Animal Science
Effects of including sweet potato (Ipomoea batatas) and Vitafert as additives on the nutritional value of Cenchrus purpureus cv. CUBA CT-169 and Moringa oleifera silages
[1] Instituto de Ciencia Animal, Carretera Central km 47 ½, San José de las Lajas, Apartado Postal 24
[2] Unidad Académica de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma de Guerrero, Cd. Altamirano, Guerrero, México
[*] Email:rrodriguez@ica.co.cu
ABSTRACT
The effect of including Vitafert (0 and 1 %) and sweet potato (0, 5, 10 and 15 %) on the nutritional value of mixed silages of C. purpureus cv. CUBA CT-169 and M. oleifera
was evaluated. There were no differences on dry matter content, crude
protein, and neutral detergent fiber of evaluated silages (P>0.05).
Organic matter was superior to 85% and differed between control and
treatment with 10% of sweet potato (P< 0.05). Both additives
increased the production of acetic acid regarding control (P<
0.0001). Only silage with Vitafert and 15% of sweet potato reduced
levels of NH3 regarding control (P<0.001). In gas production, there
was interaction between the two factors in the first stage of
fermentation (P< 0.05). In the first three times of the initial
phase, silage with Vitafert produced more gas than control, but there
were no differences regarding the rest, except at 2 h. In the final
stage of fermentation, there was no interaction between treatments and
times. There was a tendency to increase the potential of gas production
and Vmax, with the inclusion of Vitafert and increase of tuber levels.
The inclusion of additives decreased NH3 levels and increased acetic and
butyric acids, as well as SCFAs, ME and OMD (P< 0.01). The IVDDM
increased with the inclusion of sweet potato (P< 0.0001). It can be
concluded that Vitafert and sweet potato additives, at the evaluated
concentrations, had no significant influence on chemical composition of
mixed silages but both additives improved the fermentative
characteristic of silages by reducing the levels of butyric acid and
increasing propionic acid levels. Likewise, its use optimized the
performance of kinetic parameters of in vitro fermentation and
increased gas production, total and individual SCFAs, IVDDM, ME and OMD,
having a positive effect of sweet potato inclusion level on several of
these indicators.
Key words:
mixed silage; quality; additives; gas production.
In
tropical areas, silage production is a viable alternative for
maintaining animal production and minimizing the effects of availability
of grasses for ruminants due to their seasonality. Cenchrus purpureus
is among the most promising forages of this region for silage
production, with a production that ranges between 15 and 43 t of dry
matter (DM) ha-1 year-1 (García et al. 2014 and Monteiro et al. 2016).
In Cuba, it is the most used forage species after sugar cane due to its
high biomass production, good leaf proportion, rusticity and adaptation
to a great diversity of soils and adverse climate conditions (García et al. 2014). There are many studies on silages based on C. purpureus, including clones obtained at the Instituto de Ciencia Animal (ICA) like Cuba OM-22 (Castaño and Villa 2017) and Cuba CT-169 (Morales et al. 2016 and Rodríguez et al. 2017).
Production
of mixed silages, including protein shrubs, allows the nutritional
value of silage to be improved, since tropical grasses have a low
nutritional quality, even without being subjected to anaerobic
fermentation process for their conservation. Among the protein shrubs, Moringa oleifera is recognized for its high nutritional quality, high protein content and good production of green biomass (Nouman et al 2014).
However, the inclusion of high levels of crude protein (CP) could
negatively influence on silage quality, because the higher the protein
content in fresh forage, the greater will be its buffer capacity or
resistance to pH change during the fermentation process (Otero and Esperance 1994). Therefore, under production conditions, it is recommended to include only between 20 and 40% of the shrub in the silages (Rodríguez et al. 2017).
