Physicochemical characterization of crude glycerol from J. curcas L. oil

The vegetable oil used in the process of obtaining glycerol came from J. curcas, originally from Cabo Verde, harvested in the southern coastal area of ​​Guantánamo province. After harvesting, the ripe fruits were dried in the sun and shelled to obtain the seeds. For oil extraction, the seeds were pressed with an expeller machine with a power of 7.5 kW, speed of 1,400 rpm and capacity of 200 kg of seeds per hour. The crude oil obtained was filtered through a filter press, which guaranteed a product of 25 microns. Subsequently, the oil was subjected to a heating process at 105 ºC to extract all soluble and volatile impurities, including water (Piloto et al. 2021Piloto, R., Sotolongo, J.A., Díaz, Y. & Suárez, J. 2021. CAPÍTULO 2. Extracción de aceite de origen vegetal. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8.).

Glycerol was obtained during the biodiesel production process through an oil transesterification process, according to Sotolongo et al. (2021)Sotolongo, J.Á., Piloto, R., Díaz, A. & Hernández, J. 2021. Capítulo 4. Producción de biodiesel. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8., with methanol and sodium hydroxide (NaOH) as a catalyst, at the Paraguay Biodiesel Plant, belonging to LABIOFAM, in Guantánamo.

The physicochemical characterization study of glycerol was carried out at “Centro de Estudio de Energía y Refrigeración de la Facultad de Energía Mecánica e Industrial de la Universidad de Oriente”.The physicochemical and organoleptic properties determined, the test method, as well as the standards of the American Association of Materials Testing used, are shown in table 1. These properties were determined in triplicate.

Productive and milk quality indicators in cows supplemented with the mixture of wheat bran and glycerol

Physicochemical characterization of crude glycerol from Jatropha curcas oil

The results of the physicochemical properties of crude glycerol from J. curcas oil and its comparison with the quality specification properties of crude glycerol reported in the literature are shown in table 2. Its composition does not differ from those reported in the international literature.

The physicochemical characteristics of crude glycerol have been widely described in the international literature (Nivia-Osuna et al. 2020Nivia-Osuna, A., Ramírez-Peña A., Porras-Sánchez, C. J. & Marentes-Barrantes, D.L. 2020. Glycerol: dietary supplement and response in dairy cattle. Agronomía Mesoamericana, 31(3): 821-833, ISSN: 2215-3608. https://doi.org/10.15517/am.v31i3.39259. and Jadan et al. 2023Jadan, S.M., Morejón, F.M., García, M.S., Burgos, B.G. & García, V.G. 2023. Obtención de biodiesel a partir de la transesterificacion de aceite vegetal residual. InfoANALITICA, 11(1): 31-51, ISSN: 2477-8788. https://doi.org/10.26807/ia.v1i1.242. ). Glycerol is classified as a stable and multifunctional compound. According to its physicochemical properties, it is considered a highly hygroscopic polyalcohol, with neutral pH, chemically stable under normal storage and handling conditions. It is odorless, viscous, sweet to the taste, soluble in water and other polar solvents, insoluble in hydrocarbons and of low environmental toxicity. In addition, it has humectants properties and high energy content. It has a high boiling point and viscosity, caused by the hydrogen bonds formed between its molecules (Jadan et al. 2023Jadan, S.M., Morejón, F.M., García, M.S., Burgos, B.G. & García, V.G. 2023. Obtención de biodiesel a partir de la transesterificacion de aceite vegetal residual. InfoANALITICA, 11(1): 31-51, ISSN: 2477-8788. https://doi.org/10.26807/ia.v1i1.242. ).

The physicochemical characteristics of the glycerol under study coincide with these properties. However, it was observed that its ignition point is slightly higher than that found in the literature with a magnitude higher than 65 ⁰C (table 2). This could be related to the lower amount of methanol used in the transesterification process (Sotolongo et al. 2021Sotolongo, J.Á., Piloto, R., Díaz, A. & Hernández, J. 2021. Capítulo 4. Producción de biodiesel. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8.). The refraction index was very close to the upper limit of the values ​​found in the literature.

The consulted literature contains pH values ​​for glycerol from various vegetable oils, which are characterized by being acidic or alkaline with values ​​below and above the range established by the quality specifications for crude glycerol (Zulqarnain et al. 2021Zulqarnain, A.M., Yusoff, M.H.M., Nazir, M.H., Zahid, I., Ameen, M., Sher, F., Floresyona, D. & Budi Nursanto, E. 2021. A comprehensive review on oil extraction and biodiesel production technologies. Sustainability, 13(2): 1-28, ISSN: 2071-1050. https://doi.org/10.3390/su13020788. and Menéndez et al. 2023Menéndez, A., Quiñonez, N., García, S., García, G. & García, A. 2023. Obtención y purificación de glicerina mediante la transesterificación a partir de grasa residual de los asaderos de pollo. Journal Scientific MQRInvestigar, 7(1): 3-17, ISSN: 2588-0659. https://doi.org/10.56048/MQR20225.7.1.2023.3-17.). However, the pH of the glycerol under study was in the range of crude glycerol quality specifications with a basic or alkaline pH magnitude.

