ÁREA PECUARIA
Recepción: 09 Septiembre 2020
Aprobación: 27 Octubre 2020
Publicación: 02 Junio 2021
Financiamiento
Fuente: Proyecto de investigación: “Evaluación de bloques multinutricionales con diferentes niveles de inclusión de bovinaza e inoculados con un preparado microbiano”
Nº de contrato: SGI-UPTC 1893
Beneficiario: CARACTERIZACIÓN DE BLOQUES MULTINUTRICIONALES CON BOVINAZA ENRIQUECIDOS CON UN PREPARADO A BASE DE BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS
CÓMO CITAR: Suarez-Romero, H., Borrás-Sandoval, L., y Rodríguez-Molano, C. (2021). Caracterización de bloques multinutricionales con bovinaza enriquecidos con un preparado a base de bacterias ácido lácticas. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 12(2), 115 – 126. DOI: https://doi.org/10.22490/21456453.3914
Resumen:
Contextualización: Colombia es el cuarto mayor productor de ganado en América Latina, después de Brasil, Argentina y México, con aproximadamente 22,5 millones de cabezas de ganado, convirtiendo a la ganadería una de las actividades más importante en la economía del país, aportando 53% del producto interno pecuario; se ha apreciado un crecimiento de aproximadamente una tercera parte con el fin de producir alimentos que provean una fuente optima de proteína de origen animal y satisfagan las necesidades de los consumidores.
Vacío de conocimiento: un problema serio que se presenta en la producción ganadera en Colombia son los altos costos de producción y la baja productividad a nivel de finca lo que ha generando la necesidad de buscar alternativas nutricionales de alta calidad y que sean económicamente rentables para el productor.
Propósito del estudio: esta investigación tuvo como propósito evaluar la composición nutricional y microbiológica de bloques multinutricionales elaborados con bovinaza y enriquecidos con un preparado BAL (bacterias ácido lácticas) con un proceso de fermentación, como posible alternativa de suplementación de rumiantes.
Metodología: el preparado microbiano esta basado en un cultivo de bacterias ácido lácticas (BAL) heterofermentativa de mediana y rápida acidificación. En la elaboración de los bloques multinutricionales se empleó, sal mineralizada, excretas bovinas, harina de alfalfa, afrecho de café, harina de maíz, cemento, urea y melaza en diferentes porcentajes de inclusión; adicionalmente, al T2 y T3 se les añadió un preparado microbiano y el T3 tuvo un proceso de fermentación por 48 horas a temperatura ambiente. Las variables evaluadas fueron: Humedad (H), Materia seca (MS), Proteína Cruda (PC), fibra cruda (FC), fibra neutra detergente (FDN), fibra ácida detergente (FDA) y análisis microbiológico, empleándose un diseño de bloques completamente al azar.
Resultados y conclusiones: se presentaron diferencias estadísticas significativas (P≤0,05) entre el T3 y los demás tratamientos en la PC, FC, FDA y FDN obteniendo los mayores valores, se evidenció un comportamiento inversamente proporcional entre la MS y la H para los distintos tratamientos; la concentración de aerobios para el T3 fue de 80 × 102 UFC/g, además de evidenciarse la ausencia de Salmonella en el T2 y T3. La inclusión de un preparado microbiano y la fermentación durante 48h mejora los parámetros nutricionales de los bloques multinutricionales.
Palabras clave: Alimento Fermentado, Calidad Nutricional, Microorganismos, Rumiantes Suplementación animal.
Abstract:
Contextualization: Colombia is the fourth largest producer of livestock in Latin America, after Brazil, Argentina and Mexico, with approximately 22.5 million livestock, making livestock one of the most important activities in the country's economy, contributing 53% of the domestic product livestock; a growth of about a third has been seen in order to produce foods that provide an optimal source of protein of animal origin and meet the consumer’s needs.
Research gap: A serious problem that occurs in livestock production in Colombia is the high production costs and low productivity at the farm level, which has generated the need to look for high-quality nutritional alternatives that are economically profitable for the producer.
Purpose: The purpose of this research was to evaluate the nutritional and microbiological composition of multinutritional blocks made with bovinese and enriched with a BAL (lactic acid bacteria) preparation with a fermentation process, as a possible alternative for ruminant supplementation.