In addition, forages of tropical grasses generally have low contents of soluble carbohydrates (Ferreira et al. 2015),
which are fundamental substrates for lactic acid bacteria that
guarantee an adequate conservation of plant material. Therefore, the use
of energy and microbial additives can help ensure a quality silage for
its use in ruminant feed. Sweet potato tuber (Ipomoea batatas) is
considered a good source of energy because it has high contents of
starch (more than 20 %) and sugars (5-6 %), which generally constitute
more than 80% of its DM and are generally higher than those of cassava (Manihot esculenta, Crantz) and maize (Zea mays L.) (Jusuf and Ginting 2017).
On the other hand, Vitafert is a biological product, developed in the
ICA, which is considered as an activator of fermentation because it
stimulates the production of organic acids and lowers pH (Elías and Herrera 2011).
The
combination of chemical composition analysis with the estimation of
chemical indicators and fermentation kinetics parameters is a good
research tool to predict the nutritional value of a food (Mtui et al. 2009).
The objective of this study was to evaluate the effect of the inclusion
of the biological product Vitafert and sweet potato tuber on the
nutritional value of mixed silages of C. purpureus cv. CUBA CT-169 and M. oleifera for ruminants, by means of the analysis of chemical composition and in vitro fermentation of ensiled products.
Plant material. C. purpureus cv. Cuba CT-169 and M. oleifera
(moringa) forage plants, with 90 and 60 days of age, respectively, were
collected in the experimental areas of the ICA, in typical red
ferralitic soil, of rapid desiccation and uniform profile (Hernández et al. 2015).
It is located between 22º 58 N and 82º 02 W and 80 m above sea level.
Grass and tree materials were obtained by manual cut. Both materials
were freshly carried, chopped in a forage mill until they reached a
particle size of 20-30 mm and dried in the sun one day to increase their
DM up to 25-30 %.
Silage production. A
70:30 mixture of CT-169 and moringa was prepared, which constituted the
fibrous and protein basis of the silages to be evaluated. This was
considered as control treatment. As an amylaceous source and energy
additive, sweet potato tuber (Ipomoea batatas) was used in four
levels of inclusion (0, 5, 10 and 15 % of the total mixture). Sweet
potatoes of small and medium size were used, without cleaning but
without adhered soil, which were cut lengthwise into pieces and then
into thin sheets (± 1.0 mm wide and a diameter smaller than 20 mm).
The
biological product Vitafert (1 %) was used as a microbial additive to
the silage, which was obtained by fermenting a mixture of final molasses
from sugar cane, soybeans, maize, urea, magnesium sulfate, mineral
formulas and yogurt as microbial inoculum (Elías and Herrera 2011).
For its production, a 250 L capacity stainless steel fermenter was
used, with a central piece to homogenize the mixture and an automatic
regulator to control the stirring and resting time at 120 and 20
minutes, respectively (Bustamante 2014).
The production of microsilos was carried out in PVC tubes (24 cm x 10 cm), with capacity for 450 g of fresh forage (Gutiérrez et al. 2015).
The core of CT-169 and moringa was mixed according to the treatment
with the corresponding level of sweet potato and then the Vitafert was
sprayed to the obtained mixtures. Treatments were introduced into
microsilos and the material was compacted with a tamping tool. Finally,
the microsilos were hermetically sealed and kept for 64 days in a
protected and dry place. Six microsilos were prepared per treatment.
Formulations of evaluated silages were:
{CT -169 + Moringa} (100 %) (Control silage)
{CT-169 + Moringa} (100 %) +Vitafert (1 %) (silage+Vitafert)
{CT-169 + Moringa} (95 %) +Vitafert (1 %) + sweet potato (5 %) (silage+Vitafert+5 %sweet potato)
{CT-169 + Moringa} (90 %) +Vitafert (1 %) + sweet potato (10 %) (silage+Vitafert+10 %sweet potato)
{CT-169 + Moringa} (85 %) +Vitafert (1 %) + sweet potato (15%) (silage+Vitafert+15%sweet potato)
At the end of the silage process, when
microsilos were opened, a sample of 10 g of each was taken, 90 mL of
distilled water was added and it was mixed in an orbital shaker at 250
rpm for 15 minutes at 20 ºC. Then, the mixture was filtered through
gauze and samples were taken from the filtrate for analysis of short
chain fatty acids (SCFA) and NH3.
