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Hojarasca: alternativa sustentable como alimento para bovinos y como fuente de antioxidantes para mejorar la calidad de productos para el consumo humano

  • Octubre 26, 2020
  • 2,798

*Rodríguez-Santillán P

*Patricia Rodríguez Santillán. Av. Pedro de Alba s/n cruz con Av. Rectores, Cuidad Universitaria. San Nicolás de los Garza, 66455 Nuevo León, México. Facultad de Ciencias Biológicas. UANL. Departamento de Alimentos. rsantillan.dra712@gmail.com 044816282965.

 

RESUMEN


Uno de los mayores problemas en la producción ganadera, es sin duda, la alimentación, ya que en regiones semiáridas como el Matorral Espinoso Tamaulipeco (MET), existe una escasa disponibilidad de forrajes nativos, además de su baja calidad por su alto contenido de fibra y metabolitos secundarios que afectan el consumo y la digestión. Es por ello, que es necesario conocer el valor nutritivo de estas fuentes alimenticias para rumiantes, y más, si son considerados desechos, como es la hoja caída de arbustivas (Hojarasca) para su aprovechamiento como alternativa para la dieta de los bovinos. Se calcula que en estos sitios se acumulan alrededor de 4.5 toneladas de hojarasca por hectárea.

Se realizó un estudio para hacer un análisis mensual, durante un año, del valor nutricional de las muestras de hojas de hojarasca, Las muestras fueron colectadas de 2 sitios del noreste de México. Donde se determinó: la composición química, la digestibilidad verdadera “in vitro” de la materia orgánica, la producción de gas “in vitro”, la energía metabolizable (la que aprovecha el animal) y la proteína microbiana. La fibra detergente neutro (40.8%), la fibra detergente ácida (28.8%), la lignina (20.2%), la proteína cruda (11.4%), los taninos condensados (Flavonoides: 0.6%) y el extracto etéreo (2.9%) y digestibilidad verdadera de 63.0%. La interacción sitio*mes fue significativa (P<0.05). La producción de gas a las 24 hrs sin polietilenglicol (suplemento nutricional que inactiva los taninos) (53.2ml/200mg) y con polietilenglicol (59.1), siendo más digestibles. La energía metabolizable en 10.5 MJ/kg,  y se encontró una producción de proteína microbiana de 12.5µmol.

Es por esto, que  los valores químicos y de digestibilidad encontrados en este estudio nos  pueden indicar que la hojarasca del matorral espinoso Tamaulipeco puede tener un uso potencial como un ingrediente funcional en la alimentación para rumiantes, por su buen contenido de proteína cruda, para cubrir requisitos de mantenimiento, niveles de fibra detergente neutro, que son suficientes para el mantenimiento de la función del rumen, para estimular la masticación, rumia y establecer el pH ruminal óptimo que puede permitir la fermentación ruminal adecuada y como fuente de energía en el período seco del bovino; por lo tanto, su inclusión podría contribuir a una ganadería más sustentable, y que además por el contenido de flavonoides (Proantocianidinas, catequinas y epicatequinas) encontrados sirve como antioxidante tanto para evitar enranciamiento de la leche como fuente de antioxidantes para el humano que la consume, para la prevención ó protección de enfermedades metabólicas ó degenerativas como en Cáncer, Diabetes, Trombopatías, Alzheimer, etc, donde hay una excesiva producción de radicales libres (Perez TG, 2003; Barros et al., 2011; Leopoldini et al.,2011; Moskovitz et al., 2002).

  1. Introducción

A la hora de formular una dieta para rumiantes, el problema mayor es la determinación del valor nutritivo de los componentes utilizados. Los recursos forrajeros disponibles deben proveer nutrientes adecuados para un número de animales en pastoreo, manteniendo o mejorando el recurso (Holechek et al., 2011). Actualmente, existe la necesidad de utilizar piensos que tienen una alta proporción de nutrientes digeribles convertibles a los productos comestibles de origen animal y que sea accesible, como lo es la hojarasca.  Para ello se necesita una completa evaluación de su calidad, así como una información que refleje la digestión en los animales.