Methodology: The microbial preparation is based on a medium and fast acidification heterofermentative lactic acid bacteria (BAL) culture. In the elaboration of the multinutritional blocks, mineralized salt, bovine excreta, alfalfa flour, coffee bran, corn flour, cement, urea and molasses with different inclusion percentages were used; in addition, to T2 and T3 added a microbial preparation and the T3 had a fermentation process for 48 hours at room temperature. The variables evaluated were: Humidity (H), Dry Matter (DM), Crude Protein (PC), crude fiber (FC), detergent neutral fiber (NDF), detergent acid fiber (FDA) and microbiological analysis, using a block design completely random.
Results and conclusions: There were significant statistical differences (P≤0.05) between T3 and the other treatments in the PC, FC, FDA and FDN obtaining the highest values, an inversely proportional behavior was evident between the MS and the H for the different treatments; the aerobic concentration for T3 was 80 × 102 CFU / g, in addition to the absence of Salmonella in T2 and T3. The inclusion of a microbial preparation and fermentation for 48h improves the nutritional parameters of the multi-nutritional blocks.
Keywords: Fermented Food, Nutritional Quality, Microorganisms, Ruminants, Animal supplementation.
RESUMEN GRÁFICO
1. INTRODUCCIÓN
El estado actual de la producción bovina busca nuevas alternativas de alimentación cuya implementación sea factible en la región, incorporando variedades de forraje y alternativas que sean adaptables a las condiciones, y resistentes al estrés hídrico y al proceso de desertificación (Scholey & Burton, 2019). Una opción importante, sugerida por centros de investigación, gremios y universidades, se relaciona con la utilización de fuentes locales de alimentos que permitan generar diferentes alternativas de alimentación, como la elaboración de ensilajes, henos y bloques multinutricionales, lo que permitirá minimizar el impacto negativo ocasionado por la falta de alimentos en épocas críticas (Chavarro et al., 2017).
A diferencia de los suplementos líquidos o en harina, los bloques nutricionales incluyen: facilidad de transporte y manejo, consumo más homogéneo entre animales, reducción de la necesidad de sal como regulador de consumo y menor riesgo en el uso de urea como fuente de nitrógeno no proteico; sin embargo, lo más importante de un suplemento es el perfil nutricional y el impacto que tendrá en el crecimiento y la producción (Rodríguez-Molano & Pulido-Suárez, 2018).
La utilización de residuos agroindustriales, productos y subproductos agrícolas locales ricos en proteínas y nutrientes de alto valor energético, pueden constituir una alternativa para mejorar la nutrición y alimentación animal, como es el caso de la bovinaza que constituye un óptimo recurso para la suplementación de rumiantes al poseer altos niveles de nitrógeno no proteico, que contribuye al mejoramiento del ambiente ruminal, aportando constantemente amonio para la síntesis de proteína microbiana de forma continua y lenta (Perea et al., 2013).
Las heces bovinas son caracterizadas por ser un excelente sustrato en la elaboración de alimentos para la alimentación animal (Villegas & Laines, 2017). Además, poseen altos contenidos de nutrientes y presentan una variada población de microorganismos procedentes del tracto gastrointestinal de los animales y de su contaminación en el medio ambiente (Ngulde, Yerima & Mustapha, 2018). Esto ha propiciado que hayan sido empleadas como inoculo en procesos fermentativos, a pesar de la presencia de microorganismos como la E. coli y Salmonellas, que son patógenos potenciales (Barzallo-Bravo et al., 2019; Huebner et al., 2019; Jamee et al., 2020).
De acuerdo con estas consideraciones, esta investigación tiene como objetivo la caracterización de bloques multinutricionales con bovinaza e inoculación de un preparado BAL (bacterias ácido lácticas).
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Localización: el trabajo de investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Nutrición Animal de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC), ubicada en la avenida Central del Norte, en el municipio de Tunja, departamento de Boyacá. Este departamento está situado en el centro del país, limita al norte con los departamentos de Santander, Norte de Santander y la República de Venezuela; al oriente con los departamentos de Arauca y Casanare; al sur con los departamentos del Meta y Cundinamarca; y al occidente con el departamento de Antioquia, del que está separado por el río Magdalena. La ciudad de Tunja se encuentra localizada, sobre la cordillera Oriental de los Andes a una altura de 2,820 msnm, cuenta con una temperatura promedio de 12 °C y precipitación media anual de 553 mm.