Copper corrosion was (a for crude glycerol from J. curcas, corroborating its basic or alkaline character, being a non-corrosive substance. There were no reports of this indicator in the available literature for glycerol from other vegetable oils.

The methanol content of glycerol from J. curcas oil was 2.6 % (table 2), a value that coincides with that referred to in the international standards. According to FDA (2006)FDA (Food And Drug Administration). 2006. Code of Federal Regulations. Food and drug administration department of health and human services - sudchapter e- animal drugs, feeds and related products. 21:582-1320. U.S. Superintendent of Documents. Washintong DC 204002-001. http://bookstore.gpo.gov., methanol contents higher than 0.5 % in diets for young and monogastric ruminants could be unsafe, due to its harmful effects, since methanol is metabolized in the liver, passing through formaldehyde, formic acid and finally, CO₂ and water. The formic acid metabolism is slow, so it accumulates in the body and produces metabolic acidosis.

The toxic and limiting effect of methanol intake is most frequently seen on monogastric or preruminant animals (Galvani 2008Galvani, F. 2008. Alimentación de bovinos con subproducto de la industria del biodiesel. Trabajo final de nutrición. Buenos Aires, Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. pp.28.). However, in older ruminants the possible use of methanol to produce methane from its fermentation in the rumen by some methanogenic bacteria has been showed (EFSA 2010EFSA. 2010. Scientific Opinion on the abiotic risks for public and animal health of glycerine as co-product from the biodiesel production from Category 1 animal byproducts (ABP) and vegetable oils. European Food Safety Authority Journal, 8(12): 1934 -1938, ISSN: 1831-4732. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2010.1934. ). Since the levels mentioned above are metabolized by ruminal bacteria and transformed into methane, they do not cause damage to ruminant animals that intake the product.

In the study, glycerol was subjected to purification treatment, where the previously heated glycerol phase sample was neutralized with 40 % acetic acid until reaching pH 7. The neutralized sample was subsequently heated to 75 °C to eliminate the methanol content (Sotolongo et al. 2021Sotolongo, J.Á., Piloto, R., Díaz, A. & Hernández, J. 2021. Capítulo 4. Producción de biodiesel. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8.).

The organoleptic properties, such as color and taste of the crude glycerol under study, correspond to what has been reported in the literature and coincide with Menéndez et al. (2023)Menéndez, A., Quiñonez, N., García, S., García, G. & García, A. 2023. Obtención y purificación de glicerina mediante la transesterificación a partir de grasa residual de los asaderos de pollo. Journal Scientific MQRInvestigar, 7(1): 3-17, ISSN: 2588-0659. https://doi.org/10.56048/MQR20225.7.1.2023.3-17. studies, who evaluated these properties in glycerol resulting from the transesterification process of other vegetable oils.

The properties of crude glycerol, obtained in the transesterification process of J. curcas oil at LABIOFAM Enterprise in Guantanamo province, have physicochemical and organoleptic properties similar to those of crude glycerol from other vegetable oils and are in accordance with the international standards for specifying the quality of crude glycerol, so it can be used in animal feeding.

Productive and milk quality indicators in cows supplemented with the mixture of wheat bran and glycerol

A vital indicator for assessing the effectiveness of a diet and the productivity of a dairy cow system is milk production. Table 3 shows the productive results in the dairy cows under study. The average milk production/cow/d and total milk production showed differences between the treatments. The highest value was observed in the treatment with the glycerol additive (P<0.05).

This result could be related to the gluconeogenic effect of glycerol as a food supplement, which induces an increase in energy availability for milk production from its fermentation in the rumen to propionate, mainly (Van Cleef et al. 2016Van-Cleef, E.H.C.B., J.B.D. Sancanari, Z.F. Silva, A.P. D’Aurea, V.R. Fávaro, F.O.S. Van-Cleef, A.C. Homem & J.M.B. Ezequiel, 2016. High concentrations of crude glycerin on ruminal parameters, microbial yield, and in vitro greenhouse gases production in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 96(4): 461-465, ISSN: 1918-1825. https://doi.org/10.1139/cjas-2015-0170. ). This supplement can participate with 30-72 % for the synthesis of glucose in the liver tissue, a contribution that depends on the amount of non-structural carbohydrates contained in the diet and the dry matter intake (Melero et al. 2012Melero, J.A., Vicente, G., Paniagua, M., Morales, G. & Muñoz, P. 2012. Etherification of biodiesel-derived glycerol with ethanol for fuel formulation over sulfonic modified catalysts. Bioresource Technology, 103(1): 142-151 ISSN: 0960-8524. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.09.105. ). In a study by Hidalgo-Hernández et al. (2018)Hidalgo-Hernández, U., Ortega-Cerrilla, M.E., Herrera-Haro, J.G., Ramírez-Mella, M. & Zetina-Córdoba, P. 2018. Glicerol una alternativa para la alimentación de rumiantes. Agro Productividad, 11(5): 124-129, ISSN: 2594-0252., it was shown that lipolytic bacteria, as well as Selenomonas ruminantium and S. dextrinosolvens, are the groups with the greatest participation in the fermentation of glycerol to propionic acid.