La técnica de gas in vitro es muy útil para evaluar piensos para rumiantes, en sistemas de alimentación, tiene un gran potencial de aplicación en muchas áreas de la investigación nutricional, tales como la evaluación de los piensos para digestibilidad, los perfiles de fermentación de alimentos, su capacidad para suministrar nutrientes, así como para la determinación la emisión de gases que afectan el medio ambiente (Ammar et al., 2008; Getachew et al., 2005). La utilización de polietilenglicol en las mediciones de volumen de gas permite la determinación del efecto perjudicial de los taninos, lo que permite una mejor utilización de especies con taninos por las especies de rumiantes   (Decandia et al., 2000).

El Matorral Espinoso Tamaulipeco de las planicies semiáridas del noreste de México contiene una gran diversidad de especies arbustivas (Stienen et al., 1989). Los componentes importantes de esta vegetación son: Gavia (Acacia amentácea), Huizache (Acacia Farneciana), Granjeno (Celtis pallida), Anacahuita (Cordia boissieri), Tenaza (Havardia pallens), Chapote blanco (Dyospiros palmeri), Vara dulce (Eysenhardtia polystachya), Retama (Parquisonia aculeta),  Panalero (Forestiera angustifolia), éstas especies arbustivas pueden ser importantes recursos de alimentos para animales, en momentos de escasa disponibilidad de alimentos, a pequeños rumiantes (cabras y ovejas) y rumiantes de vida silvestre (González -Rodríguez et al. , 2004), pero con un problema, un alto contenido de metabolitos secundarios como lo son los Taninos condensados, los que producen una astringencia y provocando que no sea palatable para el animal. En cambio, la hojarasca  que producen es fuente de materia orgánica, sustancias simples como el nitrógeno, el fósforo, el potasio, magnesio y calcio que serían absorbidas nuevamente por los árboles y cultivos asociados o vecinos. Dicha hojarasca parece no presentar ese problema, en un estudio anterior de Rodríguez-Santillán et al. (2015) se evidenció que la hoja que cae de estas plantas arbustivas de la zona MET, representa un buen recurso alimenticio  para rumiantes silvestres como el venado cola blanca durante todo el año, sobre todo en los meses de sequía y el invierno, con bajo contenido de taninos. Un estudio por Agetsuma et al. (2011) reportó que la dieta de los venados Sika (Cervus nipponyakushimae) en la Isla Nakanoshima, en Japón, consistía en hojas leñosos caídos y, en general el 75 % de la dieta total anual de los venados.

Por lo tanto, esta investigación sobre la calidad nutricional y fermentativa de la hojarasca de las especies arbustivas nativas del matorral espinoso Tamaulipas en el noreste de México, que son consumidos por las cabras y ovejas y venados cola blanca es de gran valor para que sea considerada como una alternativa sustentable.

Así, los objetivos de este estudio fueron evaluar mensualmente (durante 12 meses consecutivos), la calidad nutricional de las hojas de hojarasca y las características de fermentación al tratarlas con polietilenglicol, en dos sitios ubicados en el estado de Nuevo León, México. Nuestra hipótesis es que la hojarasca caída en el matorral espinoso Tamaulipeco del noreste de México, es fuente de nutrientes para satisfacer las necesidades metabólicas básicas de los bovinos, y con niveles benéficos de Flavonoides.  Con estos resultados se apoyaría el aprovechamiento de recursos considerados desechos, pero con alto valor nutritivo para fomentar una ganadería sustentable y darle un valor agregado a productos como la leche al convertirse fuente de antioxidantes para la salud humana (López-Alarcona y De Nicola, 2013).

