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INTRODUCCIÓN
El aumento de la producción de alimentos para satisfacer las necesidades de una creciente población ha ocasionado un mayor número y volumen de subproductos (Saval, 2012), los cuales pueden alcanzar hasta el 90% del peso total del producto cosechado (Abarca et al., 2010), causando un gran impacto medioambiental. La industria alimentaria aplica medidas para reducir su impacto ambiental como la valorización y aprovechamiento de subproductos (Simitzis y Deligeorgis, 2018), incluido el uso de semillas y subproductos agroindustriales (AI) como parte de raciones alimenticias para animales de interés zootécnico (Simitzis y Deligeorgis, 2018).
Dentro de estos, se puede destacar los estudios con semilla como sacha inchi (Plukenetia volubilis), chía (Salvia hispanica) e higuerilla (Ricinus communis) para alimentación de pollos y cabras (Belda-Galbis et al., 2013; Hurtado-Ramírez et al., 2014); subproductos de arroz (Oryza sativa) como ñelén, polvilo y cascarilla en gallinas y cuyes (Rivera, 2014; Ruiz, 2007) y residuos AI como pulpa de café (Coffea arabica) y vaina de tara (Caesalpinia spinosa) en cuyes, conejos, tilapia, gallinas, cerdos y rumiantes (Corella et al., 2002; Murthy y Naidu, 2012; Yoplac et al., 2017), entre otros.
Los insumos agrícolas, como semillas y residuos AI pueden utilizarse eficientemente en la alimentación de animales domésticos, dependiendo de sus características nutricionales, digestibilidad y aceptabilidad (Dihigo et al., 2008; Mirzaei-Aghsaghali y MaheriSis, 2008). Entre estas semillas se encuentra sacha inchi, higuerilla y chía, que presentan alto contenido de ácidos grasos esenciales como ácido linolénico (ù-3) y linoleico (ù-6) y son fuentes importantes de proteínas y fibras, por lo que tienen un gran potencial en las industrias alimentarias y pecuarias (Vassilev et al., 2010). Particularmente, el principal componente de la semilla de sacha inchi en base seca son los aceites con 42%, y de estos, alrededor del 51% es linolénico y 34% linoleico, además de contener 25% de proteínas (Gutiérrez et al., 2011). Por su lado, la semilla de chía es una fuente de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), proteína (25.3 g/100 g), fibra dietética total (37.50 g/100 g) y compuestos polifenólicos (miricetina, quercetina, kaempferol y ácido clorogénico) (Marineli et al., 2014). La higuerilla, llamada también ricino, contiene altos valores de fibra y aceite, donde el aceite es rico en ácido ricinoleico (C18 H34 O3), que le confiere propiedades reológicas, emulgentes y lubricantes (Perdomo et al., 2013).
Otros residuos de importancia son obtenidos del arroz (ñelén, polvillo y cascarilla) (Ahumada y Rodríguez-Páez, 2006). La parte aprovechable del arroz es el endospermo, que representa el 70% del volumen del grano y el 30% restante está conformado por residuos AI. El polvillo está constituido por la cutícula, embrión y otras partes del grano después del proceso de blanqueado del arroz, que alcanza un 6.8% del volumen del grano. La cascarilla o pajilla constituye aproximadamente el 20% en peso del grano; en tanto que el ñelén, conformado por granos quebrados menores de ¼ de la longitud del grano, llega a más del 5% del volumen total del arroz procesado (Ahumada y Rodríguez-Páez, 2006). La cascarilla destaca por su alto contenido de fibra cruda (35-46%), el ñelén y polvillo representan 13% de proteína y entre 12 a 13% de fibra cruda (Rodríguez, 2007).
