ARTÍCULOS PRIMARIOS

 

Composición química y digestibilidad aparente de tubérculos de taro procesados por fermentación en estado sólido (FES) en cerdos de crecimiento

Chemical composition and apparent digestibility of taro tubers processed by solidstate fermentation (SSF) in growing pigs

 

Willan Caicedo^1,2,3, Carlos Moya¹, Andrea Tapuy¹, María Caicedo², Manuel Perez¹

1 Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad Estatal Amazónica, Puyo, Pastaza, Ecuador

2 Granja Agropecuaria Caicedo, Puyo, Pastaza, Ecuador

3 E-mail: orlando.caicedo@yahoo.es

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RESUMEN

Se determinó la composición química y digestibilidad aparente de nutrientes del fermentado sólido (FES) de tubérculos de taro (Colocasia esculenta (L) Schott) de desecho inoculados con yogur natural en cerdos de crecimiento. Se determinó la materia seca (MS), materia orgánica (MO), proteína bruta (PB), fibra bruta (FB), cenizas, extracto etéreo (EE), extractos libres de nitrógeno (ELN) y energía bruta (EB). Para el estudio de digestibilidad aparente de la MS, MO, PB, FB, ELN y EB se utilizaron 12 cerdos castrados Landrace x Duroc x Pietrain de 25 ± 2 kg distribuidos en tres grupos con cuatro animales cada uno y alimentados con dietas con 0, 10 y 20% de inclusión de FES (T0, T10 y T20, respectivamente). El FES presentó alto contenido de MS (83.33%), MO (93.77%), PB (13.95%), ELN (72.78%) y EB (4162.13 kcal kg MS-1) y bajos niveles de EE (1.50%), FB (5.54%) y cenizas (6.23%). Los mayores coeficientes de digestibilidad de la MS (91.37%), MO (96.36%), PB (87.81%) y FB (54.75%) se obtuvieron en la dieta T20 (p<0.05). No hubo diferencias significativas para la digestibilidad del ELN y EB. En conclusión, los tubérculos de taro procesados por FES e incorporados en la dieta de cerdos en crecimiento al 10 y 20% no afectaron negativamente la digestibilidad aparente de la MS, MO, PB, FB, ELN y EB, lo que garantiza un alimento de adecuadas características nutricionales para los cerdos.

Palabras clave: aprovechamiento de nutrientes; alimentación porcina; fermentado sólido; tubérculos de taro

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ABSTRACT

The chemical composition and apparent digestibility of nutrients of the solid-state fermentation (SSF) of waste taro tubers (Colocasia esculenta (L) Schott) inoculated with natural yogurt fed to growing pigs was determined. Dry matter (DM), organic matter (OM), crude protein (CP), crude fibre (CF), ash, ether extract (EE), nitrogen-free extracts (NFE) and gross energy (GE) were determined. For the study of apparent digestibility of the MS, MO, CP, CF, NFE and GE, 12 castrated Landrace x Duroc x Pietrain male pigs of 25 ± 2 kg were used, distributed in three groups with four animals each and fed with diets containing 0, 10, and 20% of SSF (T0, T10 and T20, respectively). The SSF presented high content of DM (83.33%), OM (93.77%), CP (13.95%), NFE (72.78%) and GE (4162.13 kcal kg MS-1) and low levels of EE (1.50%), CF (5.54%) and ashes (6.23%). The highest digestibility coefficients of the DM (91.37%), OM (96.36%), CP (87.81%) and CF (54.75%) were obtained in the T20 diet (p<0.05). There were no significant differences for NFE and GE digestibility. In conclusion, taro tubers processed by SSF and incorporated into the diet of growing pigs at 10 and 20% did not negatively affect the apparent digestibility of DM, OM, CP, CF, NFE and GE, which guarantees a food of adequate nutritional characteristics for pigs.