Preparado Microbiano: con base en un cultivo de bacterias ácido lácticas (BAL) heterofermentativa de mediana y rápida acidificación, Lactobacillus delbrueckiis ssp bulgaricus y Streptococcus thermophilus (comercial liofilizado, Liofast Y452B, SACCO ®) (Borrás-Sandoval et al., 2017).
Procedimiento experimental (elaboración del bloque): en la preparación del producto se emplearon diversas materias primas (Tabla 1). A la mezcla del producto original se le añadió el preparado microbiano al T2 y T3; este último tuvo un proceso de fermentación por 48 horas a temperatura ambiente. Se tomaron muestras del producto terminado para realizar los análisis de composición nutricional y microbiológicos respectivos. Cada bloque representó una unidad experimental, con tres repeticiones cada una.
Las mezclas se homogenizaron y se procedió al llenado de los recipientes para realizar el prensado a las 24 horas, después de transcurrido este tiempo se desmoldaron, es de anotar que el mismo procedimiento se cumplió en el tratamiento 3 pero se realizó después de las 48 horas de fermentación de la mezcla.
Análisis químico: las muestras de cada tratamiento se secaron y se molieron en un molino de martillo marca UDY®, con criba de 1 mm, para análisis bromatológico mediante las siguientes técnicas analíticas: Humedad (H) y Materia seca (MS), y Proteína Cruda (PC), métodos establecidos por AOAC (2000); fibra cruda (FC) fibra neutra detergente (FND) y fibra ácida detergente (FAD) (Van Soest et al., 1991).
Análisis microbiológico: se realizó un análisis microbiológico a la mezcla del preparado microbiano y las materias primas para la elaboración de los bloques a las 48 horas de fermentación en un laboratorio certificado de Control Microbiológico ubicado en Boyacá, Colombia; para aerobios mesófilos (UFC/g), (AOAC 966.23.C: 2001); coliformes totales y fecales (NMP/g), (ICMSF NMP: 2000); esporas de Clostridium Sulfito reductor (UFC/g), (ISO 15213: 2003); mohos y levaduras (UFC/g), (ISO 7954: 1987); Salmonella (A-P / 25 g) (AS 5013.10: 2009).
Análisis estadístico: se empleó un diseño de bloques completamente al azar; el análisis de datos se realizó por medio del programa SPSS versión 24 (IBM Corp. 2016); y se analizó la información del perfil nutricional. Los datos obtenidos fueron sometidos a los supuestos de normalidad a través del estadístico de Shapiro-Wilk y homogeneidad por prueba de Levene. Después de haber comprobado los supuestos, se realizó análisis de varianza (ANOVA) y una prueba de correlación entre los tratamientos y las variables nutricionales; y las variables que mostraron diferencias estadísticas fueron sometidas a pruebas de comparación de medias de Tukey (P ≤ 0,05).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Proteína cruda (% PC): se observa que el T1 y T2 muestran un comportamiento similar con 15,4 y 14,3% respectivamente. Se presentaron diferencias estadísticas significativas (P≤0,05) entre el T3 y los demás tratamientos (Figura 1). Al realizar el proceso de fermentación en el T3 se observa que el porcentaje de proteína cruda aumenta como lo reportan Pulido-Suárez et al., (2016) que durante su estudio de fermentación con adición de preparados microbianos alcanzo valores de proteína hasta de 25 %.
Las raciones suplementarias presentaron un apreciable valor nutritivo, con un contenido de proteína cruda que varía del 14,3 al 27%. Estos resultados son similares a los reportados por Duarte et al., (1996) con 16,8%, 17,7% y 18,5% de PC en raciones con una inclusión de 15%, 25% y 35% de pollinaza respectivamente; en cambio, en bloques a base de harina de cebada, alfalfa, broza de quinua, broza de haba se obtuvo el 22,92% (Tola-Paz et al., 2015).