  1. Materiales y métodos:

2.1. Sitio experimental.

La investigación fue realizada en 2 sitios diferentes de Linares, Nuevo León, México. El primer sitio está situado en 24º46’N; 99º41’W; 550 m, a nivel del mar con vegetación matorral Tamaulipeco, con un total de precipitación pluvial total de 915mm y la media mensual de temperatura es de 21°C. El segundo sitio está localizado en la unidad experimental del Departamento de Ciencias Forestales de la UANL 24º47' N; 99º32' W; 350 m a nivel del mar, con vegetación conocida como matorral espinoso Tamaulipeco (INEGI, 2002). La precipitación anual total en este sitio es de 851 mm y la media anual de temperatura de 21.8°C. (González Rodríguez et al., 2004).

2.2 Colecta de las muestras

Las muestras de hojarasca se recogieron en trampas de hojarasca (1,0 m2). Las muestras de hojarasca se agruparon por mes y luego se sometieron a análisis químico y la digestión.

2.3 Los análisis químicos

Se determinó la materia seca parcial de las muestras, se molieron. La proteína cruda (PC) (ID: 954,01), extracto etéreo (EE) (ID: 929,29) y cenizas (ID: 938,08) contenidos se estimaron según lo descrito por la AOAC (1997). La fibra detergente neutro (NDFom), fibra detergente ácido (ADFom) y lignina se determinaron según la técnica de Van Soest et al. (1991). La celulosa (ADF - lignina) y hemicelulosa (NDF - ADF) se estimó por diferencia.  Además, la concentración de taninos condensados (TC) se determinó por la técnica de butanol-HCl y los resultados se expresaron como equivalentes de leucocianidina (Makkar, 2003a).

2.4 Procedimientos in vitro

Para la digestibilidad verdadera de la materia orgánica se utilizó una incubadora DaisyII (ANKOM Tecnología, Macedonia, Nueva York, EE.UU.). El fluido ruminal se obtuvo de cuatro ovejas Rambouillet fistuladas, con una dieta basada en heno de alfalfa y concentrado (75:25). La producción de gas in vitro de las muestras se estimó utilizando el procedimiento de Menke y Steingass, (1988) en jeringas de vidrio de 100 ml. El efecto del polietilenglicol se estima en la producción de gas in vitro mediante la adición de 1 g de polietilenglicol (6000), en un conjunto diferente de tres jeringas dentro de la misma corrida de incubación.

Por último, se analizó el contenido de proteína microbiana en los residuos liofilizados según Makkar (2003b). El contenido de energía metabolizable se calculó a partir de los datos de producción de gas in vitro usando la siguiente ecuación (Menke y Steingass1988):

EM (MJ / kg MS) = 2,20 + 0,136 + 0,057 GP24h CP + 0.0029 EE2

Dónde: GP24h es la producción de gas después de 24 h de incubación (ml gas/200 mg MS); CP es la proteína cruda (g / kg MS), y EE es el extracto etéreo (g / kg MS). El Comité de la Universidad Juárez del Estado de Durango, México, Cuidado de Animales y  su uso,  aprobó los procedimientos involucrados en este estudio.

2.5 Análisis de los datos

Los datos sobre la composición química y de digestión se analizaron estadísticamente usando análisis unidireccional de la varianza con un arreglo bi-factorial con efectos de sitios (2), los meses del año (12) e interacciones dobles. Los datos de producción de gas in vitro con o sin polietilenglicol se compararon estadísticamente usando el procedimiento de prueba T (Montgomery, 2004). Todos los análisis estadísticos se calcularon con SPSS, 2004.

  1. Resultados

    3.1 Contenido químico

En general, el contenido de fibra detergente neutro, fibra detergente acida y lignina fueron más altas en el sitio 1 que en el sitio 2. El sitio 2 tuvo mayor contenido de proteína cruda que el sitio 1. En general, en ambos sitios, durante los meses de invierno, cuando la caída de hojarasca fue mayor (González-Rodríguez et al., 2011), el contenido de proteína cruda fue también mayor que en otros meses. El contenido de taninos condensados fue más baja que 14 g / kg se registró durante todos los meses en ambos sitios. Contenidos mayores de extracto etereo se registraron en invierno y primavera que en otras estaciones del año. El sitio 2 presentó valores más altos de digestibilidad en comparación con el sitio 1.