Key words: utilization of nutrients; swine feeding; fermented solid; taro tubers

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INTRODUCCIÓN

El alto consumo de maíz y soya para alimento humano y animal incrementa el costo de estas materias primas. Este entorno obliga a la búsqueda de fuentes alternativas para la alimentación de cerdos (Caicedo et al., 2016). En Ecuador, debido a su gran biodiversidad por sus zonas climáticas, se dispone de una gran cantidad de alimentos alternativos de origen vegetal que se pueden utilizar para la alimentación porcina, entre estos los tubérculos de rechazo de taro (Colocasia esculenta (L) Schott).

La mayor producción de taro se presenta en la provincia de Pastaza, con una superficie aproximada de 5000 ha (Caicedo, 2015). Esta labranza es considerada un cultivo tradicional de importancia para la sobrevivencia de los pequeños agricultores, con rendimientos de hasta 38 t/ha. De estos, el 60% se utiliza para el mercado de exportación y consumo interno, y el 40% restante constituyen subproductos de tubérculos que no cumplen con los estándares de forma y tamaño que establece el mercado para consumo humano. Estos tubérculos constituyen una buena fuente de carbohidratos de menor costo en relación con cereales y otros tipos de raíces y tubérculos (Krishnapriya y Suganthi, 2017).

Los tubérculos de taro en estado natural presentan un contenido apreciable de metabolitos secundarios (Muñoz-Cuervo et al., 2016) que pueden afectar el desarrollo óptimo de los cerdos, por lo que es necesario realizar métodos de procesamiento como la fermentación en estado sólido (FES) para mejorar su valor nutritivo (Borras-Sandoval et al., 2014) y obtener un mejor aprovechamiento de los nutrientes para la alimentación de cerdos en crecimiento.

Para valorar el aprovechamiento de nutrientes, se puede utilizar el método de colecta total de heces conocido como método directo. Este método implica el registro exacto del consumo de alimento y de las heces. Por otro lado, la digestibilidad de un alimento se puede ver afectado por la edad y raza del animal, y el contenido de fibra y metabolitos secundarios de la planta, entre otros (Mariscal-Landín y Ramírez, 2017). El objetivo de este estudio fue determinar la composición química y digestibilidad aparente de nutrientes del fermentado sólido FES de tubérculos de taro (Colocasia esculenta (L) Schott) en cerdos de crecimiento.

MATERIALES Y MÉTODOS

Ubicación

El estudio se realizó en las instalaciones de la Universidad Estatal Amazónica y en la «Granja Agropecuaria Caicedo» ubicadas en el cantón Pastaza, provincia Pastaza, Ecuador. La zona tiene un clima semicálido o subtropical húmedo, con precipitaciones entre 4000 y 4500 mm anuales, altitud de 900 msnm, con humedad relativa media de 87% y temperatura mínima y máxima promedio de 20 y 28 ºC (INAMHI, 2014).

FES de Tubérculos de Taro

La preparación del fermentado en estado sólido (FES) se realizó con tubérculos de desecho que por su apariencia física no cumplían las exigencias que establece el mercado para consumo humano. Los tubérculos se obtuvieron en la parroquia rural Teniente Hugo Ortiz, comunidad Allishungo. Se enjuagaron, escurrieron y molieron en forma fresca en un molino mixto provisto de cuchillas y criba de 1 cm para partículas de tamaño uniforme. La molienda fue colocada sobre un plástico en un piso de concreto bajo cobertizo por 72 horas para reducir el contenido de humedad. Luego del presecado, el material se inoculó con 2% de yogur natural y se distribuyó en bolsas plásticas selladas no herméticas por 72 horas bajo sombra a temperatura ambiente de 22 oC (Borras-Sandoval et al., 2015).

Animales e Instalaciones

La investigación se desarrolló de acuerdo con las Directivas para Bienestar Animal de la República de Ecuador (AGROCALIDAD, 2017) y el protocolo experimental según Sakomura y Rostagno (2007). Se utilizaron 12 cerdos castrados, cruces de Landrace x Duroc x Pietrain, con un peso medio inicial de 25 ± 2 kg. Se trabajó con cuatro cerdos por tratamiento, donde cada cerdo constituyó una unidad experimental. Los animales se alojaron en jaulas metabólicas individuales de 1.0 x 0.40 m provistas de un comedero tipo tolva y un bebedero tipo chupón, ubicadas en un establo con paredes exteriores de 1.4 m de altura y piso de concreto. La temperatura ambiente promedio en la nave fue de 28 °C.