Dentro de los residuos de plantas y frutas tropicales se encuentra el bagazo de caña de azúcar (Saccharum officinarum), principal residuo de la industria azucarera. Este residuo presenta un alto contenido de fibra detergente neutra - FDN (60%) y energía (16.16 MJ/kg de MS) (Dihigo et al., 2008), así como 50% de celulosa, 25% de hemicelulosa y 25% de lignina (Pandey et al., 2000). En el caso del café y cacao (Theobroma cacao) solo se aprovecha el grano, que representa alrededor del 10% del peso del fruto fresco, siendo residuos el 90% restante (Abarca et al., 2010; Saval, 2012). El casco externo del cacao, mucílago (pulpa) del cacao y pulpa de café son buenas fuentes de fibra en la dieta (soluble e insoluble) con valores de 62, 21 y 25%, respectivamente (Saval, 2012). Por su lado, la pulpa de café es rica en carbohidratos, proteínas, pectinas, compuestos bioactivos como polifenoles y es un recurso renovable barato (Murthy y Naidu, 2012). Las vainas de tara (sin semillas) representa cerca del 65% (p/p) de la fruta, las cuales son ricas en taninos hidrolizables (40-60% p/p), siendo el ácido gálico el principal constituyente (Chambi et al., 2013; Aguilar-Galvez et al., 2014). En cítricos como la naranja (Citrus sinensis), la pulpa, después de extraído su jugo, representa un aproximado del 40% (p/p), con alto contenido en fibras totales (47%) y energía (9.80 MJ/kg de MS) que puede sustituir a los cereales (Dihigo et al., 2008).
No obstante, los estudios de caracterización de semillas y subproductos en Perú son escasos, más aún en la región Amazonas. Por tanto, el objetivo del presente estudio fue evaluar las características químicas y digestibilidad in vitro de semillas y subproductos agroindustriales obtenidos en la región Amazonas, con potencial de uso en la alimentación animal de interés zootécnico.
MATERIALES Y MÉTODOS
Muestras
Se utilizaron 11 materias primas, entre semillas oleaginosas (3), subproductos de la industrialización del arroz (3) y residuos agroindustriales tropicales (5) producidos en la región Amazonas, Perú (Figura 1). En cada lugar de muestreo se colectaron tres muestras de 1 kg por materia prima. Las muestras fueron envasadas en bolsas de polietileno, rotulados y trasladados al Laboratorio de Nutrición Animal y Bromatología de Alimentos de la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza (UNTRM), Chachapoyas, Perú.
Las muestras fueron secadas a 65 °C por 12 horas, para reducir su humedad por debajo de 13%, excepto los subproductos de arroz. Los materiales deshidratados se envasaron y almacenaron a temperatura ambiente (±23 °C) y 60% de humedad relativa, hasta el momento de sus análisis. Los análisis se realizaron por triplicado.
Caracterización Química
Se evaluaron los componentes químicos de las muestras secas de acuerdo con el método AOAC (AOAC, 1997). La humedad (Hd) se determinó por el método convencional de secado en estufa (N.° 925.10); las cenizas (Cz) mediante el método de incineración en mufla (N.° 923.03), las grasas como extracto etéreo (EE) por el método soxhlet (N.° 920.39), la proteína cruda (PC) por el método Kjeldahl (N.° 920.87), la fibra cruda (FC) por método enzimático (N.° 962.09), y los hidratos de carbono como Extracto Libre de Nitrógeno (ELN) se obtuvieron por diferencia porcentual de los demás componentes. Así mismo, siguiendo los métodos oficiales de la AOAC N.° 927.02 y N.° 965.17 (AOAC, 1997) se determinó el contenido de calcio (Ca) y fósforo (P), respectivamente. Por último, la fibra detergente neutra (FDN) y fibra detergente ácida (FDA) se analizaron mediante el método gravimétrico de Van Soest y Wine (Van Soest y Wine, 1967).
Energía Bruta y Digestibilidad in vitro
La energía bruta (EB) se determinó por combustión en bomba calorimétrica adiabática (Parr 6200 Calorimeter, USA), mediante la metodología propuesta por Terry y Osbourn (1980). La digestibilidad aparente in vitro se determinó en una incubador DaisyII® (ANKOM Technology, D2001, USA), a través del protocolo recomendado por el fabricante y la metodología propuesta por Giraldo et al. (2007).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados de las características químicas y digestibilidad in vitro de las semillas y subproductos se presentan en tres grupos: (1) semillas oleaginosas (sacha inchi, higuerilla y chía), (2) subproductos derivados del arroz (nielen, cascarilla y polvillo) y (3) residuos AI de plantas y frutas tropicales (bagazo de caña de azúcar, pulpa de café, casco externo y mucílago de cacao (Theobroma cacao), pulpa de naranja (Citrus sinensis) y vaina de taya (Caesalpinia spinosa).
