ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

Efecto de un alimento complejo catalítico en el ph, el amoniaco ruminal y la desaparición in situ de la materia seca en cuatro pastos

D.C. Puga¹, M.A. Galina², F. Pérez-Gil³, J. Rosado¹ y J.C. Murillo^1
1Posgrado Interinstitucional en Ciencias Pecuarias, FMVZ, CUIDA Universidad de Colima
²Facultad de Estudios Superiores de Cuautitlán, UNAM, México
³Instituto Nacional de la Nutrición"Salvador Zubirán". Departamento de Nutrición Animal AP 22 Colima, Colima, México CP 28000

RESUMEN

Noventa toros de 203 kg (±37) engordados con Cynodon nlemfuensis, Cynodon dactylon, Panicum maximum y Brachiaria brizantha se distribuyeron en dos grupos: el primero (n=48) en pastoreo suplementado con 2 kg/día de una mezcla de alimento complejo catalítico (ACC) compuesto por melaza (16 %); urea (5 %); harinolina (16 %); pulidura de arroz (12 %); maíz (16 %); pollinaza (10 %); harina de pescado (4 %); sebo (8 %); sal (1 %); cal (3 %); cemento (4); sales minerales para rumiantes (1 %) y sulfato de amonio (1 %). El segundo grupo lo integraron 42 animales alimentados con 3 kg/día de concentrado bovino balanceado (CB) elaborado con 40 % de salvado de trigo; 5 % de harina de pescado; 25 % harinolina; 30 % de maíz y 1,5 % de sales minerales. La ganancia diaria de peso promedio fue de 1,080 y 1,093 kg/día con el ACC y el CB, respectivamente, sin diferencia significativa. En la tasa de desaparición de los forrajes se observaron diferencias significativas entre los tratamientos (P>0,01); en todos los casos se obtuvo un menor tiempo medio de desaparición de la MS para las mezclas de pastos con ACC, particularmente en el caso del zacate estrella, la guinea y el insurgente; mientras que con la bermuda tanto el ACC como el CB mostraron tiempos similares de desaparición. En cuanto al pH, aunque no existieron diferencias significativas, ambas observaciones iniciaron con un valor ligeramente ácido; sin embargo, el efecto del CB provocó una disminución hasta 6,1 a las 6 horas, para regresar posteriormente a la normalidad, mientras que el ACC se mantuvo con un valor de alrededor de 6,5. La cinética del amoniaco en ambos tratamientos registró concentraciones superiores a los 50 mg/L de líquido ruminal; sin embargo, 4 horas después de la ingestión se disminuyó en el CB el amoniaco a 41 mg/L. Los resultados mostraron que la utilización de forrajes con un manejo integral y una suplementación mínima, permitió una factibilidad productiva y económicamente rentable.

Palabras clave: Amoniaco, degradación, gramíneas.

ABSTRACT

Ninety bulls of 203 kg (±37) fattened with Cynodon nlemfuensis, Cynodon dactylon, Panicum maximum and Brachiaria brizantha were distributed in two groups: the first one (n=48) under grazing conditions, supplemented with 2 kg/day of a mixture of catalytic complex feed (CCF), composed by molasses (16 %); urea (5 %); harinolina (16 %); rice polishing (12 %); corn (16 %); poultry dung (10 %); fish meal (4 %); tallow (8 %); salt (1 %); lime (3 %); cement (4 %); mineral salts for ruminants (1 %) and ammonium sulphate (1 %). The second group included 42 animals, fed with 3 kg/day of balanced bovine concentrate (BC), elaborated with 40 % of wheat bran; 5 % of fish meal; 25 % of harinolina; 30 % of corn and 1,5 % of minearl salts. Daily gain of average weight was 1,080 and 1,093 kg/day with CCF and BC, respectively, with no significant difference. There were significant differences among the treatments (P>0,01), regarding the rate of forage disappearance. In all cases, a lower average disappearance time of DM was obtained for the mixtures of pastures with CCF, particularly with C. nlemfuensis, P. maximum and B. brizantha, while CCF and BC showed similar disappearance times with C. dactylon. Regarding pH, although there were no significant differences both observations started with a slightly acid value; nevertheless the effect of BC caused a decrease up to 6,1 at 6 hours, to return lately to normality, while CCF kept with a value of around 6,5. The kinetics of ammonia in both treatments registered concentrations higher than 50 mg/L of ruminal liquid; nevertheless, 4 hours after intake ammonia decreased in BC to 41 mg/L. The results showed that the use of forages with an integral management and minimum supplementation permitted a productive and cost-efficient feasibility.