Alimentación

Se consideró 0, 10 y 20% de inclusión de FES de tubérculos de taro en la dieta, formando los tratamientos T0, T10 y T20, respectivamente. Las dietas fueron formuladas de acuerdo con las recomendaciones de la NRC (2012) (Cuadro 1). Se ajustó el consumo de alimento a razón de 0.10 kg (kg/MS) PV0.75 d-1. El alimento se suministró dos veces al día: 08:00 y 15:00 horas, dividido en partes iguales. El agua de bebida estuvo disponible a voluntad.

Recolección de Muestras

El experimento duro 12 días. Se tuvo una fase de adaptación a las dietas de siete días y la otra fase de cinco días fue para la colección de las heces. Estas se recolectaron por el método de colecta total (Caicedo et al., 2017). Las heces de cada día fueron pesadas y luego se tomaron muestras representativas de 100 g, que se almacenaron en congelación (-20 ºC) (Ly et al., 2009). Para determinar la digestibilidad de cada nutriente en la dieta se utilizó la siguiente expresión: Digestibilidad del nutriente (%) = (Nutriente consumido Nutriente excretado / Nutriente consumido) * 100.

Análisis Químico

Se hizo en el laboratorio de química de la Universidad Estatal Amazónica. En las muestras del alimento y excretas se determinó la materia seca (MS), fibra bruta (FB), cenizas, proteína bruta (PB), extracto etéreo (EE) y extractos libres de nitrógeno (ELN), según los procedimientos de AOAC (2005). Se consideró que el contenido de materia orgánica (MO) fue el resultado de restar el porcentaje de cenizas de 100. La energía bruta (EB) se determinó con una bomba calorimétrica adiabática Parr modelo 1241.

Diseño Experimental

En el análisis de los datos de composición química (MS, MO, PB, FB, EE, cenizas, ELN y EB) se utilizó estadística descriptiva y se determinó la media y desviación estándar. Las medias de la digestibilidad aparente de la MS, MO, PB, FB, EE, ELN y EB se contrastaron mediante análisis de varianza y la comparación de medias para los casos en que se encontraron diferencias significativas (p<0.05) se hizo mediante la prueba de Duncan. Los análisis fueron realizados con el programa estadístico Infostat (Di Rienzo et al., 2012).

RESULTADOS

El FES de tubérculos de taro presentó alto contenido de MS (83.33%), MO (93.77%), PB (13.95%) ELN (72.78%,) y EB (4162.13 kcal kg MS-1) y bajos niveles de EE (1.50%), FB (5.54%) y cenizas (6.23%) (Cuadro 2).

Las raciones fueron consumidas con normalidad y no se presentaron problemas de rechazo. El consumo se estableció en 1.50 kg de MS d-1 el día 7 de la fase de adaptación. Los coeficientes de digestibilidad aparente de la MS, MO, PB, FB, EE, ELN y EB en dietas que incluían FES de tubérculos de taro en la dieta de cerdos en crecimiento fueron altos (Cuadro 3). Los mayores coeficientes de digestibilidad de la MS, MO y FB se obtuvieron en T20, seguido por T10 y T0. Con relación a la PB, el mejor aprovechamiento fue presentado por T10 y T20, siendo significativamente diferentes con T0. Por otra parte, no hubo diferencia significativa en la digestibilidad del ELN y EB entre tratamientos.