Glycerol, as an energy supplement, has been evaluated in diets for dairy cattle, at different stages of lactation, mainly in the transition period (Ogborn 2006Ogborn, K.L. 2006. Effects of method of delivery of glycerol on performance and metabolism of dairy cows during the transition period. Thesis Degree of Master of Science. New York City, USA. Cornell University. and Carvalho et al. 2011Carvalho, E.R., Schmelz-Roberts, N.S., White, H.M., Doane, P.H. & Donkin, S.S. 2011. Replacing corn with glycerol in diets for transition dairy cows. Journal of Dairy Science, 94 (2): 908- 916, ISSN: 0019-5146. https://www.journalofdairyscience.org. ) and early and mid lactation (Wang et al. 2009Wang, C., Liu, Q., Yang, W.Z., Huo, W.J., Dong, K.H., Huang, Y.X., Yang, X. M. & He, D.C. 2009. Effects of glycerol on lactation performance, energy balance and metabolites in early lactation Holstein dairy cows. Animal Feed Science and Technology, 151(1): 12-20, ISSN: 2321-1628. https://doi.org10.1016/j.anifeedsci.2008.10.009. ), as energy supplement (Gaillard et al. 2018Gaillard, C., Sørensen, M.T., Vestergaard, M., Weisbjerg, M.R.., Larsen, M.K., Martinussen, H., Kidmose, U. & Sehested, J. 2018. Effect of substituting barley with glycerol as energy feed on feed intake, milk production and milk quality in dairy cows in mid or late lactation. Livestock Science, 209(1): 25-31, ISSN: 1871-1413. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2018.01.006. ). However, the effects of glycerol feeding on milk production and composition have not been sufficiently conclusive (Nivia-Osuna et al. 2020Nivia-Osuna, A., Ramírez-Peña A., Porras-Sánchez, C. J. & Marentes-Barrantes, D.L. 2020. Glycerol: dietary supplement and response in dairy cattle. Agronomía Mesoamericana, 31(3): 821-833, ISSN: 2215-3608. https://doi.org/10.15517/am.v31i3.39259. ).

Several studies show that there is variability in the effect of glycerol administration on ruminal pH and the proportion of acetate, propionate, butyrate and valerate, which affects milk production. However, its response depends on the dose and the rate of disappearance at ruminal level (Van Cleef et al. 2016Van-Cleef, E.H.C.B., J.B.D. Sancanari, Z.F. Silva, A.P. D’Aurea, V.R. Fávaro, F.O.S. Van-Cleef, A.C. Homem & J.M.B. Ezequiel, 2016. High concentrations of crude glycerin on ruminal parameters, microbial yield, and in vitro greenhouse gases production in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 96(4): 461-465, ISSN: 1918-1825. https://doi.org/10.1139/cjas-2015-0170. ).

Lee et al. (2011)Lee, S.Y., Lee, S.M., Cho, Y.B., Kam, D.K., Lee, S.C., Kim, C.H. & Seo, S. 2011. Glycerol as a feed supplement for ruminants: in vitro fermentation characteristics and methane production. Animal Feed Science and Technology, 166-167 (4): 269-274, ISSN: 0377-8401. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2011.04.070. provide 200 g of glycerol to rumen-cannulated steers fed a diet of alfalfa and corn silage. These authors found a decrease in the acetate:propionate ratio, due to higher propionate production.

According to Ogborn (2006)Ogborn, K.L. 2006. Effects of method of delivery of glycerol on performance and metabolism of dairy cows during the transition period. Thesis Degree of Master of Science. New York City, USA. Cornell University., the effects of glycerol on milk production are observed when levels higher than 6 % are used. However, Bodarski et al. (2005)Bodarski, R., Wertelecki, T., Bommer, F. & Gosiewski, S. 2005. The Changes of Metabolic Status and Lactation Perform in Dairy Cows Under Feeding TMR With Glycerin (Glycerol) Supplement at Periparturient Period. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 8 (4): 1-9, ISSN: 1505-0297. https://www.ejpau.media.pl/volume8/issue4/art-22.html. increased milk production with small doses of glycerol in cows during the first 10 weeks of lactation, which could be related to the increase in dry matter intake.

The results obtained in this research are in agreement with those obtained by Olivares-Palma et al. (2013)Olivares-Palma, S.M., Meale, S.J, Pereira, L.G., Machado, F.S., Carneiro, H., Lopes, F.C., Mauricio, R.M. & Chaves, A.V. 2013. In vitro fermentation, digestion kinetics and methane production of oilseed press cakes from biodiesel production. Asian Australasian Journal of Animal Science, 26(8): 1102-1110, ISSN: 1011-2367. https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13098. , who showed that supplementation with 1500 g of crude glycerol produced an increase of approximately 8 % more in milk production. Khalid and Al-Anbari (2023)Khalid, W.A. & Al-Anbari, N.N. 2023. Effect of glycerol on milk yield, its quality and blood parameters of Holstein cows. Iraqi Journal of Agricultural Sciences, 54 (96): 1520-1528, ISSN: 0075-0530. also found an increase in milk production with the addition of 150 mL of glycerol in Holstein cows.

