El objetivo fue evaluar la inclusión de
El sector ganadero ha sufrido transformaciones sustanciales en las últimas décadas. La creciente demanda resultante de la explosión demográfica exige incrementos en la producción ganadera (
Actualmente, los esfuerzos han sido enfocados a la utilización de fuentes de forraje no convencionales, que presenten una alternativa alimenticia en la producción animal. De este modo, algunas plantas cuyo uso no es común en la alimentación de rumiantes, pueden ser empleadas como una alternativa para reducir las emisiones de GEI. De hecho, debido a la limitación en la disponibilidad del forraje en las zonas áridas y semi- áridas, hay algunos árboles, arbustos y cactáceas que pudieran emplearse como fuente de forraje. A este respecto,
Por lo tanto el objetivo del presente trabajo, fue evaluar la inclusión de
Esta investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Nutrición Animal de la Universidad Juárez del Estado de Durango, México. Las plantas de
MS: materia seca; FDN: fibra detergente neutra; FDA: fibra detergente acida; DIVMS: Digestibilidad in in vitro de la materia seca a las 48h; DIVMO: Digestibilidad
Ingredientes (% MS)
Alfalfa
Leucaena
Nopal
Nopal Fermentado
MS Parcial
-
44.9
9.3
8.3
MS Total
89.7
89.5
90.0
88.1
Materia orgánica
87.1
91.5
72.0
79.6
Proteína cruda
16.7
21.3
5.3
17.4
Extracto etéreo
1.4
3.1
1.7
3.1
FDN
45.0
42.9
53.9
42.2
FDA
27.6
13.8
13.5
21.2
Hemicelulosa
17.3
29.1
40.3
21.0
Celulosa
18.6
7.5
8.3
9.1
Lignina
6.5
8.1
4.8
5.3
DIVMS
55.7
45.7
51.5
65.8
DIVMO
50.0
42.3
40.0
59.8
CFT (mgEAG/gMS)
47.8
252.2
71.4
70.5
TC (mgEC/gMS)
5.3
69.3
3.1
2.0
Las muestras de
Cuatro tratamientos experimentales fueron formulados (
Tratamientos
Ingredientes (% MS)
TI
T2
T3
T4
Heno de alfalfa
50
20
20
20
0
30
0
0
0
0
30
0
0
0
0
30
Maíz molido
30
30
30
30
Harinolina
19
19
19
19
Mezcla de minerales
1
1
1
1
Se prepararon 10 kg de cada tratamiento experimental y fueron mezclados en un mezclador rotativo con capacidad de 150 L (Gladiator PRO, modelo H8155/16); después, una muestra representativa de 1 kg fue tomada y mediante el método de cuarteo se tomaron sub-muestras para cada análisis. Todos los tratamientos experimentales fueron sujetos a análisis de composición química (
MO: materia orgánica; PC: proteína cruda; EE: extracto etéreo; FDN: fibra detergente neutra; FDA: fibra detergente acida; DIVMO: Digestibilidad
Tratamientos
Nutrientes (% MS)
TI
T2
T3
T4
MO
90.3
91.3
87.6
87.3
PC
17.4
18.1
14.3
17.5
EE
1.6
2.0
1.5
1.3
FDN
53.3
52.8
52.6
46.5
FDA
23.8
23.4
17.7
15.6
Hemicelulosa
29.5
29.4
34.9
30.9
Celulosa
16.3
14.5
11.9
11.6
Lignina
7.4
8.8
5.8
3.9
DIVMO
53.7
47.6
59.8
59.4
EM (Mcal/kgMS)
4.7
4.4
4.7
4.6
Los compuestos fenólicos totales (CFT), fueron determinados de acuerdo a los métodos propuestos por
Para los ensayos de fermentación
Aproximadamente 1 g de cada tratamiento experimental fue colocado en módulos de vidrio ANKOM (ANKOM Technologies, USA), equipados con un transductor de presión inalámbrico por triplicado. Las fermentaciones se llevaron de acuerdo a lo propuesto por el fabricante (
En donde GP= producción de gas al tiempo t (mL); A= máxima producción de gas (mL); kd= constante de producción de gas (Ir1); y L= tiempo de latencia antes de que empiece la producción de gas (h). Adicionalmente, para las mediciones de las proporciones de metano y CO2, la válvula de alivio de presión de los módulos fue abierta por espacio de 2 s, y el gas liberado fue conducido a través de un tubo hacia un analizador portátil de gas, de acuerdo al procedimiento propuesto por el fabricante (GEM™5000, LANDTEC, USA) y adecuado por
La energía metabolizable (EM) fue estimada de acuerdo con la ecuación propuesta por
En donde EM= energía metabolizable (MJ/kg MS); GP24= producción de gas a las 24 h de incubación (mL); PC= proteína cruda (% MS); EE= extracto etéreo (%MS).