Key words: Ammonia, degradation, grasses.

INTRODUCCIÓN

Los alimentos altos en fibra y bajos en proteína, acompañados de los residuos de cosechas, son los forrajes de mayor abundancia para los rumiantes en los trópicos (Preston, 1995; Fernández, 1996). En trabajos previos se han obtenido mejoras en las tasas de producción cuando estos forrajes han sido suplementados adecuadamente, lo que favorece una eficiente fermentación ruminal con un aporte de nutrientes esenciales hacia el intestino delgado (Preston y Leng, 1984; 1987; Preston, 1995; Galina, Pineda, Rosado, Aguilar, Puga, Rubio y Murillo, 1997). Investigaciones previas buscaron optimizar la relación simbiótica entre los microorganismos ruminales y el animal huésped (Ørskov, 1994). Un incremento en la población microbiana celulolítica, particularmente las especies Fibrobacter succino-genes, Ruminococcus flavefaciens y R. albus, puede tener dos funciones: por un lado aumentar la energía de la dieta accesible al rumiante, lo que incrementa la digestibilidad de los forrajes ricos en fibra y permite un aporte superior que el señalado en la tablas convencionales de alimentos (INRA, 1988; Palma, Topete y Galina, 1992; Martín, 1994; Ørskov, 1994; Russell y Wilson, 1996; Fondevila y Dehority, 1996); y por el otro incrementar el flujo ruminal, lo que produce un aumento en la cantidad de nutrientes debido a un mayor volumen de materia seca ingerida, que permite un consumo voluntario aparente superior. Para lograr una mayor eficiencia fermentativa microbiana se ha recomendado la presencia constante de una base nitrogenada como urea, pollinaza, sulfato de amonio o cualquier fuente de nitrógeno no proteico (Leng, 1990; Preston, 1995; Zinn, Barajas, Montaño y Sean, 1996), en combinaciones que pueden tener concentraciones importantes de urea (Valdés y Castillo, 1993), acompañada de carbohidratos fácilmente fermentables como la melaza (Sánchez y Preston, 1980; Preston, 1995; Russell y Wilson, 1996; Valdés, Molina y Castillo, 1996). Otros elementos que complementan la óptima fermentación microbiana son el azufre y el fósforo, además de álcalis que modifiquen el pH hacia la neutralidad (cal) unidos a sustancias buffer como el cemento (Ward, Old, Greathouse y Coveny, 1979; Wheeler, Noller y White, 1981a; 1981b; Russell y Wilson, 1996). La productividad se puede complementar con proteína de sobrepaso, carbohidratos de baja degradabilidad (almidón) que escapen a la fermentación ruminal, grasa animal que aporte un incremento energético por kg de MS, además de ácidos grasos de cadena larga que aumenten el NADPH (Gusnet y Demarne, 1978; Leng, 1990). Con la mezcla de ellos se incrementa la absorción de nutrientes, así como la productividad hasta 10 veces más que aquella obtenida por métodos convencionales (Leng, 1990).
Con anterioridad se han realizado estudios sobre los efectos individuales de cada uno de los elementos utilizados en la propuesta; sin embargo, pocas investigaciones han medido los efectos ruminales de una mezcla compleja catalítica (Galina et al., 1997), por lo que el objetivo del presente trabajo fue estudiar los efectos ruminales y la productividad cuando se emplea un alimento complejo catalítico (ACC).