There were no differences in any of the milk components studied at the beginning of the experiment before supplying glycerol (table 4), nor after 60 d of experimentation (table 5).

In the scientific literature consulted, it was observed that the milk components are generally not affected by the use of glycerol, with the exception of some researchers where effects on the percentage of milk fat have been found.

Shin et al. (2012)Shin, J.H., Wang, D., Kim, S.C., Adesogan, A.T. & Staples, C.R. 2012. Effects of feeding crude glycerin on performance and ruminal kinetics of lactating Holstein cows fed corn silageor cottonseed hull-based, low-fiber diets. Joural of Dairy Science, 95(7): 4006-4016, ISSN: 0019-5146. https://doi.org/10.3168/jds.2011-5121. modified the fat concentration, with higher values ​​when using 5 % glycerol. Meanwhile, Suarez Ariza (2020)Suarez Ariza, A. 2020. Suplementación con glicerina cruda: efectos sobre la producción, composición y calidad de la leche y metabolitos en sangre de vacas GYR x Holstein. Tesis presentada en opción al título de Master en Ciencias Pecuarias. Universidad de Tolima, Colombia. https://repository.uy.edu.co/handle/001/3474., when evaluating the effect of glycerol on cows whose basal diet consisted of Brachiaria decumbes grazing and corn silage, there were no found changes in the composition and quality of the milk. Khalid and Al-Anbari (2023)Khalid, W.A. & Al-Anbari, N.N. 2023. Effect of glycerol on milk yield, its quality and blood parameters of Holstein cows. Iraqi Journal of Agricultural Sciences, 54 (96): 1520-1528, ISSN: 0075-0530. were no found changes in the percentages of milk components and recently Da Rosa et al. (2024)Da Rosa, D., Ulsenheimer, B.C., Pereira, E.A., Gonzalez da Silva, J.A., Baroni, J.I., Naetzold, S., de Oliveira, L., Huttra, A.P. & Viégas, J. 2024. Milk Composition and Productivity of Holstein Cows in Ryegrass Grazing and Crude Glycerin in the Diet. Revista de Gestão Social e Ambiental, 18(2): 1-11, ISSN: 1981-982X. https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n2-077. , when evaluating the effect of glycerol on grazing cows of Lolium multiflorum Lam. also there were no found changes in the composition and quality of milk at different lactation periods.

The percentage of fat obtained in the research corresponds to the values ​​reported for the crosses (Holstein × Zebu) and the expected response with a basically fibrous diet, with predominance of acetic fermentation at the ruminal level (Hernández and Ponce 2003Hernández, R. & Ponce, P. 2003. Caracterización de la composición láctea en Cuba y factores asociados a su variación. Revista electrónica de Veterinaria, 4(11): 10-16, ISSN: 1695-7504. www.veterinaria.org/revistas/redvet/n111103.html. ). The amount of forage in the cow's diet is a determining factor in the concentration of fat in milk and its importance lies in the fact that it is the main means of ensuring the precursors of fat synthesis at satisfactory levels. These precursors are obtained from diet and adipose tissue. The SCFA are synthesized in the mammary gland from acetate and β-hydroxybutyrate (Mayburgh et al. 2012Mayburgh, J., Osthoff, G., Hugo, A., de Wit, M. Nel, K. & Fourie, D. 2012. Comparison of de milk composition of free-ranging indigenous Africa cattle breeds. South African. Journal of Animal Science, 42 (1): 1-14, ISSN: 222-4062. https://doi.org/10.4314/sajas.v42i1.1. ), both compounds derived from the fermentation of the main fibrous component of the diet.

Caracterización físico-química del glicerol crudo procedente de aceite de J. curcas L.

El aceite vegetal que se empleó en el proceso de obtención del glicerol procedió de J. curcas, de la procedencia Cabo Verde, cosechada en la zona costera sur de la provincia de Guantánamo. Los frutos maduros se cosecharon, secaron al sol y descascararon para la obtención de la semilla. Para la extracción del aceite las semillas se prensaron utilizando una máquina expeler con potencia de 7.5 kW, velocidad de 1 400 rpm y capacidad de 200 kg de semillas por hora. El aceite en bruto que se obtuvo se filtró a través de un filtro prensa, el que garantizó un producto de 25 micrones. Posteriormente, el aceite se sometió a un proceso de calentamiento a 105 ºC para la extracción de todas las impurezas solubles y volátiles, incluyendo el agua (Piloto et al. 2021Piloto, R., Sotolongo, J.A., Díaz, Y. & Suárez, J. 2021. CAPÍTULO 2. Extracción de aceite de origen vegetal. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8.).

