• Título:  ESTRATEGIAS PARA MEJORAR EL VALOR NUTRITIVO DE LOS FORRAJES EN PRODUCCIÓN CONVENCIONAL Y ECOLÓGICA
• Autor:  Díaz Reyes, Alexey
• Universidad:  Universidad de León
• Departamento:  Producción animal
• Fecha de Lectura:  25/05/2017
• Mención Europeo / Mención Internacional: concedido
• Programa de doctorado:  Programa Oficial de Doctorado en Medicina, Sanidad y Producción Animal y Ciencia de los Alimentos
• Dirección: 
  • RANILLA GARCÍA, MARÍA JOSÉ (DIRECTOR)
  • CARRO TRAVIESO, MARÍA DOLORES (CODIRECTOR)
• Tribunal: 
  • GONZÁLEZ ÁLVAREZ, JESÚS S. (PRESIDENTE)
  • GIRÁLDEZ GARCÍA, FRANCISCO JAVIER (SECRETARIO)
  • Saro HIguera, Cristina (VOCAL)
• Descriptores: 
  • NUTRICION VETERINARIA
• Localización:  BIBLIOTECA UNIVERSITARIA SAN ISIDORO
• 321144_942306.pdf
• Resumen:
  Uno de los principales retos de la época moderna es alimentar una población mundial en rápido y constante aumento. Los animales rumiantes tienen una capacidad única de aprovechar los componentes fibrosos que les permite satisfacer sus necesidades nutritivas a través de la utilización de los forrajes, proporcionando alimentos de elevado valor nutritivo (carne y leche). Sin embargo, la dieta de los rumiantes en países en desarrollo se basa a menudo en recursos forrajeros de baja calidad, lo cual no permite un elevado rendimiento. Por ello, el primer objetivo de esta Tesis Doctoral fue analizar los efectos de aditivos (enzimas fibrolíticas y un hidrolizado de levadura) para mejorar la digestibilidad ruminal de forrajes de baja calidad. Por otro lado, en países desarrollados se observa una creciente demanda de productos ecológicos obtenidos siguiendo prácticas basadas en la sostenibilidad medioambiental. Sin embargo, el rendimiento de los cultivos ecológicos es usualmente menor en comparación con los cultivos convencionales. Así que el segundo objetivo de esta Tesis Doctoral fue establecer posibles diferencias en el rendimiento y valor nutritivo de cereales forrajeros cultivados tanto de manera ecológica, como convencional. En la Tesis Doctoral se llevaron a cabo un total de 6 pruebas experimentales para centrar los dos objetivos prepuestos. En la primera prueba se investigó el efecto de tres enzimas fibrolíticas (Celulasa producida por Trichoderma longibrachiatum (CEL), Xilanasa producida por microorganismos ruminales (XYL) y una mezcla de ambas al 50% (MIX) en la fermentación in vitro de dos muestras de Pennisetum clandestinum (P1 y P2), dos muestras de Dichanthium aristatum (D1 y D2), una muestra de Acacia decurrens y una de Acacia mangium (A1 y A2). En primer lugar, se comparó la eficacia en la producción de gas in vitro de dos métodos de aplicación de las enzimas: 24 h antes de la incubación y en el momento de comenzarla. En general, el pretratamiento de los forrajes durante 24 h aumentó el ritmo fraccional de producción de gas, así que este tratamiento fue elegido para investigar los efectos de las enzimas en la composición química y en la fermentación in vitro de los forrajes mediante el método de cultivos no renovados de microrganismos ruminales utilizando ovejas como animales donantes del líquido ruminal. El pretratamiento con CEL durante 24 h redujo el contenido en fibra neutro detergente (FND) de P1, P2, D1 y D2; el pretratamiento con MIX redujo el contenido en FND de P1 y D1, mientras que XYL no tuvo efectos en ninguno de los forrajes analizados. El tratamiento CEL aumentó la producción de ácidos grasos volátiles (AGV) en todos los forrajes (desde 8,6 hasta 22,7%), mientras que no se observaron efectos debidos tanto a MIX, como a XYL. En ambas muestras de P. clandestinum, el tratamiento CEL redujo la proporción molar de acetato y aumentó la de butirato, si bien se observaron solamente ligeros cambios en el perfil de AGV para los otros forrajes. En las condiciones experimentales de la primera prueba, la fermentación ruminal in vitro de forrajes tropicales fue estimulada por el tratamiento CEL, mientras que XYL no produjo efectos positivos. Dichos resultados indican claramente que la eficacia de las enzimas varía según el forraje incubado y que se necesita más información para encontrar la combinación específica e ideal enzima-sustrato. En la segunda prueba se investigó el efecto de cuatro dosis de tres preparaciones enzimáticas comerciales en la fermentación ruminal de paja de arroz, rastrojo de maíz y Pennisetum purpureum clon Cuba CT-115 en cultivos no renovados de microrganismos ruminales, de manera similar a la prueba anterior. Una enzima fue producida por Penicillium funiculosum (PEN) y las otras dos por Trichoderma longibrachiatum (TL1 y TL2). Cada enzima en forma líquida fue diluida 200 (D1), 100 (D2), 50 (D3) y 10 (D4) veces, aplicada a cada sustrato por cuadruplicado e incubada durante 