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se realizó en el Rancho de Fomento Agropecuario "Buenos Aires"ubicado en el km 6½ sobre la carretera Colima-Coquimatlán, 19°12' de latitud norte y 103° 49´ de longitud oeste a una altitud de 390 msnm. El clima es Awo, con lluvias a partir de finales de mayo hasta septiembre, seguidas por una época de seca que puede ser de hasta 8 ó 9 meses con una precipitación de 800 a 900 mm al año y una temperatura media anual de 25°C (García, 1973).
Animales y dietas. Noventa toros mezclas de Cebú de 203 kg (±37) fueron engordados con zacate estrella (Cynodon nlemfuensis), bermuda (Cynodon dactylon), guinea (Panicum maximum) e insurgente (Brachiaria brizantha). Se formaron dos grupos, el primero experimental (n=48) en pastoreo suplementado con 2 kg/día de una mezcla de melaza (16 %); urea (5 %); harinolina (16 %); pulidura de arroz (12 %); maíz (16 %); pollinaza (10 %); harina de pescado (4 %); sebo de res (8 %); sal (1 %); cal (3 %); cemento (4 %); sales minerales para rumiantes (1 %) y sulfato de amonio (1 %), el cual fue denominado alimento complejo catalítico (ACC). Se utilizaron 42 animales como control alimen-tados con 3 kg/día de un concentrado elaborado con 40 % de salvado de trigo; 5 % de harina de pescado; 25 % de harinolina; 30 % de maíz y 1,5 % de sales minerales, denominado concentrado bovino balanceado (CB). Los grupos se separaron por cerca eléctrica y cada grupo contó con un torete fistulado. Se pastorearon en 15,8 ha y se colocaron bebederos y comederos portátiles bajo el sistema de pastoreo intensivo tecnificado móvil descrito con anterioridad para pequeños rumiantes (Puga, 1998). Se utilizaron períodos de ocupación de un día, con descanso variable de acuerdo con la respuesta vegetal, que en promedio fue de 45 días (±6). La carga animal varió de 1,59 a 2,85 UA/ha y la instantánea de 66,4 a 118,6 UA/ha. Se registró el peso quincenal de los animales con ayuda de una báscula electrónica portátil.
Por otra parte, se realizaron estudios comparativos de balance de nutrientes con las sugerencias francesas (INRA,1988) y cubanas (Martín, 1994), que se correlacionaron con los resultados en fibra, energía metabolizable y proteína digestible, obte-nidos de los exámenes químicos proximales de los alimentos de acuerdo con la metodología del balance alimentario retrospectivo de Menchaca, Ruiz, García-Trujillo, Geerken, Larduet y Jordan (1988). En relación con la MS aparentemente consumida se calculó un consumo de forraje:suplemento de 70:30 para la dieta CB y 80:20 para la dieta ACC. En cada grupo se evaluaron los parámetros de fermentación ruminal en un novillo fistulado con cánulas fijas, el cual recibió un manejo y suplementación similar al resto de los animales (Hecker, 1974).
Desaparición in situ de la MS, pH y N-NH_3. Se realizó la prueba de desaparición in situ de la materia seca según la técnica de Mehrez y Ørskov (1977) y Kempton (1980) con ocho tratamientos; los cuatro primeros fueron una mezcla de 20 % del ACC y 80 % de zacate estrella, bermuda, guinea e insurgente, respectivamente; en los cuatro restantes se adicionó 30 % del CB con 70 % de cada uno de los zacates anteriores; las mezclas fueron homogeneizadas a un tamaño de partícula de 1 mm. Cada tratamiento fue colocado dentro de bolsas de nailon de 25 x 10 cm, con bordes redondeados y una porosidad promedio de 1 200 orificios/cm²; la incubación se realizó por cuadruplicado en períodos de 0; 9; 12; 24; 36; 48 y 72 horas para cada tratamiento. Después de retirar las bolsas del rumen fueron lavadas con una máquina hasta obtener un líquido de enjuague claro y transparente, posteriormente los residuos alimenticios se analizaron para determinar la cinética de desaparición in situ de la materia seca en cada tratamiento. Los valores se fijaron en la ecuación propuesta por Ørskov y McDonald (1979):
donde:

P es la degradabilidad a un tiempo t
a es el intercepto al tiempo cero
b es la fracción potencialmente degradable
c es el nivel de degradación de b
e son los exponentes

Para calcular la cinética de desaparición in situ de la materia seca se gráfico el logaritmo natural del residuo y se obtuvo la pendiente de la ecuación de la recta para calcular el tiempo medio de degradación de acuerdo con la ecuación de Faichney (1975):
donde:

t½ es el tiempo medio
ln2 es (0,693)
k es la constante de desaparición (pendiente de la recta)