El glicerol se obtuvo durante el procedimiento de obtención del biodiesel mediante un proceso de transesterificación del aceite obtenido según Sotolongo et al. (2021)Sotolongo, J.Á., Piloto, R., Díaz, A. & Hernández, J. 2021. Capítulo 4. Producción de biodiesel. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8., con metanol e hidróxido de sodio (NaOH) como catalizador, en la Planta de Biodiesel Paraguay, perteneciente a la Empresa LABIOFAM de la provincia de Guantánamo.

El estudio de caracterización físico-química del glicerol se realizó en el Centro de Estudio de Energía y Refrigeración de la Facultad de Energía Mecánica e Industrial de la Universidad de Oriente. Las propiedades fisicoquímicas y organolépticas que se determinaron, el método de ensayo, así como las normas de la asociación americana de pruebas de materiales empleadas, se muestran en la tabla 1. Estas propiedades se determinaron por triplicado.

Indicadores productivos y de calidad de la leche en vacas suplementadas con la mezcla de afrecho de trigo y glicerol

Caracterización físico-química del glicerol crudo procedente de aceite de Jatropha curcas

Los resultados de las propiedades físico químicas del glicerol crudo proveniente del aceite de J. curcas y su comparación con las propiedades de especificación de calidad del glicerol crudo reportados en la literatura se muestran en la tabla 2. Se aprecia que su composición no difiere de las informadas en la literatura internacional.

Las características físico químicas del glicerol crudo han sido ampliamente descritas en la bibliografía internacional (Nivia-Osuna et al. 2020Nivia-Osuna, A., Ramírez-Peña A., Porras-Sánchez, C. J. & Marentes-Barrantes, D.L. 2020. Glycerol: dietary supplement and response in dairy cattle. Agronomía Mesoamericana, 31(3): 821-833, ISSN: 2215-3608. https://doi.org/10.15517/am.v31i3.39259. y Jadan et al. 2023Jadan, S.M., Morejón, F.M., García, M.S., Burgos, B.G. & García, V.G. 2023. Obtención de biodiesel a partir de la transesterificacion de aceite vegetal residual. InfoANALITICA, 11(1): 31-51, ISSN: 2477-8788. https://doi.org/10.26807/ia.v1i1.242. ). El glicerol se cataloga como un compuesto estable y multifuncional. De acuerdo con sus propiedades físico químicas, se considera un polialcohol altamente higroscópico, con pH neutro, químicamente estable bajo condiciones normales de almacenamiento y manejo. Es inodoro, viscoso, dulce al gusto, soluble en agua y otros disolventes polares, insoluble en hidrocarburos y de baja toxicidad ambiental. Además, tiene propiedades humectantes y alto contenido de energía. Posee alto punto de ebullición y viscosidad provocado por los puentes de hidrógeno que se forman entre sus moléculas (Jadan et al. 2023Jadan, S.M., Morejón, F.M., García, M.S., Burgos, B.G. & García, V.G. 2023. Obtención de biodiesel a partir de la transesterificacion de aceite vegetal residual. InfoANALITICA, 11(1): 31-51, ISSN: 2477-8788. https://doi.org/10.26807/ia.v1i1.242. ).

Las características físico químicas del glicerol en estudio coinciden con estas propiedades. Sin embargo, se observó que su punto de inflamación es ligeramente superior respecto al que se encuentra en la literatura con una magnitud superior a los 65 ⁰C (tabla 2), esto podría estar relacionado con la menor cantidad de metanol que se empleó en el proceso de transesterificación (Sotolongo et al. 2021Sotolongo, J.Á., Piloto, R., Díaz, A. & Hernández, J. 2021. Capítulo 4. Producción de biodiesel. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8.). El índice de refracción estuvo muy cerca del límite superior de los valores que se encuentran en la literatura.

En la literatura aparecen magnitudes del pH para el glicerol de varios aceites vegetales que se caracterizan por ser ácidos o alcalinos con magnitudes por debajo y por encima del rango que establece las especificaciones de calidad del glicerol crudo (Zulqarnain et al. 2021Zulqarnain, A.M., Yusoff, M.H.M., Nazir, M.H., Zahid, I., Ameen, M., Sher, F., Floresyona, D. & Budi Nursanto, E. 2021. A comprehensive review on oil extraction and biodiesel production technologies. Sustainability, 13(2): 1-28, ISSN: 2071-1050. https://doi.org/10.3390/su13020788. y Menéndez et al. 2023Menéndez, A., Quiñonez, N., García, S., García, G. & García, A. 2023. Obtención y purificación de glicerina mediante la transesterificación a partir de grasa residual de los asaderos de pollo. Journal Scientific MQRInvestigar, 7(1): 3-17, ISSN: 2588-0659. https://doi.org/10.56048/MQR20225.7.1.2023.3-17.). Sin embargo, el pH del glicerol en estudio estuvo en el rango de las especificaciones de calidad del glicerol crudo con una magnitud de pH básico o alcalino.

La corrosión al cobre fue 1a para el glicerol crudo de J. curcas, corroborando su carácter básico o alcalino, siendo una sustancia no corrosiva. En la literatura disponible consultada no se encontró reportes de este indicador para el glicerol de otros aceites vegetales.