DISCUSIÓN

Composición Química

En los tubérculos de taro procesados por FES se evidenció un contenido alto de MS (83.33%) y MO (93.77%) debido al proceso de presecado de los tubérculos realizado antes de la inoculación con yogur y a su gran disponibilidad de materia orgánica. En estado natural, los tubérculos de taro tienen bajo tenor de materia seca (27.5%) (Caicedo, 2015). El mayor contenido de MS es beneficioso desde el punto de vista de la conservación del producto, pues un alto nivel de humedad perjudica el almacenamiento de los alimentos por tiempo prolongado y provoca el crecimiento de microorganismos descomponedores, entre los que se destacan los mohos (Cladosporium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria) y las bacterias (coliformes, enterococos, E. coli, Clostridium spp) (Salgado y Jiménez, 2012). Estos microorganismos ocasionan deterioro del producto y producen cambios en la apariencia y generan pérdidas de MO (proteínas, lípidos y carbohidratos), a la vez que producen toxinas (Garde et al., 2011; Zheng et al., 2018).

Se encontró un bajo nivel de EE (1.50%), lo cual concuerda con variedades de taro que se producen en África (Aboubakar et al., 2007) y Ecuador (Caicedo et al., 2015). Por otra parte, el contenido de proteína del tubérculo de taro se incrementó (13.95%) en relación al tubérculo en estado natural que es de 8.48% (Caicedo, 2015), lo cual puede atribuirse a la producción de proteína microbiana de las bacterias ácidolácticas (BAL) (Díaz et al., 2014; BorrásSandoval y Torres-Vidales, 2016). Los tubérculos de taro contienen un alto contenido de calcio, que favorece el crecimiento adecuado de las BAL y se refleja en el incremento de la proteína (Borras et al., 2017).

El FES de taro exhibió un bajo valor de fibra bruta (5.54%), lo cual es aceptable desde el punto de vista nutricional para cerdos en crecimiento (Aragadvay et al., 2015). Caicedo et al. (2015) manifiestan que este tubérculo posee un alto contenido de fibra detergente neutro (FDN), destacando la fracción de hemicelulosa. Los ácidos grasos volátiles (AGVs) producidos por la fermentación de la fibra pueden contribuir entre el 5 y 12% de la exigencia energética para mantenimiento de los cerdos en crecimiento; sin embargo, dependen del tipo de fibra, que en dietas para cerdos en crecimiento no debe superar el 5% (Bertechini, 2013). Por otra parte, cuando los alimentos tienen mayor contenido de fibra detergente ácida (FDA) se afecta progresivamente la digestión de la materia seca, proteína y de la energía (Mariscal-Landín et al., 2014).

El contenido de ceniza en el FES de tubérculos de taro fue alto (6.23%), destacando la presencia de calcio, fósforo y potasio (Caicedo, 2015). Yang et al. (2015) manifiestan que las partículas minerales de calcio pueden beneficiar el crecimiento y la actividad de las BAL en el proceso de FES. Por otro lado, el FES de taro presentó alto tenor de ELN (72.78%) y energía bruta EB (4162.13 kcal kg MS-1). Estos tubérculos constituyen un alimento básico muy importante en muchas regiones de países en desarrollo por el alto contenido de carbohidratos (Caicedo et al., 2015) y se les refiere como una excelente fuente de energía para uso en la alimentación humana y animal (Ogunlakin et al., 2012).

Digestibilidad Aparente

Los mayores coeficientes de digestibilidad de la MS, MO, PB y FB se obtuvieron en las dietas conteniendo FES de taro. Ly y Delgado (2005), evaluando la digestibilidad rectal de la MS y MO en cerdos alimentados con tubérculos de taro en estado natural obtuvieron coeficientes de aprovechamiento de MS (31.50%) y de MO (38.30%) inferiores a los encontrados en este estudio. Ly et al. (2014) indican, no obstante, que la digestibilidad rectal de nutrientes en cerdos alimentados con raíces y tubérculos es mayor a 85% cuando son procesados. Este hecho fue confirmado por Caicedo et al. (2017) con ensilajes líquidos de taro que alcanzaron aprovechamientos de 91.20% (MS), 93.33% (MO), 85.08% PB, 59.48% (FB), 89.88% (EB) y con harina de taro (Caicedo et al., 2018) de 88.77% (MS), 89.90% (MO) y 91.89% (PB); resultados similares a los obtenidos en esta investigación. El alto aprovechamiento de nutrientes del FES de taro se pudo deber al proceso de picado, secado, y la inoculación con BAL. Por otro lado, Ajila et al. (2015) trabajaron con FES de cáscara de manzana en la alimentación de cerdos, encontrando una mayor digestibilidad de nutrientes en la dieta experimental en comparación con la dieta control.