Cuadro 1 Caracterización química y digestibilidad in vitro de las muestras1 de semillas oleaginosas en base seca (promedio ± desviación estándar)
1 Los análisis se hicieron por triplicado
Semillas Oleaginosas
El Cuadro 1 muestra los resultados del análisis químico y digestibilidad in vitro de las semillas oleaginosas en base seca. Las semillas (sacha inchi, higuerilla y chía) presentaron mayor contenido de extracto etéreo con relación a las demás macromoléculas evaluadas, siendo mayor en sacha inchi (39.20%), seguido por la chía (37.34%) y la higuerilla (34.55%). El segundo componente de mayor presencia en la higuerilla y la chía fue la fibra cruda (32.78 y 20.20%, respectivamente) y en el caso del sacha inchi la proteína (28.75%). De todas las macromoléculas evaluadas, el contenido de Cz fue el menor, con valores inferiores al 5%, resultado similar al reportados por Marineli et al. (2014).
En general, el contenido de Cz de las tres semillas fue inferior al encontrado por de Castro et al. (2016) para semillas de canola (Brassica napus), higuerilla y girasol (Helianthus annuss) que variaron entre 5 y 6%; sin embargo, Ramachandran et al. (2007) indican que el contenido de cenizas de aceites en tortas de semillas puede variar entre 3.2 y 11.8%.
El EE del sacha inchi del presente estudio estuvo dentro del intervalo reportado por Guillén et al. (2003), quienes obtuvieron entre 35 y 60%, pero inferior a los niveles reportados por Follegatti-Romero et al. (2009) y Gutiérrez et al. (2011); diferencias que podrían atribuirse a las subespecies, condiciones geográficas y climáticas, tiempo de cosecha y métodos de extracción (Yang y Kallio, 2002). El contenido de EE de sacha inchi podría ser comparable con otras semillas como linaza (41%), cártamo - Carthamus tinctorius (30-40%), canola (38-44%) y almendra de marañón - Anacardium occidentale (41%) (Ramachandran et al., 2007; Lafont et al., 2011). El EE de la chía fue superior al 30% reportado por Marineli et al. (2014) y el de la higuerilla estuvo en rango obtenido por Perdomo et al. (2013). En general, los valores de EE de las semillas evaluadas del presente estudio fueron superiores a semillas como jatropa o piñón (Jatropha curcas), moringa (Moringa oleifera), trisperma (Aleurites trisperma), higuerilla, nim (Azadirachta indica) y nuez de la India (Aleurites moluccana) (11-24%) (Martín et al., 2010), evidenciándose como buenas fuentes de aceites, componente importante en la formulación de raciones alimenticias para animales.
Cuadro 2 Caracterización química y digestibilidad in vitro de las muestras1 de subproductos del arroz en base seca (promedio ± desviación estándar)
1 Los análisis se hicieron por triplicado
En cuanto a PC, sacha inchi mostró un contenido (28.75%) similar a lo reportado por Gutiérrez et al. (2011), en tanto que la higuerilla y chía presentaron contenidos más bajos. Estos resultados fueron inferiores al contenido proteico reportado por de Castro et al. (2016) para canola y ricino (34.85 y 43.54%, respectivamente), aunque el valor del sacha inchi fue ligeramente superior al del girasol (23.72%). La PC de chía fue similar a los encontrados en otros países de América del Sur (Marineli et al., 2014). En general, las semillas evaluadas mostraron contenidos de PC superiores al 15%, valores superiores respecto a otros cultivos tradicionales como cebada, trigo, maíz, arroz y avena (López et al., 2007; Vassilev et al., 2010), razón por la cual podrían utilizarse como insumo para la formulación de raciones alimenticias para animales de interés zootécnico (Chacon et al., 2007).