3.2 Parámetros de producción de gas in vitro

En la producción de gas in vitro, energía metabolizable y contenidos de proteína microbana en las muestras de hoja de hojarasca en ausencia o presencia de polietilenglicol, no fueron significativamente diferentes entre los sitios, sin embargo, variaciones significativas se registraron entre los meses. Las muestras tratadas con polietilenglicol tenían significativamente una mayor producción de gas in vitro que en muestras sin polietilenglicol. Se observaron respuestas similares para la energía Metabolizable y proteína microbiana.

  1. Discusión

4.1 Contenido químico

Dependiendo de la etapa de madurez de las plantas, parte de la plantas o especies vegetales, el contenido de fibra detergente neutro varía entre 250-800 g / kg de forraje de materia seca (MS) (Mertens, 2003). En este estudio, el contenido de fibra detergente neutro varió de un valor bajo de 303 a 475 g / kg de MS, y fueron menores en los meses húmedos que en los meses secos.

Por otra parte, Smith et al. (2009) documentaron valores bajos de fibra detergente neutro en hojas de hojarasca de árboles de álamo (36,2 %) y roble (39,9 %). Kennedy y Lowry (2002) observaron los cambios en la presión del gas y fibra detergente neutro de las hojas de hojarasca de los árboles del norte de Australia: e informaron que la hoja de hojarasca de los árboles en la estación seca pueden proporcionar una nutrición suplementaria para el ganado. Por lo tanto, los valores de fibra detergente neutro encontrados en este estudio son suficientes para el mantenimiento de la función del rumen, para estimular la masticación, rumia y establecer el pH ruminal óptimo que puede permitir la fermentación ruminal adecuada (Beauchemin y Yang 2005). Además, todas las muestras en este estudio contenían por debajo de 450 g / kg de fibra detergente neutro de la MS y esto les califica como forrajes de buena calidad, ya que alimentos fibrosos con fibra detergente neutro de menos de 450 g / kg de MS son clasificados como alimentos de alta calidad (Van Soest, 1994). En comparación con el heno de alfalfa de excelente calidad que contiene un 40% de fibra detergente neutra (Plascencia et al., 2007; Serrano-Ponce et al., 2011).

La celulosa y la hemicelulosa en los forrajes representan las principales fuentes de energía para los rumiantes (Van Soest, 1994), sin embargo, en este estudio, en todas las muestras, ambas entidades resultaron menor que el contenido de lignina que se unen polisacáridos de la pared celular y restringe el acceso de microbios durante la digestión (Van Soest, 1994). Estas muestras evaluadas tienen contenidos de proteína cruda (11.4%) se pueden comparar con el contenido de la avena y la cebada (12%).  Ávila-Ramírez et al. (2007) reportaron valores de proteína cruda (promedio de 100 g / kg MS) en las hojas de hojarasca de 40 especies, el 77,5% de las especies tenían valores por encima del 8%.
 

Se sabe que el consumo de grandes cantidades de Taninos Condensados (arriba del 4%) reduce la ingestión y la digestibilidad de nutrientes, mientras que el consumo de cantidades pequeñas o moderadas puede mejorar la digestión (Waghorn y McNabb, 2003), debido principalmente a una reducción en la degradación de la proteína en el rumen y, por lo tanto, esto conduce a una mayor disponibilidad de aminoácidos que son propensos a ser absorbidos en el intestino delgado. En nuestro estudio, el contenido relativamente bajo de taninos condensados de todas las muestras (0.6%) indicaría un efecto beneficioso: previenen infecciones y aumentan la distribución de nitrógeno no amónico y de los aminoácidos esenciales desde el rumen, produciendo una homeostasis ruminal. Asi como favorecer la absorción intestinal de las proteínas debido a la disminución de la proteólisis por parte de la microflora ruminal (Otero e Hidalgo, 2004). Además de su función como antioxidante (De Feo V et al., 2006), puede pasar a la leche y carne. Girard et al., (2015), encontró que los forrajes ricos en taninos (menor de 3%) puede incrementar los niveles de ácidos grasos (n-3) aumentando la calidad sensorial de la carne de rumiantes).