Teniendo en cuenta que en el T1 se implementó un mayor porcentaje de harina de alfalfa, esta no alteró los valores de proteína cruda, evidenciándose que estos fueron similares a los obtenidos en el T2. Por otro lado, el alto nivel de proteína cruda obtenido en el T3 se puede atribuir a la adición de urea y al proceso de fermentación, en donde se presenta la reducción de carbohidratos y la producción de proteínas microbianas (Aguirre et al., 2018). Esto mismo fue demostrado por Haro et al., (2011) quienes indicaron que el contenido de proteína de bloques multinutricionales a base de nopal fermentado presentó un aumento (16,86%) en comparación con el nopal en estado natural (1-2%).
Sin embargo, múltiples autores reportan que la inclusión de un preparado microbiano puede ser el causante del evidente aumento de proteína, ya que este estimula las acciones metabólicas microbianas mejorando el valor nutritivo de los alimentos (Yasar et al., 2020; Olukomaiya et al., 2020) basado en residuos de cosecha de pera (Pyrus communis).
Materia seca (MS%). en la (Figura 2), se observan diferencias estadísticas significativas (P≤0,05) entre el T3 y T1 observándose valores de 77,15% y 85,4% respectivamente.
Se evidenciaron valores inferiores de MS en el T3, lo que concuerda con lo reportado por Melo-Camacho et al., (2017) en ensilaje de naranjas. Este comportamiento puede relacionarse con la utilización de los carbohidratos solubles (sacarosa, glucosa, fructosa) en procesos de fermentación como fuentes energéticas de los procesos metabólicos, y a su vez esta disminución puede provocar la concentración relativa de los demás componentes mostrando mayores porcentajes, tal fue el caso de la PB, FC, FDN y FDA en este estudio (Brea-Maure et al., 2015).
Por su parte, Ferraretto et al., (2018) afirman que la disminución en la concentración de MS en procesos de fermentación podría estar parcialmente relacionada con el calor utilizado para su cuantificación, ya que este volatiliza los alcoholes, el acetato, el propionato y una porción del lactato. No obstante, se evidenció que, en el T3, hubo un leve aumento de humedad, que está directamente relacionado con la adición de preparado microbiano y el proceso de fermentación; se ha determinado que algunas enzimas producen perdidas en la MS y el valor energético al reducir la disponibilidad de carbohidratos solubles (Jump, 2001).
La baja cantidad de MS en el T3 está relacionado con una mayor concentración de humedad siendo uno de los factores principales que influyen en la preparación de alimentos con adición de preparados microbianos, debido a que el agua ejerce una función como vehículo de los nutrientes e interviene en el crecimiento de la microbiota fermentadora al involucrarse en procesos metabólicos (Borras-Sandoval et al., 2015; Borras et al., 2017). Por otra parte, se asocia a la formación de enlaces peptídicos, en los cuales se pierde una molécula de agua, lo que se relaciona con el aumento de los niveles de PC en alimentos fermentados.
Fibra cruda (FC %), Fibra detergente neutra (FDN%) y fibra detergente ácida (FDA %): se presentaron diferencias estadísticas significativas (P≤0,05) entre el T3 y los demás tratamientos para FC, FDA y FDN, observándose que el T3 posee los valores más altos y el T1 y T2 presentan valores estables con un promedio de 36,12 % de FC, 49,95% de FDA y 77,85 % de FDN (Figura 3).
Se evidenció que el T3 mostró valores más altos de FDA y FDN lo que difiere con lo obtenido por Herrera, et al., (2014) quienes reportan la disminución de FDN y FDA durante el periodo de fermentación del nopal forrajero con la presencia de levaduras y por Nkosi et al., (2015), quienes observaron la reducción de fibras y un aumento de proteínas en procesos de fermentación de papa inoculados con BAL. Por otra parte, se evidencio que el T1 obtuvo valores inferiores de FDA, lo que indica una mejora en la digestibilidad del alimento, debido a que están inversamente relacionadas (Adesogan et al., 2019).
Los porcentajes elevados de fibras, en el T3, pueden estar relacionados con un mayor consumo de carbohidratos durante el proceso de fermentación (Fonseca & Rodríguez, 2019), no obstante, Adesogan et al., (2019) indica que la inclusion de ingredientes con fibra vegetal suele favorecer el contenido de FC y la digestibilidad, además de ser un factor importante en la prevención de transtornos metabólicos.