Additionally,
approximately 200 g were taken from each microsilo. Samples were dried
for 72 h, in forced air oven, with regulated temperature (60 °C). Then,
they were milled in a hammer mill until they reached a particle size of 1
mm. Later, half of the dried material from each microsilo was
individually stored in sealed nylon bags until the chemical composition
analysis was conducted. The rest of the dried material was homogeneously
mixed by treatment and the obtained pool was also stored in sealed
nylon bags until its use in in vitro evaluations.
In vitro experimental procedure. The in vitro technique of gas production in glass bottles, described by Theodorou et al. (1994), was applied. An amount of 1.0 g of DM from each treatment was incubated in 100 mL bottles, in culture medium (Menke and Steingass 1988) and an inoculum of ruminal microorganisms, in proportion of 0.20 of total incubation volume (80 mL), was also incubated.
The ruminal content of two Siboney de Cuba cows, cannulated in rumen, was used as inoculum. These cows were fed ad libitum
with forage grasses and with free access to water and mineral salts.
The ruminal content of each animal was collected before offering food in
the morning and kept in closed thermos to reach the laboratory, where
it was filtered through several layers of gauze and the two inocula were
mixed in equal proportions. During the process, temperature of the
inocula was 39 ± 1ºC, and the conditions of anaerobiosis by continuous
flow of CO2 were maintained. Bottles were sealed and incubated in a
water bath at a controlled temperature (39 °C). That moment was taken as
the zero hour of the incubation.
Gas production
was measured by means of an HD8804 manometer, coupled to a TP804
pressure gauge (DELTA OHM, Italy). After each measurement, the gas was
released to equalize the external and internal pressures of the bottles.
The volume of gas was estimated from the pressure data using a
pre-established linear regression equation (Rodríguez et al. 2013): Gas (mL) = (pressure [103 Pa] 4.95)/2.5858) (n = 132; R2 = 0.9821)
The volume of gas was expressed per gram of incubated (OMinc) organic matter (OM). Two in vitro
tests were performed. In the first of the tests, gas production was
measured at 3, 6, 9, 12, 16, 20, 24, 30, 48, 72 and 96 hours of
incubation to estimate kinetic parameters of fermentation of the
evaluated silages, by using the single-phase Gompertz model:
Where:
is the gas production at time t (mL g-1 MOinc)
is the gas production potential (asymptote when t = ∞; mL g-1 OMinc).
is the relative gas production rate
is a constant factor of microbial efficiency (h-1)
is the incubation time (h)
In
addition, the time at which the maximum gas production speed (TVmax)
was reached was estimated from the second derivative of the Gompertz
model, evaluated at zero (inflection point of the sigmoidal model).
Maximum gas production speed (Vmax, mL g-1 OMinc h-1) was also
estimated, when replacing TVmax in the first derivative of the model (Rodríguez et al. 2013).
In
the second trial, incubation was carried out until 24 h. At that time,
fermentation was stopped and the bottles opened and their content was
filtered through nylon bags (45μm pore size) to separate the solid phase
from the incubation liquid. Samples were taken from the filtrate and
preserved with a deproteinizing solution (H3PO4 [2 %]) for the analysis
of individual SCFA and with HCl (0.2 N) to determine ammonia. The
preserved samples were stored at -20 ºC until analysis.
The bags with fermentation residues were dried for 72 h in a forced air oven with a regulated temperature (60 °C). The in vitro
degradability of dry matter (IVDDM) was determined by gravimetry, as
the difference between DM in the incubated substrate and in the solid
residue of fermentation, divided by the incubated DM in each bottle (Blümmel et al. 1997).