Se determinó la cinética ruminal de pH y amoniaco (N-NH₃); el monitoreo de pH se realizó por potenciometría (Bateman, 1970), utilizando un medidor portátil (Orion 250-A), el N-NH₃ se cuantificó con un electrodo de ión selectivo para amoniaco (Orion 95-12). Las muestras de líquido ruminal fueron congeladas, previa adición de HCl 0.1 N para evitar la pérdida de amoniaco.
Análisis químicos. Los análisis de laboratorio se llevaron a cabo en la Subdirección de Nutrición Animal del Instituto Nacional de la Nutrición "Salvador Zubirán". La evaluación química de los forrajes y suplementos se realizó mediante el análisis químico proximal de acuerdo con los métodos propuestos por el AOAC (1995); la determinación de las fracciones de fibra se hizo según la metodología propuesta por Van Soest (1963; 1967) y Goering y Van Soest (1970); la energía bruta se determinó por bomba calorimétrica.
Análisis de balanceo retrospectivo. Se realizaron balances quincenales con la metodología y los requerimientos sugeridos por el INRA francés para bovinos de engorde (1988), y se estimó la energía metabolizable y la proteína digestible para cada animal, comparada con la aparentemente aportada por los alimentos ingeridos de acuerdo con la metodología detallada con anterioridad (Menchaca et al., 1988; Puga, 1998).
Análisis estadísticos. Los resultados se analizaron mediante el paquete estadístico SAS. La ganancia diaria de peso se evaluó bajo un diseño completamente al azar, a un nivel de significación de P>0,05, mediante regresión y ANOVA. Para los resultados en la desaparición in situ de la MS se empleó un diseño completamente al azar con un arreglo factorial 2 x 5; las diferencias entre medias se analizaron mediante la prueba de Tukey a un nivel de significación de P>0,05; el modelo para el diseño factorial fue:
Y_ijk = u + A_i + B_j + (AB)_ij + E_ijk
Y_ijk = Variable de respuesta a la desapa-rición in situ de la MS
u = Media general
A_i = Efecto del factor A al nivel i (1,2 tipo de suplemento)
B_j = Efecto del factor B al nivel j (1, 2, ... 4 tipos de zacate)
(AB)_ij = Efecto de la interacción de AB al nivel i,j
E_ijk = Error aleatorio

Para las variables de pH y amoniaco se realizó un análisis de medias repetidas por medio del paquete estadístico SAS (1985).

RESULTADOS

Las variaciones del pH en el líquido ruminal (fig. 1) no mostraron diferencia significativa. Ambas observaciones iniciaron con un valor ligeramente ácido; sin embargo, con el CB hubo una disminución hasta 6,1 a las 6 horas, para regresar posteriormente a la normalidad; mientras que con el ACC se mantuvo una tendencia superior, alrededor de 6,5, aunque como promedio tenía una mayor acidez al inicio de la observación.
En la tabla 1 se observa la cinética del amoniaco en el líquido ruminal; en ambos tratamientos se reportaron concentraciones superiores a los 50 mg de amoniaco/L; sin embargo, 4 horas después de la ingestión se disminuyó el amoniaco a 41 mg/L con la suplementación del CB.

En la figura 2 se agrupan los resultados del tiempo medio de desaparición in situ de la materia seca, en el que se observaron diferencias significativas entre ACC y CB en los cuatro tratamientos (P>0,05). Se observó diferencia significativa en la materia seca a favor de la bermuda comparada con los tratamientos de estrella, guinea e insurgente (P>0,05).

En las tablas 3 y 4 se resumen los resultados comparativos entre los requerimientos de los animales para el estado corporal y la ganancia de peso, de acuerdo con las sugerencias de Martín (1994), con los aportes según los análisis químicos proximales de los forrajes de la dieta. El ACC sustituyó en 2 kg de MS al pasto; mientras que con el CB la tasa de sustitución en la dieta fue de 3 kg. Se observa en esta tabla que mientras que con el CB las necesidades de energía y proteína se cubrieron aparentemente, con el ACC existió una deficiencia de energía de 5,92 Mcal entre las 21,93 requeridas y las 16,01 ofertadas.
En la tabla 5 se resumen los resultados de los análisis químicos proximales de los alimentos utilizados.