120 h en líquido ruminal. La producción de gas se midió tras 3, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 72, 96 y 120 h de incubación. Los datos de producción de gas se ajustaron al modelo gas = A (1 ¿ e (¿c (t¿lag))). La dosis D4 de cada enzima aumentó el ritmo fraccional de producción de gas (c) y la degradabilidad efectiva de la materia orgánica en todos los sustratos. Resultados similares se obtuvieron con TL2 a la dosis D3. Tras 9 h de incubación, PEN a la dosis D4, TL1 a todas las dosis, y TL2 a las dosis D2, D3 y D4 aumentaron la producción de AGV y la degradabilidad de la materia seca (MS) en todos los sustratos. Las preparaciones enzimáticas comerciales evaluadas fueron, por lo tanto, eficaces en aumentar la fermentación ruminal in vitro de forrajes de baja calidad, si bien la dosis más efectiva varió según la enzima. Los resultados de la segunda prueba sugieren claramente una interacción forraje-enzima que puede afectar los efectos de las enzimas fibrolíticas exógenas en la fermentación ruminal. El tercer estudio analizó los efectos de un hidrolizado enzimático de levadura Saccharomyces cerevisiae, obtenido tras la producción de etanol a partir de biomasa de caña de azúcar, y sus diferentes fracciones sobre la fermentación ruminal in vitro. Como sustrato para las incubaciones in vitro se utilizó el forraje P. purpureum vc Cuba CT-115. Cuatro dosis (0, 50, 100 y 200 µL/50 mL de medio de incubación) de hidrolizado total (YH) y dos fracciones (sobrenadante y pellet bruto) se evaluaron utilizando un sistema de cultivos no renovados de microorganismos ruminales. En todos los casos, los mejores resultados se observaron con la dosis más alta (200 µL), ya que tanto YH, como sus fracciones a esta dosis aumentaron la producción de AGV totales y de propionato. Un aumento en la producción de butirato se observó con el YH y con la fracción sobrenadante, mientras que la producción de AGV menores (calculados como la suma de isovalerato, isobutirato y valerato) se vio aumentada solo por la fracción sobrenadante. La producción de gas fue estimulada por la dosis 200 µL de la fracción pellet y por dos dosis (50 y 200 µL) de YH. La fracción sobrenadante no afectó la producción de gas. La concentración de amoniaco aumentó con la dosis 200 µL tanto de la fracción sobrenadante como del hidrolizado completo, mientras que el pH final disminuyó con las dosis 100 y 200 µL de todas las fracciones. La desaparición de MS y de FND, y la degradabilidad real de MS no se vieron afectadas por ninguna fracción o dosis. En conclusión, el uso de este hidrolizado de levadura y sus fracciones permite estimular la fermentación ruminal in vitro de P. purpureum vc Cuba CT-115. No habiéndose observado diferencias significativas entre YH y sus dos fracciones y debido a su mejor estabilidad y practicidad de manejo, el hidrolizado total fue seleccionado para la cuarta prueba. La influencia de YH en la fermentación in vitro de dos sustratos mezclados se investigó usando el método de los cultivos no renovados de microorganismos ruminales y los fermentadores Rusitec inoculados con líquido ruminal de ovejas. Los no renovados (300 mg de MS), con dos sustratos diferentes (MC, 50:50 heno de alfalfa:concentrado y HC, 15:85 paja de cebada:concentrado), fueron suplementados con dosis crecientes de YH (0; 3,3; 6,7; 10,0; y 13,3 mL/L) e incubados durante 16,5 h a 39ºC. La suplementación con dosis crecientes de YH a los cultivos MC aumentó linealmente la producción de AGV totales y la proporción molar de butirato, y disminuyó la proporción de acetato y la relación acético/propiónico. Por otro lado, solamente se observaron efectos muy moderados del YH en la concentración de NH3-N y en la proporción molar de isovalérico y caproico con el sustrato HC. Los efectos a más largo plazo de la suplementación con YH en la fermentación ruminal del sustrato MC fueron investigados usando los fermentadores Rusitec. Ocho fermentadores fueron alimentados diariamente con 30 g en MS del sustrato MC y cuatro de ellos fueron suplementados con 5 g de YH/día siendo el diseño experimental en cuadrado latino con dos periodos de incubación de 14 días. La suplementación con YH no afectó a la producción de AGV, la concentración de lactato, la degradabilidad de MS y de la FND, ni la actividad enzimática del contenido ruminal (amilasa, xilanasa y carboximetilcelulasa). En comparación con los fermentadores sin suplementar, el tratamiento YH aumentó la concentración de NH3-N y la proporción molar de propionato y butirato, disminuyendo al mismo tiempo la proporción molar de acetato y la relación acético/propiónico. Además, la suplementación con YH tendió a disminuir la relación CH4/AGV totales y a aumentar el crecimiento microbiano en la fase