Los datos experimentales obtenidos fueron analizados de acuerdo a un diseño completamente al azar, utilizando el procedimiento GLM del paquete estadístico
Los patrones fermentativos de los tratamientos experimentales se presentan en el
Las concentraciones más altas de ácidos grasos volátiles totales (AGVT), así como ácido acético, se presentaron en T3. Por el contrario, las concentraciones de ácido butírico y propiónico fueron menores en el T3. No obstante, cuando se lleva a cabo el cálculo de la concentración molar de cada ácido graso volátil, las cantidades de acetato, propionato y butirato son mayores en T3 que en los demás tratamientos.
Estos cambios en la concentración de AGV pueden estar relacionados con el incremento en los contenidos de carbohidratos, como la hemicelulosa; debido a la adición de OFI fresco a la ración. Al respecto,
Letras diferentes en la misma fila indican diferencia significativa (p<0.05). EEM: Error Estándar de la diferencia entre medias; N-NH3= Concentración de nitrógeno amoniacal a las 24h de fermentación
Tratamientos
TI
T2
T3
T4
EEM
PH
6.9 ±0.01
7.0 ±0.04
6.9 ±0.01
6.9 ±0.01
0.05
N-NH3 (mg/dL)
13.6 ± 0.62
10.0 ± 0.17
9.7 ± 0.04
11.1 ± 0.22
0.34
AGVT (mM)
78.7 ± 1.32
78.7 ± 2.04
132.9 ± 6.39
76.3 ± 1.88
1.03
Acético (% AGVT)
46.8 ± 0.39
46.4 ± 0.77
57.0 ± 1.28
45.1 ± 0.65
0.84
Propiónico (% AGVT)
32.7± 0.32
33.2 ± 0.51
25.1 ± 1.05
34.0 ± 0.46
0.64
Butírico (% AGVT)
15.0± 0.02
14.9 ± 0.15
12.4 ±0.15
15.4 ± 0.07
0.11
Acetato: Propionato
1.4 ± 0.02
1.4 ± 0.4
2.2 ± 0.14
1.3 ± 0.03
0.08
CFT (mgEAG/gMS)
14.1 ±0.43
77.1±1.04
20.9 ± 0.25
20.1 ± 0.43
0.61
TC (mgEC/gMS)
1.55 ± 0.03
20.4 ± 0.17
0.90 ± 0.07
0.50 ± 0.08
0.10
Como se puede observar en el
Este estudio encontró el mismo efecto. A este respecto, los altos contenidos de CFT con la inclusión de OFI pueden atribuirse a otros compuestos fenólicos diferentes de los TC, tal como lo afirmaron
Los parámetros de la cinética de producción de gas se presentan en el
Letras diferentes en la misma fila indican diferencia significativa (p<0.05). EEM: Error Estándar de la diferencia entre medias; A= máxima producción de gas (mL/g MS); kd= Tasa constante de producción de gas (%/h); L= Fase de latencia (h). TI: 50% alfalfa + 50% concentrado; T2: 20% alfalfa+30% leucaena +50% concentrado; T3: 20% alfalfa+30% nopal+50% concentrado; T4: 20% alfalfa+30% nopal fermentado+50% concentrado.