DISCUSIÓN

Los resultados no mostraron diferencias significativas en la ganancia de peso entre los animales suplementados con el ACC o el CB, no obstante a que el primero no aportó aparentemente los requerimientos, mientras que el CB sí los ofertó, como se muestra en las tablas 3 y 4 (Menchaca et al., 1988; Martín, 1994).
La energía y la proteína faltante fue suplementada por el CB en uno de los tratamientos; mientras que en el caso del ACC los resultados probablemente se deban a una mayor expresión de energía de los zacates, que se comportaron como forrajes de al menos 2,5 Mcal de EM/kg de MS; alternativamente si se ofertaran zacates de 2,2 Mcal de EM, sería necesario un aumento en el consumo cercano a los 150 g/kg de PM, superior a los 100 g/kg de PM sugerido por el INRA (1988) para toros en crecimiento. Otra explicación alternativa sería una combinación entre los dos factores discutidos. El fenómeno puede ser explicado por la corrección del desbalance de nutrientes de los zacates al proveer NNP en forma de urea (Boniface, Murray y Hogan, 1986; Valdés y Castillo, 1993) y amoniaco a las bacterias ruminales (Silva, Greenhalgh y Ærskov, 1989; Leng, 1990) que degradan una mayor cantidad de paredes de los pastos tropicales (Galina et al., 1997).
El aumento aparente del CVA de pastos en los animales tratados con ACC, comparados con los suplementados con CB (tablas 3 y 4), se debió probablemente a una mayor degradación por las bacterias celulolíticas (Leng, 1990; Blummel y Ørskov, 1993; Preston, 1995; Fondevila y Dehority, 1996).
El azufre y el fósforo fueron adicionados tanto por la melaza y la pollinaza como por una complementación mineral balanceada (Kunju, 1986; Galina y Aguilar, 1995). Aunque no se alcanzaron en este engorde niveles de amoniaco altos, de 100 mg/L (Leng, 1990), los obtenidos tanto por el ACC como en la premezcla del CB fueron suficientes para mantener un concentración estable en el tiempo (8-12 horas) de al menos 50 mg/L, lo que permitió una constante población bacteriana, con excepción de 4 horas después de suplementar el CB debido a la variación de nutrientes para este elemento.
Estas concentraciones dependen del pH ruminal (Smith, 1984). El pH es consistentemente alto (6,5-7,0) cuando no se provee de concentrado a los forrajes de baja degradabilidad. Al disminuir el pH con la adición de concentrados el nivel de amoniaco es menor, como fue discutido por Boniface et al. (1986). En el presente trabajo con el CB se mantuvo un pH ligeramente ácido, que disminuyó hasta cerca de 6,0 durante las primeras horas de ingestión; por otro lado, el ACC permitió mantener todo el tiempo un pH superior a 6,5, ambiente ruminal favorable para la acción bacteriana celulolítica, lo que permite explicar una mayor degradación de las paredes celulares con un aumento en la tasa de desaparición, que se manifiesta en un mayor volumen de pasto ingerido. Sudana y Leng (1986) probaron la importancia de mantener niveles continuos de amoniaco ruminal.
En el presente ensayo las mezclas de melazaurea y salurea permitieron un consumo del ACC de 8 horas, mientras que el CB se ingirió totalmente en 30 minutos de la oferta. Probablemente el ACC, como lo discutieron Zinn et al. (1996), provea aminoácidos claves en la pollinaza (lisina, isoleucina y triptófano) con una mezcla adecuada de sales minerales (Ørskov, 1994; Galina y Aguilar, 1995; Galina et al., 1997), lo cual posibilita la formación de porcentajes significativos de proteína bacteriana que pasa al intestino. Como se observa en la figura 1, la presencia de un pH ruminal alcalino en el ACC se debió probablemente al efecto de la cal y el cemento, que favorecen una mayor estabilidad del ambiente ruminal óptimo para un mejor desarrollo de las bacterias celulolíticas (Wheeler, 1979; Noller et al., 1980; 1981a; 1981b).
La proteína de escape de la harinolina, la harina de pescado y la pulidura de arroz, además de la proteína bacteriana formada a partir del nitrógeno no proteico de la urea y el sulfato de amonio, permiten explicar los resultados de crecimiento observados en el presente trabajo al emplear estos pastos tropicales con el ACC; por otro lado, con el CB el total de proteína bruta aportada fue superior a los requerimientos sugeridos para esa tasa de crecimiento (Leng, 1990; Fernández, 1996). Finalmente, los resul-tados de la presente observación son también el producto de la utilización de los ácidos grasos de cadena larga del sebo como fuentes de NADPH aceptadoras de electrones, además de proveer una concentración adicional de energía metabolizable a nivel del intestino.

CONCLUSIONES

La utilización de dietas para rumiantes se puede mejorar en varios aspectos. La digestibilidad y el consumo se pueden incrementar aparentemente cuando se mantiene el pH ruminal y se aumenta la población de bacterias a través de la suplementación de aminoácidos esenciales, NNP, azufre y fósforo. Alimentar selectivamente a las bacterias ruminales con aminoácidos, azufre y fósforo mejora el uso de la celulosa. La proteína de sobrepaso, los carbohidratos glicogénicos y los ácidos grasos de cadena larga son los otros nutrimentos claves para explicar los resultados. La utilización de forrajes regionales permitió una factibilidad económica rentable de la propuesta.

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Recibido el 1 de octubre de 1999
Aceptado el 14 de octubre del 2000