El contenido en metanol del glicerol procedente de aceite de J. curcas fue de 2.6 % (tabla 2), valor que coincide con lo reportado en las normas internacionales. Según FDA (2006)FDA (Food And Drug Administration). 2006. Code of Federal Regulations. Food and drug administration department of health and human services - sudchapter e- animal drugs, feeds and related products. 21:582-1320. U.S. Superintendent of Documents. Washintong DC 204002-001. http://bookstore.gpo.gov., contenidos mayores a 0.5 % de metanol en dietas para rumiantes jóvenes y monogástricos, pudieran ser inseguros, por presentar sus efectos nocivos, ya que el metanol se metaboliza en el hígado, pasa por formaldehido, ácido fórmico y finalmente CO₂ y agua. El metabolismo de ácido fórmico es lento, por lo que se acumula en el cuerpo y produce acidosis metabólica.

El efecto tóxico y limitante del consumo del metanol, se ve con mayor frecuencia en animales monogástricos o prerumiantes (Galvani 2008Galvani, F. 2008. Alimentación de bovinos con subproducto de la industria del biodiesel. Trabajo final de nutrición. Buenos Aires, Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. pp.28.). Sin embargo, en rumiantes mayores se ha demostrado la posible utilización del metanol para producir metano, a partir de su fermentación en rumen por algunas bacterias metanógenicas (EFSA 2010EFSA. 2010. Scientific Opinion on the abiotic risks for public and animal health of glycerine as co-product from the biodiesel production from Category 1 animal byproducts (ABP) and vegetable oils. European Food Safety Authority Journal, 8(12): 1934 -1938, ISSN: 1831-4732. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2010.1934. ). Por lo que al metabolizarse por las bacterias ruminales y transformarse en metano, nos permiten afirmar que esos niveles no producen daños en los animales rumiantes que consumen el producto.

En el estudio el glicerol se sometió a tratamiento de purificación, donde se neutralizó la muestra de fase glicerol previamente calentada con ácido acético al 40 % hasta lograr pH=7. Posteriormente se calentó la muestra neutralizada hasta 75 ^oC para eliminar el contenido de metanol presente (Sotolongo et al. 2021Sotolongo, J.Á., Piloto, R., Díaz, A. & Hernández, J. 2021. Capítulo 4. Producción de biodiesel. En: Biodiésel: producción y uso. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8.).

Las propiedades organolépticas como el color y el sabor del glicerol crudo bajo estudio, se corresponde con lo reportado en la literatura y coincide con los estudios de Menéndez et al. (2023)Menéndez, A., Quiñonez, N., García, S., García, G. & García, A. 2023. Obtención y purificación de glicerina mediante la transesterificación a partir de grasa residual de los asaderos de pollo. Journal Scientific MQRInvestigar, 7(1): 3-17, ISSN: 2588-0659. https://doi.org/10.56048/MQR20225.7.1.2023.3-17. quienes evaluaron estas propiedades en glicerol obtenido en el proceso de transesterificación de otros aceites vegetales.

Las propiedades del glicerol crudo obtenido en el proceso transesterificación del aceite de J. curcas en la Empresa LABIOFAM de la provincia de Guantánamo, posee propiedades fisicoquímicas y organolépticas similares a las propiedades que posee el glicerol crudo de otros aceites vegetales y concuerdan con las normas internacionales de especificación de calidad del glicerol crudo, por lo que puede ser utilizado en la alimentación animal.

Indicadores productivos y de calidad de la leche en vacas suplementadas con la mezcla de afrecho de trigo más glicerol

Un indicador de vital importancia para valorar la efectividad de una dieta y la productividad de un sistema de vacas lecheras es la producción de leche. La tabla 3 muestra los resultados productivos en las vacas lecheras bajo estudio. La producción promedio de leche/vaca/día y producción total de leche mostraron diferencias entre los tratamientos. El mayor valor se observó en el tratamiento con el aditivo glicerol (P<0.05).

Este resultado pudiera estar relacionado con el efecto gluconeogénico del glicerol como suplemento alimenticio, induciendo a un incremento en la disponibilidad energética para la producción de leche, a partir de su fermentación en rumen a propionato, principalmente (Van-Cleef et al. 2016Van-Cleef, E.H.C.B., J.B.D. Sancanari, Z.F. Silva, A.P. D’Aurea, V.R. Fávaro, F.O.S. Van-Cleef, A.C. Homem & J.M.B. Ezequiel, 2016. High concentrations of crude glycerin on ruminal parameters, microbial yield, and in vitro greenhouse gases production in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 96(4): 461-465, ISSN: 1918-1825. https://doi.org/10.1139/cjas-2015-0170. ), el cual puede participar con 30-72 % para la síntesis de glucosa en el tejido hepático, aporte que depende de la cantidad de carbohidratos no estructurales contenidos en la dieta y del consumo de materia seca (Melero et al. 2012Melero, J.A., Vicente, G., Paniagua, M., Morales, G. & Muñoz, P. 2012. Etherification of biodiesel-derived glycerol with ethanol for fuel formulation over sulfonic modified catalysts. Bioresource Technology, 103(1): 142-151 ISSN: 0960-8524. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.09.105. ). Hidalgo-Hernández et al. (2018)Hidalgo-Hernández, U., Ortega-Cerrilla, M.E., Herrera-Haro, J.G., Ramírez-Mella, M. & Zetina-Córdoba, P. 2018. Glicerol una alternativa para la alimentación de rumiantes. Agro Productividad, 11(5): 124-129, ISSN: 2594-0252. demostraron que las bacterias lipolíticas, así como Selenomonas ruminantium y S. dextrinosolvens son los grupos de mayor participación en la fermentación del glicerol a ácido propiónico.