Cuadro 3 Caracterización química y digestibilidad in vitro de las muestras1 de residuos de plantas y frutas tropicales en base seca (promedio ± desviación estándar)
1 Los análisis se hicieron por triplicado
El ELN fue similar al de canola, higuerilla y girasol (entre 13 y 22%), aunque los valores de FDN y FDA fueron inferiores a los reportados por de Castro et al. (2016). El valor de FC de la chía fue inferior al 37.5% encontrado por Marineli et al. (2014). Los contenidos de Ca y P del sacha inchi fueron similares a los reportados por Gutiérrez et al. (2011), quienes obtuvieron valores de 0.24 y 0.55%, respectivamente. Asimismo, los valores de Ca fueron similares a los obtenidos por Ramachandran et al. (2007) para semillas de cártamo (0.22%). Respecto al contenido de Hd, todas las semillas estuvieron dentro del intervalo recomendados (0-13%) para un adecuado almacenamiento sin alteración de sus triacilglicéridos y componentes nutricionales (Gutiérrez et al., 2011).
La digestibilidad (55.34 y 63.22%) y EB (7103.33 y 6836.67 cal/g) de sacha inchi e higuerilla, respectivamente, fueron superiores a los valores de la chía (21.79 y 6103 cal/g, respectivamente). No obstante, estos valores fueron superiores a 5765 cal/g de EB reportado por Marineli et al. (2014).
En general, las semillas evaluadas presentaron contenidos superiores al 35% de EE, al 19% de PC, al 10% de FC, al 22% de digestibilidad, a 6100 cal/g de EB y buenas fuentes de minerales como Ca y P, comparados con otros insumos tradicionales empleados en alimentación animal como granos andinos, cereales, forrajes, leguminosas y otras (Martínez, 2013; Fernández, 2014; Pérez-Chabela y Hernández-Alcántara, 2018). Estas semillas resultan una buena alternativa de bajo costo, disponible y adecuadas características nutricionales, que podrían reemplazar en parte a insumos tradicionales para la formulación de alimentos destinados a pollos de postura, pollos de engorde, rumiantes, cerdos, cuyes, conejos y otros animales domésticos (Hurtado-Ramírez et al., 2014; Jiménez et al., 2014; Oliveira y Machado, 2011).
Subproductos del Arroz
El Cuadro 2 muestra los resultados de los subproductos del arroz en base seca. El ñelén y polvillo presentaron mayor contenido de ELN (62.23 y 41.92%, respectivamente); sin embargo, la cascarilla presentó mayor contenido de FC (43.74%). En general, los resultados obtenidos, estuvieron dentro de los intervalos obtenidos por Juliano (1994), Ahumada y Rodríguez-Páez (2006) y Rodríguez, (2007).
El contenido de PC del ñelén y polvillo fue superior al reportado por Reque (2007), Gayo (2013) y Rivera (2014). Por el contrario, como era previsible, la cascarilla mostró mayores valores de Cz, FC, FDA y FDN coherentes con los estudios de Juliano (1994) y Rodríguez (2007). En cuanto al EE, el polvillo mostró los mayores valores, dado que está constituido principalmente por el embrión y la cutícula del grano, partes que contienen la mayor fracción lipídica del grano de arroz (López et al., 2007).
El polvillo presentó mayor cantidad de P y EB, con 1.77% y 4783.33 cal/g, respectivamente, en tanto que el ñelén y la cascarilla presentaron bajos contenidos de P (entre 0.03 y 0.34%) y bajos valores de EB (entre 3923 y 3926 cal/g); no obstante, los valores de P, Ca y EB de la cascarilla de arroz fueron superiores a los reportados por Juliano (1994). De otra parte, el contenido de Hd estuvo dentro de los rangos recomendados para un adecuado manejo en almacenamiento de cereales (menos del 13%) (López et al., 2007).
Respecto a la digestibilidad, el ñelén es más digestible, seguido del polvillo y la cascarilla. El mayor constituyente de la cascarilla es la fibra, que es considerada como carbohidrato de baja o nula digestibilidad (Mohan et al., 2018).