The
metabolizable energy (ME) and organic matter digestibility (OMD) at 24 h
of mixed silages were estimated from the equations proposed by Menke et al. (1979):
Where, PG24h was the volume of gas produced at 24 h (mL • 200 mg-1 incubated DM) and CP is expressed in percent.
Chemical analysis. DM, OM and CP were determined to the samples (AOAC 2016). Neutral detergent fiber (NDF) was obtained by the procedure described by Van Soest et al. (1991) and ammonia analyzes were performed by colorimetry (Chaney and Marbach 1962).
Concentration
of individual SCFAs in the preserved samples was determined by gas
chromatography, by injecting 0.5 μL, after centrifugation of the vials
at 14,200 x g (Centrifuge ECEN-205, MRC Ltd., Hagsvish, Israel) for 8
minutes. A DANI Master GC gas-liquid chromatographer (DANI Instruments
S.p.A, Milan, Italy) was used, equipped with a capillary column DN-FFAP
(30 m long, internal diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 μ) and an FID
detector. H2 was used as carrier gas and N2 as auxiliary gas. Maximum
temperature of the injector and the detector was set at 200 and 250 °C,
respectively. Individual SCFAs determined in the case of mixed silage
were expressed as percent of the DM, while the individual SCFAs obtained
in the gas production tests were expressed in mmole L-1. Total SCFA
(tSCFA) were also obtained by the algebraic sum of determined individual
SCFA.
Experimental design. In order to
evaluate indicators of chemical composition and of the fermentative
process of mixed silages, a completely randomized experimental design
was applied, considering silages as treatments (5) and each microsilo as
an experimental unit (6).
In the case of the 96-h in vitro experiment, in order to facilitate the analysis of in vitro accumulated gas production, fermentation was divided a priori
into two phases. The first phase (initial phase) included five sampling
times between the start and 24 hours of incubation (6, 9, 12, 16 and 24
h) and the second phase (final phase) was considered from that moment
until the end of incubation, and, in this case, four sampling times were
analyzed (30, 48, 72 and 96 h).
As in vitro
accumulated gas production is repeatedly measured during the time in
the same experimental unit, the fulfillment of theoretical assumptions
of normality for the analysis of variance was analyzed with the use of
Shapiro-Wilk (Shapiro and Wilk 1965) test
and Pearson correlation analysis. As the normality assumption was not
fulfilled, the Mixed Generalized Linear Model was used, through the
utilization of GLIMMIX of SAS procedure. Treatments, sampling times and
interaction treatment per time were considered as fixed effects, the
intercept as random effect and the bottle as subject. In order to know
distribution for data fit, Normal, Poisson, Log normal and Gamma
distributions were tested, being this last the one with the best fit and
Log was the bond function. To select the best fitting model, the
variance-covariance structures Toeplitz (Toep), Variance Component (CV),
Composite Symmetry (CS), Autoregressive of Order 1 (AR [1]) and
Unstructured (UN) were tested. To select the variance matrix of best fit
to the data, the information criteria [Akaike (AIC), corrected Akaike
(AICC) and Bayesian (BIC)] were used, for which the smallest value was
considered. The structure that met this requirement was the Toep. Means
were compared through the fixed range test (Kramer 1956). For data analysis, the statistical package SAS (2013), version 9.3, was used.
In the second in vitro
test, the indicators determined at the end of the 24 hour of incubation
(NH3, individual and total SCFA, ME, OMD and IVDDM) were analyzed
according to a random block design. Treatments consisted of mixed
silages (5), blocks or replicas were the weeks in which incubations were
carried out (2), and bottles were considered as repetitions (4). When
differences (P <0.05) were found, means of the treatments were
compared by multiple rank test of Duncan (1955).
Pearson correlation index was used to determine the linear relationship
between indicators measured or estimated in the study. The statistical
package InfoStat (Di Rienzo et al. 2012) was used for these analyzes and mathematical modeling.