Sin embargo, entre el T3 y el T2 se presentó una disminución en el porcentaje de FC pasando de 70,5% a 40,7%, respectivamente, lo cual está asociado con la actividad de microorganismos, porque estos pueden utilizar la hemicelulosa y parte del nitrógeno que se encuentra asociado a la fibra como fuente de nutrientes para crecer en los sustratos, antes de degradar la lignina (Van Soest et al., 1991).
Análisis microbiológico: en la Tabla 2. se muestran los resultados microbiológicos del producto terminado seco y con incubación durante 48 horas.
En el T3 la concentración de aerobios fue de 80 × 102 UFC/g, lo que concuerda con lo reportado por Borras-Sandoval et al., (2014), debido a la presencia de bacilos aerobios esporulados. Aunque disminuyó el conteo de levaduras respecto al T2, no fueron tan afectadas, si se tiene en cuenta que necesitan menor actividad del agua que las bacterias; sin embargo, se evidencia que los niveles de levaduras y mohos en el T3 son inferiores a los reportados en el grupo de control (Tabla 2).
Los mohos y las levaduras utilizan el metabolismo de los carbohidratos, ácidos orgánicos, proteínas y lípidos para provocar el deterioro físico y químico de los alimentos, dando como resultado olores desagradables, cambios de sabor y color (Borbolla-Sala et al., 2004), además, son capaces de sintetizar metabolitos tóxicos resistentes al calor que pueden resistir sustancias químicas y radiación, lo que les brinda la capacidad de cambiar sustratos desfavorables y permite el crecimiento de bacterias patógenas.
Se observa la ausencia de patógenos como la Salmonella y Clostridium, y descenso en los conteos de coliformes totales en el T3 en relación con el T1 y T2. Esto es contrario a lo informado por Boucourt et al.,(2006), quienes evidenciaron un aumento de los lactobacilos hasta niveles de 10-9, produciendo una disminución de Salmonella, aunque en valores inferiores a lo evidenciado en el presente estudio. Este comportamiento puede estar reflejado en dos condiciones ecológicas: la capacidad de algunas cepas de lactobacilos para producir, además del ácido láctico, otros compuestos inhibidores del crecimiento microbiano (Agudelo et al., 2015) y la temperatura del proceso fermentativo. Por otra parte, Díaz et al., (2014), aislaron y caracterizaron cepas de bacterias ácido lácticas a partir de preparados microbianos elaborados a base de residuos agroindustriales, como suero de leche, estiércol bovino y contenido ruminal, diseñados como inoculantes biológicos para procesos de ensilaje de residuales orgánicos post cosecha.
4. CONCLUSIONES
Los bloques multinutricionales constituyen una alternativa viable para el aprovechamiento de materias primas locales, puesto que aportan de forma estratégica minerales, proteínas, energía y nitrógeno, además de tener la propiedad de conservarse por periodos razonables de tiempo, si son almacenados correctamente. El uso de excretas bovinas, un preparado microbiano a base de bacterias ácido lácticas y un proceso de fermentación de 48 horas en bloques multinutricionales, mejora los parámetros nutricionales aumentando los niveles de proteína cruda, la estabilidad de otros nutrientes y la ausencia de patógenos potenciales.
Agradecimientos
Los Autores agradecen la colaboración al Grupo de Investigación en Bioquímica y Nutrición Animal (GIBNA), a la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, a la Dirección de Investigaciones (DIN) y a la Escuela de posgrados de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Proyecto de investigación: “Evaluación de bloques multinutricionales con diferentes niveles de inclusión de bovinaza e inoculados con un preparado microbiano” asociado al proyecto SGI-UPTC 1893.
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Información adicional
CÓMO CITAR: Suarez-Romero, H., Borrás-Sandoval, L., y Rodríguez-Molano, C. (2021).
Caracterización de bloques multinutricionales con bovinaza enriquecidos con un preparado a base de bacterias
ácido lácticas. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 12(2), 115 – 126.
DOI: https://doi.org/10.22490/21456453.3914
CONTRIBUCIÓN
DE LA AUTORÍA: Primer
autor: metodología, investigación, análisis de
datos, conceptualización y escritura del documento. Segundo autor: metodología,
investigación, análisis de datos, conceptualización y escritura del documento. Tercer
autor: metodología, investigación, análisis de datos, conceptualización y
escritura del documento
CONFLICTO DE INTERESES: Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
Enlace alternativo
https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/3914 (html)
https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/3914/4496 (pdf)