El ñelén de arroz mostró mejores resultados en su contenido PC, EE y FC a los reportados por Reque (2007), Gayo (2013) y Rivera (2014). El contenido PC, FC, P, EE y EB del polvillo de arroz fue superior a los reportados por Hertrampf y Piedad-Pascual (2000b), Cuadrado (2008) y Ruiz (2007). Sin embargo, el contenido de Cz, Ca y ELN fue similar a los encontrados por estos mismos autores. De otra parte, la digestibilidad, PC, FDN, FDA, FC y Cz fue similar a lo observado por Fernández (2014). Asimismo, las características nutricionales de la cascarilla de arroz presentaron valores similares a los reportados por Ahumada y Rodríguez-Páez (2006) y Vassilev et al. (2010).
Los subproductos de la industria del arroz presentaron características resaltantes y destacan, en conjunto, por ser buenas fuentes de ELN y, por ende, de energía con valores superior al 32% y 3923 cal/g, respectivamente. El ñelén y el polvillo presentaron altos contenidos proteicos superior al 12% y con alta digestibilidad superior al 82%. Por su lado, el ñelén es una fuente importante de Ca y el polvillo de P. Como era predecible, la cascarilla destacó por su alto contenido de FC, FDA y FDN. Además de estas propiedades nutricionales, estos subproductos son de bajo costo, mayor disponibilidad y no estacionales. Estos son insumos locales que podrían reemplazar a los comerciales en la formulación de raciones alimenticias para cuyes, pollos, bovinos, cerdos, entre otros (Cuadrado, 2008; Gayo, 2013).
Residuos Agroindustriales (AI) de Plantas y Frutas Tropicales
Las muestras de todos los residuos AI mostraron alto contenido de ELN, que varió entre 51.15 y 68.98%. El Cuadro 3 muestra los resultados de la caracterización de los residuos de plantas y frutas tropicales evaluados.
Los resultados muestran que la pulpa de café y pulpa de naranja presentaron un mayor contenido de Hd con 12.82 y 11.39%, respectivamente, similares a los reportados por Abarca et al. (2010), en tanto que los residuos de taya y cacao obtuvieron valores inferiores (6.37 y 7.44%, respectivamente). Con relación al contenido de Cz, la vaina de tara presentó el mayor valor (14%) y el bagazo de caña el menor valor (2.14%); resultados inferiores a los reportados por Dihigo et al. (2008) para caña de azúcar (6.9%) y pulpa de cítricos (39.4%) así como para la pulpa de café (31%) reportado por Hertrampf y Piedad-Pascual,(2000a).
La pulpa de naranja y vaina de taya presentaron mayores contenidos de Ca y P (entre 0.30 y 0.76%), valores similares a la vaina de algarrobo de Anatolia (Ceratonia siliqua) (Ayaz et al., 2007), en tato que los residuos de caña de azúcar y café mostraron los menores valores.
Al evaluar el contenido de EE y PC, la pulpa de café presentó mejores resultados con 1.59 y 9.66%, respectivamente, composición similar a lo reportado por Abarca et al. (2010). Por el contrario, el bagazo de caña mostró los menores contenidos con 0.40 y 1.67%, respectivamente; resultados que se encuentran dentro de los rangos observados por Dihigo et al. (2008). El contenido de PC de la vaina de tara con 4.13% fue similar al valor de 4.45% para vaina de algarrobo de Anatolia reportado por Ayaz et al. (2007). El contenido PC de pulpa de naranja fue similar a los obtenidos por Dihigo et al. (2008). De otro lado, el contenido PC del bagazo de caña fue similar al obtenidos por Mohan et al. (2018); sin embargo, el contenido de PC de pulpa de café fue superior al reportado por Hertrampf y Piedad-Pascual (2000a), pero el EE fue similar a los obtenidos por estos autores.