Chemical composition and fermentative indicators of silage process.
In none of the open microsilos, the presence of fungi or oxygen was
observed, so the storage and manufacturing process allowed an adequate
fermentation and the way of sealing was successful. All treatments
classified as good quality silage according to their organoleptic
characteristics (color, smell and texture).
Table 1 shows the chemical composition
of the mixed silages and chemical indicators of fermentation that
occurred during the conservation process. No differences were observed
in DM, CP and NDF content (P> 0.05). High contents of NDF indicate an
appreciable disappearance of soluble material during the anaerobic
fermentation process. On the other hand, OM was higher than 85 % in all
treatments and only differences were observed for this indicator between
control silage and the treatment with 10 % sweet potato (P <0.05).
Table 1.
Chemical composition and fermentative indicators of the evaluated mixed silages
Low protein content obtained in the designed
silage formulations, lower than the indicators reported for traditional
silages based on sorghum (9 %) and maize (8%) forages (Ensminger et al. 1990) is noteworthy. This was because moringa, used as main protein source, has high levels of CP (Rodríguez et al. 2014).
However, in the present study, it was included in a low proportion in
silage mixtures, so its contribution in nitrogen was limited, to which
the low protein content of the rest of the components was added. Rodríguez et al. (2017)
observed that mixed silages of CT-169 and moringa, in similar mixtures
to those used in this study (80:20 and 60:40), had similar DM values,
lower in OM (78 %) and NDF (58%), but higher in CP (18 %). Nevertheless,
these authors evaluated younger forages than those used in this study,
which would explain the lower fiber content and higher protein content.
It could not be appreciated that the inclusion of Vitafert would improve the CP content of silages as observed by Gutiérrez et al. (2014), when evaluating the effect of this microbial additive in mixed silages of Tithonia diversifolia, C. purpureus cv. Cuba CT-169, although these authors evaluated higher inclusion levels of this microbial additive (4.5, 6 and 8 %).
Regarding
the fermentative indicators of the evaluated silages, it was observed
that the inclusion of the microbial additive and the energy additive
increased the acetic production compared to the control treatment (P
<0.0001), obtaining the highest increase with the treatment with 5 %
of sweet potato tuber inclusion. Regarding this organic acid, acetic
acid levels are not so important when classifying the quality of silages
since there are several types of lactobacilli that produce it and good
quality silages are common, which are obtained from forages poor in
proteins, and contain large amounts of this SCFA (Chalacán and Valencia 1999).
On
the other hand, no effect of the treatments was observed in the
production of propionic acid (P>0.05). The performance of propionic
acid did not coincide with that reported by Rêgo et al. (2010), who appreciated that the inclusion of achiote (Bixa orellana) by-products to silages of C. purpureus increased the levels of this SCFA.
Regarding
the production of butyric acid, all the treatments with additives
reduced the production of this organic acid, with respect to the control
(P <0.0001), although the best effect corresponded to silage with
Vitafert. The presence of butyric acid in the ensiled material is
related to the presence of bacteria of the Clostridium genus, with
significant losses in the quality of the silage and the consequent
decrease in palatability and voluntary intake (Wilkinson 1983).
In the present study, only the silage with Vitafert as an additive
showed values lower than the 0.1 % of DM, considered as the maximum
accepted value for a silage of excellent quality (Roth and Undersander 1995).
Butyric concentrations under this value are a key indicator that a
desirable fermentation occurred, a result of low activity of Clostridium
bacteria (Roth and Undersander 1995). In
the case of the treatment where only the microbial additive was used,
this could have a faster decrease of pH and favor lactic acid bacteria
growth. On the other hand, the inclusion of sweet potato also
contributed to reduce the levels of this SCFA compared to the control
silage, although without reaching the value of 0.1 % DM. This effect
could be due to the contribution of easily fermented carbohydrates that
serve as a substrate for lactic acid bacteria. In any case, other
authors consider that silages with concentrations of butyric lower than
0.5 % DM can also be considered as good quality silages (Kung and Shaver 2001).