Tratamientos
TI
T2
T3
T4
EEM
A (mL/g MS)
155.4 ± 1.78
162.9 ± 9.06
142.6 ± 0.14
138.4 ±3.14
1.65
kd (h-1)
0.1 ±0.02
0.1 ±0.01
0.1 ±0.01
0.1 ±0.01
0.05
L(h)
2.0 ± 0.15
1.6 ± 0.14
2.3 ± 0.01
2.4 ± 0.04
0.10
PG24h(mL/gMS)
123.7 ±6.30
111.2 ±0.22
122.0 ±0.56
120.0 ± 1.01
1.31
CH4(mL/gMS)
15.0 ± 0.65
11.1 ±0.08
13.1 ±0.27
12.9 ± 0.07
0.35
C02 (mL/gMS)
102.8 ± 3.85
90.5 ± 0.39
98.9 ± 2.32
93.7 ± 0.24
1.22
C02:CH4
6.8 ± 0.04
8.1 ± 0.09
7.5 ± 0.02
7.2 ± 0.06
0.05
Por otro lado, la producción de gas a las 24h no mostró cambios entre tratamientos (P>0.05). No obstante, se observaron reducciones del 26 y 14% en la producción de metano con la inclusión de LL y OFI en T2 y T3, respectivamente; de los cuales T2 registró la menor producción de metano (P<0.05). Las reducciones en la producción de metano se pueden atribuir a la presencia de metabolitos secundarios en la ración. En este sentido, las más altas concentraciones de CFT y TC se presentaron en T2. Estos resultados concuerdan con los reportados por
Por su lado, la menor producción de CO2 se registró en T2, en comparación con TI (P<0.05). Por el contrario, la mayor relación CO2: CH4 se encontró en T2 comparada con T1. Estos resultados son consistentes con la presencia de taninos condensados; los TC de las plantas reducen la metanogénesis ruminal mediante la inhibición de los metanogénicos (
La síntesis ruminal de metano involucra la reducción sucesiva de CO2 a metano, a través de diferentes niveles de formil, metileno y metil, y su reacción con las coenzimas; entre ellas la Coenzima M en el último paso de la síntesis (
Estos resultados indican que la sustitución de alfalfa por
This study aimed to evaluate the inclusion of
The livestock sector has undergone substantial transformations in recent decades. The growing demand resulting from the demographic explosion requires increases in livestock production (
However, an increase in livestock production leads to an increase in greenhouse gas (GHG) emissions from ruminal enteric fermentation, mainly methane. Furthermore, ruminal methane synthesis represents an energy loss of up to 12% to the animal (
Due to this, infinity of investigations around the world have tried to create diverse strategies that decrease the production of rumen methane, through: diet modifications, the use of various additives, vaccines, use of natural extracts, administration of Chemical compounds and, lately, the supplementation of bio-active compounds extracted from plants (
Currently, efforts have been focused on the use of unconventional forage sources, which present a food alternative in animal production. In this way, some plants whose use is not common in ruminant feed can be used as an alternative to reduce GHG emissions. In fact, due to the limited availability of forage in arid and semi-arid areas, some trees, shrubs and cacti could be used as a source of forage. In this regard,
It usually adapts to defoliation and regrowth in the dry season; in arid zones it can have a production of up to 112 t ha1 in areas of up to 430 mm of annual precipitation and an average temperature of 32 °C (
However, the protein content in cacti is low, so researchers have developed biotechnological procedures that improve crude protein content through solid State fermentations, using different yeast cultures successfully (
Therefore, the objective of the present work was to evaluate the inclusion of fresh and fermented
This research was carried out in the Animal Nutrition Laboratory of the Juárez University of the State of Durango, México.