Acero et al. (2010) explicaron que los rumiantes en pastoreo utilizan hojarasca como recurso de alimentación debido a su alto valor nutritivo. Sin embargo, el suministro de energía para los rumiantes suele ser en gran medida una función de la digestibilidad de los carbohidratos (fibra detergente neutro) y la eficiencia con que se utiliza la energía Metabolizable (NRC, 2007). En este estudio, las variaciones temporales en digestibilidad in vitro en las muestras pueden ser en parte un reflejo de las diferencias en su composición química y las diferencias de cada sitio podrían responsables de la composición de las especies de cada sitio (González - Rodríguez et al., 2011). La alta digestibilidad de la hojarasca en los meses húmedos podrían estar asociados con el contenido relativamente bajo de fibra detergente neutra, acida y lignina.

4.2 Parámetros de producción de gas in vitro

En este estudio, la adición de polietilenglicol produjo un aumento de valores de energía metabolizable, valores similares se encontraron en los estudios de Salem et al. (2007) y de Guerrero et al. (2012), quienes indicaron que el polietilenglicol aumentó el contenido de energía metabolizable del follaje de siete arbustos. Por otra parte, los niveles de energía Metabolizable de las hojas de hojarasca sin polietinelglicol cubren los requerimientos para el mantenimiento de los rumiantes (8,4 MJ / kg MS) y producción de carne (8,0 MJ / kg MS) al inicio de la gestación con un feto único (NRC, 2007), y las hojas de hojarasca tratadas con el polietilenglicol para el mantenimiento del bovino (10,5 MJ / kg MS) al inicio de la gestación de un solo feto (NRC, 2007). Además, los resultados de las muestras sin polietilenglicol indican que pueden ser útiles como fuente de energía en el período seco del bovino. En comparación con la semilla de algodón que posee una alta concentración de energía metabolizable, aproximadamente de 15.91 MJ.

  1. Conclusiones

Debido a su alto contenido de proteína cruda (11.5%) bajo fibra detergente neutro (40.8%), bajos niveles de taninos, debido quizá por lixiviación (0.6%) y alta energía metabolizable (10.5 MJ/kg MS), así como alta digestibilidad in vitro (63%), nos podrían indicar que la hojarasca es fuente de nutrientes para los rumiantes, tales como bovinos. Este estudio indica que las hojas de las muestras de hojarasca contienen componentes de calidad deseables.

Este estudio demuestra que el contenido de fibra detergente acida encontrado (28.8%) está dentro del rango óptimo ya que valores altos (más de 60) indican un alimento de baja calidad y menores de 22% provocan problemas digestivos (rumen) ya que es un indicador de la disponibilidad de energía de la dieta.


Así pues, la posible inclusión de la hojarasca del Matorral Espinoso Tamaulipeco como un ingrediente funcional, por los nutrientes que aporta en una dieta para los rumiantes contribuye a una ganadería más sustentable. La valoración de estos recursos  o su incorporación, mediante sistemas que tengan una interpretación integral, permiten la diversidad de opciones amigables con el ambiente, económicamente viables y con posibilidades de un fuerte impacto social, porque además, propicia la presencia de flavonoides en productos como la leche y carne, lo que permite una función antioxidante en la misma y en el humano que la consume, contribuyendo a la protección frente a ciertas enfermedades en las que hay una excesiva producción de radicales libres (ROS), como en Cáncer, Diabetes, Trombopatías, Alzheimer y otras no menos importantes.

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