El glicerol como suplemento energético, se ha evaluado en dietas para ganado lechero, en diferentes etapas de la lactancia, principalmente en el periodo de transición (Ogborn 2006Ogborn, K.L. 2006. Effects of method of delivery of glycerol on performance and metabolism of dairy cows during the transition period. Thesis Degree of Master of Science. New York City, USA. Cornell University. y Carvalho et al. 2011Carvalho, E.R., Schmelz-Roberts, N.S., White, H.M., Doane, P.H. & Donkin, S.S. 2011. Replacing corn with glycerol in diets for transition dairy cows. Journal of Dairy Science, 94 (2): 908- 916, ISSN: 0019-5146. https://www.journalofdairyscience.org. ) y lactancia temprana y media (Wang et al. 2009Wang, C., Liu, Q., Yang, W.Z., Huo, W.J., Dong, K.H., Huang, Y.X., Yang, X. M. & He, D.C. 2009. Effects of glycerol on lactation performance, energy balance and metabolites in early lactation Holstein dairy cows. Animal Feed Science and Technology, 151(1): 12-20, ISSN: 2321-1628. https://doi.org10.1016/j.anifeedsci.2008.10.009. ), utilizándose como un suplemento energético (Gaillard et al. 2018Gaillard, C., Sørensen, M.T., Vestergaard, M., Weisbjerg, M.R.., Larsen, M.K., Martinussen, H., Kidmose, U. & Sehested, J. 2018. Effect of substituting barley with glycerol as energy feed on feed intake, milk production and milk quality in dairy cows in mid or late lactation. Livestock Science, 209(1): 25-31, ISSN: 1871-1413. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2018.01.006. ). Sin embargo, los efectos de la alimentación con glicerol en la producción de leche y composición de la misma no han sido lo suficientemente concluyentes (Nivia -Osuna et al. 2020Nivia-Osuna, A., Ramírez-Peña A., Porras-Sánchez, C. J. & Marentes-Barrantes, D.L. 2020. Glycerol: dietary supplement and response in dairy cattle. Agronomía Mesoamericana, 31(3): 821-833, ISSN: 2215-3608. https://doi.org/10.15517/am.v31i3.39259. ).

Diversos estudios muestran que existe una variabilidad en el efecto de la administración del glicerol en el pH ruminal y la proporción de acetato, propionato, butirato y valerato, lo que incide en la producción de leche. Sin embargo, su respuesta depende de la dosis y la tasa de desaparición a nivel ruminal (Van-Cleef et al. 2016Van-Cleef, E.H.C.B., J.B.D. Sancanari, Z.F. Silva, A.P. D’Aurea, V.R. Fávaro, F.O.S. Van-Cleef, A.C. Homem & J.M.B. Ezequiel, 2016. High concentrations of crude glycerin on ruminal parameters, microbial yield, and in vitro greenhouse gases production in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 96(4): 461-465, ISSN: 1918-1825. https://doi.org/10.1139/cjas-2015-0170. ).

Lee et al. (2011)Lee, S.Y., Lee, S.M., Cho, Y.B., Kam, D.K., Lee, S.C., Kim, C.H. & Seo, S. 2011. Glycerol as a feed supplement for ruminants: in vitro fermentation characteristics and methane production. Animal Feed Science and Technology, 166-167 (4): 269-274, ISSN: 0377-8401. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2011.04.070. proporcionaron 200 g de glicerol a novillos canulados en el rumen que se alimentaron con una dieta basada en alfalfa y ensilaje de maíz, encontrando una disminución en la relación acetato: propionato, debido a una mayor producción de propionato.

Según Ogborn (2006)Ogborn, K.L. 2006. Effects of method of delivery of glycerol on performance and metabolism of dairy cows during the transition period. Thesis Degree of Master of Science. New York City, USA. Cornell University., los efectos del glicerol en la producción de leche, se observan cuando se emplean niveles superiores al 6 %. Sin embargo, Bodarski et al. (2005)Bodarski, R., Wertelecki, T., Bommer, F. & Gosiewski, S. 2005. The Changes of Metabolic Status and Lactation Perform in Dairy Cows Under Feeding TMR With Glycerin (Glycerol) Supplement at Periparturient Period. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 8 (4): 1-9, ISSN: 1505-0297. https://www.ejpau.media.pl/volume8/issue4/art-22.html. incrementaron la producción de leche con pequeñas dosis de glicerol en vacas durante las 10 primeras semanas de lactancia, lo que pudo estar relacionado con el aumento en el consumo de materia seca.