líquida de los fermentadores. El análisis automatizado del espaciador intergénico ribosomal (ARISA) de las muestras tomadas al día 3, 8 y 14 de incubación del contenido sólido y líquido de los fermentadores indicó que la suplementación con YH incrementó la diversidad microbiana en la fase líquida y tuvo una tendencia al aumento en la fase sólida. Los resultados de la prueba indican que YH podría constituir u aditivo para suplementar la dieta de los rumiantes estimulando la fermentación y la producción de propionato, disminuyendo la relación CH4/AGV totales y aumentando el crecimiento microbiano. La quinta prueba experimental se llevó a cabo para comparar el rendimiento y el valor nutritivo de dos cereales forrajeros de invierno (avena y centeno), cultivados de forma convencional y ecológica. Para el cultivo de cada cereal se dispuso de seis parcelas: tres cultivadas en régimen convencional y las otras tres en régimen ecológico, contiguas, para asegurar características del suelo muy similares. Ambos cereales fueron recolectados en mayo y julio y la planta entera fue utilizada para el análisis de la composición química y del valor nutritivo. La digestibilidad in vitro de la MS, la producción de AGV y la concentración de amoniaco fueron medidas tras 24 h de incubación en cultivos no renovados de microorganismos ruminales. El cultivo ecológico disminuyó el rendimiento en MS de avena y centeno, alcanzando un 65 y 61%, respectivamente, del cultivo convencional. Ambos forrajes ecológicos tuvieron un menor contenido en PB y mayor de FND, con la excepción de la avena ecológica recolectada en mayo, cuyo contenido en FND resultó menor del correspondiente forraje cultivado de forma convencional. No se observaron diferencias en la digestibilidad in vitro de la MS debidas al método de cultivo para la avena, mientras que el centeno ecológico tuvo una menor degradabilidad de la MS in vitro que el centeno convencional. Para ambos cereales no hubo diferencias debidas al método de cultivo en la producción de AGV totales, ni en la proporción molar de los AGV mayoritarios en las muestras de julio, lo cual indicaría que el patrón de fermentación fue similar para las muestras de las parcelas ecológicas y convencionales. Sin embargo, la producción de AGV de las muestras ecológicas recolectadas en mayo fue mayor para la avena y menor para el centeno en comparación con las muestras de los forrajes convencionales. Esos resultados indican que el cultivo ecológico, por lo menos a corto plazo, no reduce necesariamente el valor nutritivo de los forrajes, si bien disminuye su rendimiento y su contenido en PB en ambos casos. Teniendo en cuenta los resultados previos, la última prueba experimental se llevó a cabo para evaluar el valor nutritivo de la avena de invierno cultivada como monocultivo o intercalada con otras leguminosas con el objetivo de mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos orgánicos de este cereal. Durante la prueba, la avena fue cultivada de acuerdo con las regulaciones europeas de agricultura ecológica como monocultivo (avena), intercalada con algarroba (BAV), con yeros (BIV) o ambas leguminosas (MIX) para evaluar los efectos de los cultivos intercalados en la producción de forraje y en su valor nutritivo para rumiantes. El experimento se diseñó como bloques aleatorizados completos con cuatro réplicas y se recolectaron muestras de la planta entera de cada forraje en dos períodos: junio y julio. Las muestras fueron incubadas in vitro con líquido ruminal de ovejas para establecer los parámetros de producción de gas tras 144 h de incubación y para medir los parámetros ruminales tras 24 h de fermentación. La producción de gas se ajustó al modelo gas = A (1 ¿ e (¿c (t¿lag))). Para ambos muestreos, todos los cultivos intercalados aumentaron el rendimiento forrajero respecto a la avena cultivada en monocultivo, si bien el contenido en PB aumentó solo para BAV y MIX. En relación al monocultivo de avena, BAV aumentó el ritmo de producción de gas (c) y la producción de AGV totales, indicando un mayor ritmo y tasa de degradación ruminal del forraje BAV. Por el contrario, el forraje BIV recolectado en junio tuvo un menor ritmo de producción de gas y una menor producción de AGV totales respecto al monocultivo de avena cosechado en junio, aunque, en general, no se detectaron diferencias en la fermentación ruminal in vitro entre muestras de avena y BIV recolectadas en julio. Los resultados del experimento indican que el rendimiento y la calidad del forraje en cultivos ecológicos puede ser incrementada con el método de los cultivos intercalados en el caso de la avena con algarroba, mientras que intercalar avena con yeros puede aumentar el rendimiento pero disminuir el valor nutritivo del forraje.