La suplementación con Lactobacillus, Saccharomyces, Bacillus y Pediococcus acidilactici en la dieta de cerdos ocasiona un efecto positivo en el aprovechamiento de la MS y nitrógeno (Chen et al., 2005; Dowarah et al., 2018). Bacterias de los géneros Bacillus y Saccharomyces son capaces de estimular la tasa de transporte de glucosa a través de las vesículas del borde de cepillo del yeyuno de los cerdos (Breves et al., 2000). Giang et al. (2011) demostraron que los cerdos en crecimiento alimentados con una dieta basal más una mezcla de Bacillus, Saccharomyces y BAL presentaron mayor digestibilidad de la FB, PB, MO y MS en comparación con cerdos alimentados con la dieta basal.

Priest (1977) manifiesta que bacterias del género Bacillus producen algunas enzimas útiles como α-amilasa, arabinasa, celulasa, dextranasa, DNasa, levansucrasa, maltasa, proteasa alcalina, proteasa neutra, xilanasa y β-glucanasa y, consecuentemente, mejoran la eficiencia alimentaria y la ganancia de peso de los cerdos. Por otra parte, Saccharomyces y las BAL (L. salivarius, L. reuteri, L. plantarum, L. acidophilus) producen sustancias antimicrobianas como ácidos orgánicos, bacteriocinas, exopolisacaridos, péptidos antifúngicos, peróxido de hidrógeno, reuterina y reuterociclina (Czerucka y Rampal, 2002; Savago et al., 2006; Zhao y Kim, 2015; Balasubramanian et al., 2018) y reducen el nivel de patógenos en la luz intestinal, obteniendo un mejor comportamiento productivo (Bontempo et al., 2006; Wang et al., 2009).

Hay que destacar que la mayoría de las fuentes de proteína unicelular (PUC), a partir de bacterias y levaduras, tienen un contenido similar de lisina, metionina, cisteína, y una mayor proporción de triptófano y treonina que la harina de pescado. Diferentes estudios han demostrado que la PUC puede reemplazar eficientemente hasta 50% de la harina de soja y pescado en la dieta sin perjudicar los rendimientos productivos de lechones recién destetados y cerdos de crecimiento acabado (Wang et al., 2013; Zhang et al., 2013).

Por otra parte, los tubérculos de taro tienen un almidón muy pequeño (5-6 µm) y son muy diferentes en su forma estructural. La amilosa tiene una estructura lineal, mientras que la amilopectina es ramificada, lo cual ayuda a la entrada de agua a los espacios intermoleculares y mejora la solubilidad de los polímeros (Araujo et al., 2004; Vargas y Hernández, 2013). Así también, el 50% del almidón está compuesto de fracciones de almidón rápidamente digerible (Simsek y Nehir, 2015). La mezcla de gránulos pequeños y bajo contenido de fibra permite que los tubérculos de taro procesados por FES constituyan una excelente fuente de proteína y carbohidratos para la alimentación de animales (Huang et al., 2000).

CONCLUSIONES

Los tubérculos de taro fermentado en estado sólido (FES) e incorporados en la dieta de cerdos en crecimiento al 10 y 20% no afectaron negativamente la digestibilidad aparente de la MS, MO, PB, FB, ELN y EB, lo que garantiza un alimento de adecuadas características nutricionales para cerdos en crecimiento.

 

Agradecimientos

Se agradece al personal técnico de la Granja Agropecuaria Caicedo y del Laboratorio de Química de la Universidad Estatal Amazónica por el apoyo para el desarrollo de esta investigación.

 

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Recibido: 16 de agosto de 2018

Aceptado para publicación: 16 de enero de 2019