Los resultados obtenidos en la presente investigación están en concordancia con los obtenidos por Olivares-Palma et al. (2013)Olivares-Palma, S.M., Meale, S.J, Pereira, L.G., Machado, F.S., Carneiro, H., Lopes, F.C., Mauricio, R.M. & Chaves, A.V. 2013. In vitro fermentation, digestion kinetics and methane production of oilseed press cakes from biodiesel production. Asian Australasian Journal of Animal Science, 26(8): 1102-1110, ISSN: 1011-2367. https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13098. quienes demostraron que la suplementación con 1500 g de glicerol crudo, produjo incremento de aproximadamente un 8 % más en la producción de leche. En tanto, Khalid y Al-Anbari (2023)Khalid, W.A. & Al-Anbari, N.N. 2023. Effect of glycerol on milk yield, its quality and blood parameters of Holstein cows. Iraqi Journal of Agricultural Sciences, 54 (96): 1520-1528, ISSN: 0075-0530., también encontraron incrementos en la producción de leche con la adición de 150 mL de glicerol en vacas Holstein.

Por su parte, no hubo diferencias en ninguno de los componentes de la leche estudiados en el inicio del experimento antes de suministrar el glicerol (tabla 4), ni al finalizar este después de los 60 días de experimentación (tabla 5).

En la literatura científica consultada se observó que los componentes de la leche, por lo general, no se afectan con el empleo del glicerol, con excepción de algunas investigaciones donde se han encontrado efectos en el porcentaje de grasa de la leche.

Shin et al. (2012)Shin, J.H., Wang, D., Kim, S.C., Adesogan, A.T. & Staples, C.R. 2012. Effects of feeding crude glycerin on performance and ruminal kinetics of lactating Holstein cows fed corn silageor cottonseed hull-based, low-fiber diets. Joural of Dairy Science, 95(7): 4006-4016, ISSN: 0019-5146. https://doi.org/10.3168/jds.2011-5121. modificaron la concentración de grasa, con valores superiores al emplear el 5 % de glicerol. En tanto, Suarez Ariza (2020)Suarez Ariza, A. 2020. Suplementación con glicerina cruda: efectos sobre la producción, composición y calidad de la leche y metabolitos en sangre de vacas GYR x Holstein. Tesis presentada en opción al título de Master en Ciencias Pecuarias. Universidad de Tolima, Colombia. https://repository.uy.edu.co/handle/001/3474. al evaluar el efecto del glicerol en vacas cuya dieta basal fue de pastoreo de Brachiaria decumbes y ensilaje de maíz no encontraron cambios en la composición y calidad de la leche. Por su parte, Khalid y Al-Anbari (2023)Khalid, W.A. & Al-Anbari, N.N. 2023. Effect of glycerol on milk yield, its quality and blood parameters of Holstein cows. Iraqi Journal of Agricultural Sciences, 54 (96): 1520-1528, ISSN: 0075-0530. no encontraron cambios en los porcentajes de los componentes de la leche y recientemente Da Rosa et al. (2024)Da Rosa, D., Ulsenheimer, B.C., Pereira, E.A., Gonzalez da Silva, J.A., Baroni, J.I., Naetzold, S., de Oliveira, L., Huttra, A.P. & Viégas, J. 2024. Milk Composition and Productivity of Holstein Cows in Ryegrass Grazing and Crude Glycerin in the Diet. Revista de Gestão Social e Ambiental, 18(2): 1-11, ISSN: 1981-982X. https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n2-077. al evaluar el efecto del glicerol en vacas en pastoreo de Lolium multiflorum Lam. tampoco encontraron cambios en la composición y calidad de la leche en diferentes periodos de lactación.

El porcentaje de grasa que se obtuvo en la investigación se corresponde con los valores informados para los cruce (Holstein × Cebú) y la respuesta esperada con una dieta básicamente fibrosa, con predominio a nivel ruminal de la fermentación acética (Hernández y Ponce 2003Hernández, R. & Ponce, P. 2003. Caracterización de la composición láctea en Cuba y factores asociados a su variación. Revista electrónica de Veterinaria, 4(11): 10-16, ISSN: 1695-7504. www.veterinaria.org/revistas/redvet/n111103.html. ). La cantidad de forraje en la dieta de las vacas es un factor determinante en la concentración de grasas en la leche y su importancia radica en que es el principal medio para asegurar los precursores de la síntesis de grasa en niveles satisfactorios. Estos precursores se obtienen de la dieta y del tejido adiposo. Los AGCC se sintetizan en la glándula mamaria a partir del acetato y β hidroxibutirato (Mayburgh et al. 2012Mayburgh, J., Osthoff, G., Hugo, A., de Wit, M. Nel, K. & Fourie, D. 2012. Comparison of de milk composition of free-ranging indigenous Africa cattle breeds. South African. Journal of Animal Science, 42 (1): 1-14, ISSN: 222-4062. https://doi.org/10.4314/sajas.v42i1.1. ), ambos compuestos se derivan de la fermentación del principal componente fibroso de la dieta.