DM: dry matter; FDN: neutral detergent fiber; FDA: acid detergent fiber; DIVDM:
Ingredients (% MS)
Alfalfa
Leucaena
Prickly pear
Fermented prickly pear
DM Parcial
-
44.9
9.3
8.3
DM Total
89.7
89.5
90.0
88.1
Organic matter
87.1
91.5
72.0
79.6
Crude protein
16.7
21.3
5.3
17.4
Ethereal extract
1.4
3.1
1.7
3.1
FDN
45.0
42.9
53.9
42.2
FDA
27.6
13.8
13.5
21.2
Hemicellulose
17.3
29.1
40.3
21.0
Cellulose
18.6
7.5
8.3
9.1
Lignin
6.5
8.1
4.8
5.3
DIVDM
55.7
45.7
51.5
65.8
DIVOM
50.0
42.3
40.0
59.8
CFT (mgEAG/gDM)
47.8
252.2
71.4
70.5
TC (mgEC/gDM)
5.3
69.3
3.1
2.0
Fermentation of
OFI samples were fermented with
Four experimental treatments were formulated (
Treatments
Ingredients (% DM)
TI
T2
T3
T4
Alfalfa hay
50
20
20
20
0
30
0
0
0
0
30
0
0
0
0
30
Ground corn
30
30
30
30
Harinoline
19
19
19
19
Mineral mix
1
1
1
1
10 kg of each experimental treatment were prepared and mixed in a 150 L capacity rotary mixer (Gladiator PRO, model H8155/16); then, a representative sample of 1 kg was taken and by the quartering method, sub-samples were taken for each analysis. All experimental treatments were subjected to Chemical composition (
OM: organic matter; PC: crude protein; EE: ethereal extract; FDN: neutral detergent fiber; FDA: acid detergent fiber; DIVOM:
Treatments
Nutrients (% DM)
TI
T2
T3
T4
OM
90.3
91.3
87.6
87.3
PC
17.4
18.1
14.3
17.5
EE
1.6
2.0
1.5
1.3
FDN
53.3
52.8
52.6
46.5
FDA
23.8
23.4
17.7
15.6
Hemicellulose
29.5
29.4
34.9
30.9
Cellulose
16.3
14.5
11.9
11.6
Lignin
7.4
8.8
5.8
3.9
DIVOM
53.7
47.6
59.8
59.4
ME (Mcal/kgDM)
4.7
4.4
4.7
4.6
Total phenolic compounds (CFT) were determined according to the methods proposed by
For the
Approximately 1 g of each experimental treatment was placed in ANKOM glass modules (ANKOM Technologies, USA), equipped with a triplicate wireless pressure transducer. The fermentations were carried out according to what was proposed by the manufacturer (
Where GP = gas production at time t (ml_); A = maximum gas production (ml_); kd=gas production constant (h'1); and L=latency time before gas production begins (h). Additionally, for the measurements of the proportions of methane and CO2, the pressure relief valve of the modules was opened for 2 s, and the released gas was led through a tube to a portable gas analyzer, according to the procedure proposed by the manufacturer (GEM™5000, LANDTEC, USA) and adapted by
Metabolizable energy (ME) was estimated according to the equation proposed by
Where ME=metabolizable energy (MJ/kg DM); GP24=gas production after 24 h of incubation (ml_); PC=crude protein (% DM); EE = ethereal extract (% DM).