Simultaneously,
there were differences in the NH3 content among treatments, but only
the silage with Vitafert and 15 % of sweet potato reduced the levels of
this compound with respect to the control silage (P <0.001). In mixed
silages of C. purpureus and cocoa meal, Teixeira et al. (2008) observed ammonia values similar to those obtained in the present study (3.9 %).
A problem when using C. purpureus as forage is that its high humidity can affect a high decomposition of its proteins (Viana et al. 2013).
Since ammonia is a product of fermentation, especially of clostridial
fermentations, the observed levels are satisfactory because they were
less than 10-12%, established limit for classifying a silage as good
quality McDonald et al. 1991. This
confirms that the studied silages were obtained by desirable
fermentations, although in the case of control silage, these results did
not coincide with the previously analyzed butyric acid levels. These
low ammonia values may have been caused in part to the previous
pre-drying process to which forages were subjected previous to be
ensiled.
Gas production and kinetic parameters of fermentation of the evaluated silages.
For the initial phase of the fermentation, it was observed that there
was interaction between treatments and sampling times (P<0.0001). Table 2
shows the results of this interaction. In the first three analyzed
schedules, silage with Vitafert produced more gas than control silage,
but did not show differences regarding the rest of the treatments,
except for the two hours that it was lower than gas production of the
treatment with 15 % of sweet potato. However, in the following two times
(16 and 24 h), there was no difference between control silage and the
rest of the treatments, except at 16 h that this treatment produced less
gas than silage with 10 % of sweet potato (P <0.001).
Table 2.
Effect of interaction among treatments and times of in vitro accumulated gas production of in the initial phase of fermentation (original means appear between brackets)
a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m Different letters indicate significant differences for P<0.05
In the final phase of fermentation, there was
no interaction between treatments and sampling times (P>0.05). The
individual effects of treatments and sampling times on the in vitro accumulated gas production are shown in tables 3 and 4,
respectively. Regarding treatments, all improved gas production
compared to control silage (P<0.0001), although there was no
difference between silage with Vitafert and silage that also included 5%
of sweet potato. The highest gas production corresponded to the silage
with the highest tuber proportion in its composition. For their part,
times differed among themselves, increasing gas production by increasing
sampling hours (P <0.0001).
Table 3.
Effect of treatments on in vitro accumulated gas production in the final phase of fermentation (original means appear in brackets)
a,b,c,d Different letters indicate significant differences for P<0.05
Table 4.
Effect of times on in vitro accumulated gas production in the final phase of fermentation (original means appear in brackets)
a,b,c,d Different letters indicate significant differences for P<0.05
Table 5 shows the estimated kinetic parameters of the in vitro
accumulated gas production profile of the evaluated silages. A tendency
to increase gas production potential (parameter A) was observed by
including Vitafert and increasing the levels of sweet potato, which may
be related to the availability of growth promoting compounds and soluble
carbohydrates, respectively. Regarding the use of sweet potato in
silages, there are references that confirm a high in vitro digestibility (92.0%) of sweet potato (Backer et al. 1980 and Ruiz et al. 1981). In addition, Rendon et al. (2013)
reported that the integral silage of sweet potato (tuber and foliage)
showed ruminal degradability of 66.8% when incubated for 72 h, similar
values to maize silage.
Table 5.
Kinetic parameters according to Gompertz model of in vitro fermentation of the evaluated mixed silages
SE of parameters were significant at P˂ 0.0001; 1 SE of the curve
The same trend, but negative, was appreciated
for the relative rate of gas production (parameter B). However, it was
not appreciated that the Vitafert affected parameter C or sweet potato
inclusion level in the silage mixture showed a defined trend on this
parameter. On the other hand, the inclusion of additives tended to
improve Vmax values although only silage with Vitafert and silage with
Vitafert and 10% of sweet potato tended to decrease TVmax. In the
present study, all treatments reached their Vmax between 18 and 21 h.