El presente estudio mostró que los residuos AI de caña y cacao son fuentes adecuadas de FC, FDA y FDN, con valores superiores entre 25.66 y 56.63%, respecto a los demás insumos evaluados, resultados que podrían ser atribuidos al menor contenido de ELN, EE y PC. La vaina de taya mostró menor contenido de FC, FDA y FDN con valores entre 5.97 y 12.67%, resultados que coinciden con los reportados por Abarca et al. (2010). El contenido de estos componentes está directamente relacionado con el contenido de pectina; así la vaina de taya podría presentar niveles bajos de pectina con relación a los demás insumos (Dihigo et al., 2008). Adicionalmente, los residuos de caña y cacao son una buena fuente de fibra, dado que están dentro de los rangos establecidos de 25 y 60 g/100 g de materia seca, para ser considerado como tal (Figuerola et al., 2005). El contenido de FC de la pulpa de café fue similar a lo observado por Hertrampf y Piedad-Pascual (2000a).
La pulpa de naranja presentó una alta digestibilidad (95.23%) y los residuos de cacao y caña fueron menos digestibles con valores inferiores al 51%. Los residuos AI presentaron similares resultados de EB (entre 4093 y 4260 cal/g), a excepción de la pulpa de naranja, que coincide con Dihigo et al. (2008), quienes indicaron que el contenido energético de la pulpa de cítricos fue inferior a la harina de caña de azúcar, morera (Morus alba) y alfalfa (Medicago sativa).
Los contenidos de EE, PC, FC, FDN, FDA y Cz de la pulpa de café fueron inferiores a los reportados por Yoplac et al. (2017), variaciones que podrían atribuirse a características genéticas, climatológicas, agronómicas, metodologías de análisis, entre otros (Vassilev et al., 2010).
Todos los residuos presentaron un alto valor energético (superior a 3983 cal/g) y altos contenidos de FC, FDA y FDN. Adicionalmente a estas propiedades, se podrían resaltar otras consideraciones como las económicas (bajo precio), disponibilidad, nutricionales y toxicológicas, que podrían reemplazar en parte a cereales, forrajes y otros insumos tradicionales destinados a la formulación de dietas para la industria avícola (Solano et al., 2005; Alzate-Tamayo et al., 2011), cultivo de tilapia (Corella et al., 2002; González-Salas et al., 2014), cuyes (Yoplac et al., 2017), bovino de carne y leche y porcinos, entre otros animales de interés zootécnico (Chacon et al., 2007; MirzaeiAghsaghali y Maheri-Sis, 2008; Simitzis y Deligeorgis, 2018). Además, estos insumos tienen características funcionales particulares, por ejemplo, la inclusión de la pulpa de cítricos en la dieta de rumiantes contribuye en la fermentación de alimentos ricos en fibra en el rumen (Arbabi et al., 2008).
CONCLUSIONES
Las semillas de sacha inchi, higuerilla y chía fueron buenas fuentes de aceites, EB y minerales como Ca y P; y presentaron contenido de Hd recomendado para su almacenamiento. El sacha inchi presentó alto contenido proteico y ELN. La higuerilla es una buena fuente de FC y la sacha inchi e higuerilla fueron más digestibles.
Los subproductos del arroz mostraron alto contenido de ELN. El polvillo presentó alto contenido de EE y P. El ñelén y polvillo presentaron el mayor contenido proteico. La cascarilla mostró mayor contenido de FC, FDA y FDN. Además, tanto el ñelén como el polvillo fueron los más digestibles.
Los residuos agroindustriales de plantas y frutas tropicales presentaron alto contenido de ELN. La pulpa de café mostró el mayor contenido proteico y EE. La pulpa de naranja y vaina de taya fueron buenas fuentes de ELN y P, con el mayor valor de digestibilidad. Las mejores fuentes de Ca fueron los residuos de cacao, naranja y taya. Las mejores fuentes de FC, FDA y FDN fueron el bagazo de caña de azúcar, así como, el casco externo y mucílago de cacao.
Los recursos de alimentación alternativos no convencionales, como los evaluados en este estudio, destacan además, por su bajo costo y, en el caso de subproductos, su uso minimiza los efectos ambientales. Por estas razones, pueden ser usados como materia prima en el desarrollo de raciones alimenticias para diferentes especies animales