The experimental data obtained was analyzed according to a completely randomized design, using the GLM procedure of the
The fermentative patterns of the experimental treatments are presented in
Different letters in the same row indicate significant difference (p <0.05). SEM: Standard Error of the difference between means; N-NH3 = Ammoniacal nitrogen concentration after 24 hours of
Treatments
TI
T2
T3
T4
EEM
PH
6.9 ±0.01
7.0 ±0.04
6.9 ±0.01
6.9 ±0.01
0.05
N-NH3 (mg/dL)
13.6 ± 0.62
10.0 ± 0.17
9.7 ± 0.04
11.1 ± 0.22
0.34
AGVT (mM)
78.7 ± 1.32
78.7 ± 2.04
132.9 ± 6.39
76.3 ± 1.88
1.03
Acetic (% AGVT)
46.8 ± 0.39
46.4 ± 0.77
57.0 ± 1.28
45.1 ± 0.65
0.84
Propionic (% AGVT)
32.7± 0.32
33.2 ± 0.51
25.1 ± 1.05
34.0 ± 0.46
0.64
Butyric (% AGVT)
15.0± 0.02
14.9 ± 0.15
12.4 ±0.15
15.4 ± 0.07
0.11
Acetate:Propionate
1.4 ± 0.02
1.4 ± 0.4
2.2 ± 0.14
1.3 ± 0.03
0.08
CFT (mgEAG/gDM)
14.1 ±0.43
77.1±1.04
20.9 ± 0.25
20.1 ± 0.43
0.61
TC (mgEC/gDM)
1.55 ± 0.03
20.4 ± 0.17
0.90 ± 0.07
0.50 ± 0.08
0.10
The highest concentrations of total volatile fatty acids (AGVT), as well as acetic acid, occurred in T3. In contrast, butyric and propionic acid concentrations were lower at T3. However, when calculating the molar concentration of each volatile fatty acid, the amounts of acetate, propionate and butyrate are higher in T3 than in the other treatments. These changes in the concentration of AGV may be related to the increase in the carbohydrate content, such as hemicellulose; due to the addition of fresh OFI to the ration. In this regard,
As can be in
This study found the same effect. In this regard, attribute the high CFT contents with the inclusion of OFI to other phenolic compounds other than TC, as stated by
The parameters of the kinetics of gas production are presented in
Different letters in the same row indicate significant difference (p <0.05). SEM: Standard Error of the difference between means; A=maximum gas production (mL/g DM); kd = Constant rate of gas production (%/h); L=Latency phase (h). TI: 50% alfalfa + 50% concéntrate; T2: 20% alfalfa + 30% leucaena + 50% concéntrate; T3: 20% alfalfa + 30% prickly pear + 50% concéntrate; T4: 20% alfalfa + 30% fermented prickly pear + 50% concéntrate.
Treatments
TI
T2
T3
T4
SEM
A (mL/g DM)
155.4 ± 1.78
162.9 ± 9.06
142.6 ± 0.14
138.4 ±3.14
1.65
k
0.1 ±0.02
0.1 ±0.01
0.1 ±0.01
0.1 ±0.01
0.05
L(h)
2.0 ± 0.15
1.6 ± 0.14
2.3 ± 0.01
2.4 ± 0.04
0.10
PG24h(mL/gDM)
123.7 ±6.30
111.2 ±0.22
122.0 ±0.56
120.0 ± 1.01
1.31
CH4(mL/gDM)
15.0 ± 0.65
11.1 ±0.08
13.1 ±0.27
12.9 ± 0.07
0.35
C02 (mL/gDM)
102.8 ± 3.85
90.5 ± 0.39
98.9 ± 2.32
93.7 ± 0.24
1.22
C02:CH4
6.8 ± 0.04
8.1 ± 0.09
7.5 ± 0.02
7.2 ± 0.06
0.05
On the other hand, gas production at 24h did not show changes between treatments (P> 0.05). However, reductions of 26 and 14% in methane production were observed with the inclusion of LL and OFI in T2 and T3, respectively; of which T2 registered the lowest methane production (P <0.05). Reductions in methane production can be attributed to the presence of secondary metabolites in the ration. In this sense, the highest concentrations of CFT and TC occurred in T2. These results agree with those reported by
On the other hand, the lowest CO2 production was registered in T2, compared to TI (P <0.05). In contrast, the highest CO2: CH4 ratio was found in T2 compared to TI. These results are consistent with the presence of condensed tannins; plant CT scans reduce rumen methanogenesis by inhibiting methanogens (
Likewise, the high values in the CO2: CH4 ratio in TI indicate that at some point in the metabolic pathway, metanogenesis is being inhibited, since there is more volume of CO2 present, which is not synthesized to methane.
The ruminal synthesis of methane involves the successive reduction of CO2 to methane, through different levels of formyl, methylene and methyl, and its reaction with the coenzymes, among them M Coenzyme in the last step of the synthesis (
These results indicate that the substitution of alfalfa by
Code:2020-14.