las limitantes para ensilar forrajes tropicales son su baja cantidad de bacterias ácido-lácticas, los carbohidratos solubles y la MS,127 sumados a la composición morfológica y la capacidad buffer de los forrajes.128 La mayoría de los forrajes tropicales no producen buenos ensilajes, ya que no se comprimen bien,120 y tienen bajo contenido de carbohidratos solubles, lo que provoca una fermentación heteroláctica, con la vía metabólica dominante hacia la producción de acetato.129 El pH por encima de 5 representa una fermentación inestable, es característico de ensilajes con altos contenidos de carbohidratos estructurales y bajo contenido de carbohidratos solubles; estas condiciones dificultan el establecimiento de bacterias ácido-lácticas y permiten la proliferación y dominancia de coliformes, levaduras y mohos.118
El pH de ensilaje de Tithonia diversifolia (botón de oro) es mayor a 4.2130 y según su variación durante el proceso de ensilaje, el pH es superior a 5, lo cual evidencia la dificultad para ensilar este forraje.131 El contenido de humedad afecta directamente la fermentación. Usualmente, los forrajes tropicales poseen un elevado contenido de humedad (> 80 %) que conduce a una fermentación butírica;127 así, es evidente que la baja concentración de MS (Cuadro 1) del falso girasol es una limitante para su conservación a través del proceso de ensilaje. Aunque marchitar la planta es una estrategia factible para disminuir el contenido de humedad en cultivos de tallos cortos y delgados, algunas especies tropicales son altas, poseen tallos gruesos y son difíciles de marchitar.132 Además, esta estrategia se dificulta con el régimen de lluvias en países como Colombia.
El uso de residuos agroindustriales permite incrementar el contenido de MS cuando los forrajes poseen elevada humedad, y aportan carbohidratos no fibrosos.133 Ensilar la mezcla de forrajes y alimentos reduce los lixiviados, aumenta el potencial de consumo y la digestibilidad del ensilaje.132 El afrecho de yuca tiene una elevada concentración de MS (Cuadro 2), que al mezclarlo con el botón de oro, incrementa la MS del material ensilado. Por otro lado, la exposición al aire puede reducir la calidad del ensilaje por la introducción de oxígeno, lo cual promueve el desarrollo de hongos, levaduras y bacterias aeróbicas. Durante esta exposición, el ensilaje puede incrementar la temperatura y el pH, y quizá pierda carbohidratos solubles, entonces, por estos factores, la calidad del ensilaje se reduce. El tiempo en que la temperatura del ensilaje aumenta (estabilidad aeróbica) afecta la pérdida de nutrientes en el silo, la probabilidad de producir efectos tóxicos por el crecimiento de hongos y el manejo para minimizar la exposición al aire.125
La pobre fermentación hace que los forrajes sean más susceptibles a la alteración aeróbica.118 Mantener una pobre estabilidad aeróbica del silo causará baja recuperación de nutrientes y baja calidad del ensilaje, lo que conduce tanto a un bajo consumo de MS y como bajo desempeño del animal.125 Se ha encontrado que T. diversifolia tiene buena estabilidad aeróbica.131 Los aditivos en la elaboración de ensilajes mejoran la calidad de la fermentación y la conservación del forraje.134 El afrecho de M. esculenta se emplea para fabricar ensilajes y mejorar el proceso de fermentación.18 El azúcar de caña,135 la melaza de caña134 y el jugo fermentado de flora epífita mejoran la fermentación de forrajes con bajo contenido de MS y azúcar.136,137 Se han evaluado aditivos en la preparación de ensilados mixtos de botón de oro y otras especies arbóreas,138 pero no se encontraron reportes en la literatura en los que se evalúen aditivos al ensilar girasol mexicano mezclado con afrecho de mandioca (M. esculenta).
La información disponible sobre ensilaje de crisantemo de Nitobe en la dieta de ganado lechero es limitada.40 Se ha evaluado la fermentación in vitro de ensilado de este crisantemo mezclado con caña azúcar o harina de arroz,34 también con pasto kikuyo (Cenchrus clandestine) y grasas poliinsaturadas.43 No se encontraron reportes de ensilado mixto del Nitobe y el afrecho de este Manihot.
El uso del ensilaje mixto de quil amargo y afrecho de guacamota tiene gran potencial como sustituto parcial del concentrado en ganado de leche. Emplear este quil en la dieta de vacas lecheras a niveles de hasta el 15 % no afecta la producción de leche, ni el consumo de MS en vacas Holstein que pastan en kikuyo;29 por otra parte, niveles de 15.4 % provocan un incremento en la concentración de los ácidos grasos C18:1t-11 y C18:2c-9, t-11,73 reconocidos por su efecto nutracéutico.(89) En terneras lactantes, el suministro de ensilaje mezclado con concentrado, incrementa la densidad de las papilas ruminales y el consumo de MS cuando se compara con terneras que reciben ya sea concentrado o ensilaje.139 Aunque no se encontró el uso de ensilado mixto del amargo quil y afrecho de casava en la cría de terneras lactantes, este ensilaje es prometedor debido al aporte de PC y CNE.
La maquinaria para cosechar los forrajes y la mano de obra contribuyen en gran medida al costo de producción de forrajes,140 y la mecanización reduce los costos asociados a mano obra. Existen dificultades en el mercado de maquinaria en zonas montañosas debido al uso excesivo de máquinas, poca adaptabilidad, función única y lugares de uso relativamente fijo.141 Debido a la dificultad para emplear maquinaria en la zona montañosa, la producción de ensilado de botón de oro se lleva a cabo de forma manual para la cosecha, así como el transporte hacia el lugar de picado y elaboración del ensilaje.
Consideraciones finales
El ensilado mixto de T. diversifolia y afrecho de M. esculenta puede ser provechoso en la ganadería de leche por su potencial efecto benéfico a nivel nutricional, económico y medioambiental; además, puede promover la producción de leche con compuestos que poseen efecto benéfico para la salud del hombre, y facilitar la sostenibilidad del sistema de producción. Sin embargo, esta hipótesis deber ser desafiada experimentalmente en modelos animales. La calidad del ensilado se puede optimizar cosechando el botón de oro por edad fenológica, además de perfeccionar el proceso de ensilaje mediante la combinación de este falso girasol y el afrecho de yuca, así como con el uso de aditivos.
Disponibilidad de datos
Todos los datos relevantes están dentro del documento y sus archivos de información de respaldo.
Agradecimientos
Los autores agradecen al grupo de Investigación en Ciencias Agrarias-GRICA de la Universidad de Antioquia (Colombia), especialmente en la línea de investigación Sistemas Sostenibles de Producción Animal, por el apoyo en la ejecución de este trabajo.
Conflicto de interés
Este trabajo forma parte de la tesis de doctorado en “Ciencias Animales” del primer autor. Los autores no tienen ningún conflicto de interés que declarar con respecto a esta publicación.
Contribuciones de los autores
Adquisición de fondos: GA Castaño.
Conceptualización: GA Castaño, WA Barragán, J Angulo, L Mahecha Investigación: GA Castaño.
Redacción-borrador original: GA Castaño.
Redacción-revisión y edición: GA Castaño, WA Barragán, J Angulo, L Mahecha.