When comparing these results with those obtained by Rodríguez et al. (2017),
it is appreciated that the obtained Vmax were higher than those
reported by these authors, although longer incubation times were
reached. Differences between both studies, despite using the same
forages, could be given by the evaluated cut ages and their effects on
the chemical composition of silages and on the partition of in vitro fermented nutrients towards gas production or microbial synthesis.
Figures 1 and 2
show gas production and gas production speed profiles of the evaluated
mixed silages, respectively. Gas production curve of silage treatment
with 15 % of sweet potato tended to be higher than the rest of the
treatments, which was previously associated to better availability of
soluble carbohydrates, provided by the tuber. On the other hand, it was
observed that silage with Vitafert and Vitafert with 5 and 10 % of sweet
potato, had a similar performance of their fermentation profiles,
intermediate between control silage and silage with 15 % of sweet
potato.
Fig. 1.
Profile of in vitro
accumulated gas production (Y axis, mL g-1 incOM) in the time (X
axis,h) of evaluated mixed silages, estimated from the parameters
obtained by Gompertz model
Fig. 2.
Profile of in vitro
accumulated gas production speed (Y axis, mL g-1 incOM h-1) in the time
(X axis, h) of evaluated mixed silages, estimated from the parameters
obtained by Gompertz model
Indicators of fermentation up to 24 hours of evaluated mixed silages. Table 6 shows indicators of in vitro
fermentation of the evaluated silages. The inclusion of Vitafert and
sweet potato decreased the content of ammonia, although the lowest value
of NH3 belonged to the treatment of silage with Vitafert (P< 0.001).
When correlating levels of NH3 at 24 h of incubation with CP content of
the evaluated silages, there was a high linear correlation between
these two variables (r= 0.8314). It is important to state that
concentrations of NH3 in all treatments surpassed the value of 5 mg 100
mL-1, considered as minimum for a good functioning of ruminal ecosystem (Satter and Styler 1974).
Tabla 6.
Indicators of in vitro fermentation of the evaluated mixed silages
a,b,c,d Different letters indicate significant differences for P<0.05
Likewise, the inclusion of Vitafert and sweet
potato increased the production of acetic and butyric acids, as well as
the estimated production of total SCFAs, ME and OMD (P< 0.01), but
only treatments with sweet potato improved the production of propionic
acid (P< 0.01).
When determining DM
degradability by gravimetry, there were no differences between control
silage and silage with Vitafert, but there was an increase of IVDDM with
the inclusion of sweet potato in the composition of silages (P<
0.0001), obtaining the best degradability with 15 % of sweet potato
inclusion.
When correlating values of estimated
OMD and the IVDDM determined by gravimetry, there was a high correlation
between both variables (r= 0.7551). This is an element to be taken into
consideration because variable OMD may be used for estimating, using
gas production and CP content, the effect of treatments on degradability
and, this way, substituting gravimetric determinations, which sometimes
are difficult and lead to losses of non-fermented materials, and
subsequently, overestimate IVDDM.
The
inclusion of Vitafert and sweet potato, at the evaluated
concentrations, had no significant influence on chemical composition of
the evaluated mixed silages. However, both additives improved the
fermentative characteristics of silages with the reduction of the levels
of butyric acid and the increase of propionic acid. Likewise, their use
improved the nutritional value of ensiled products because they
optimized the performance of kinetic parameters of in vitro
fermentation and increased gas production, individual and total SCFAs,
IVDDM and estimations of ME and OMD, with a positive effect of sweet
potato inclusion level on some of these indicators.
Out
of these results, it is recommended to evaluate superior inclusion
levels of sweet potato to increase availability of non-structural
carbohydrates in the ensiled product. In addition, using the low levels
of CP and NH3, it should be evaluated the increase of protein content in
the mixtures to be ensiled from the use of superior proportions of the
protein shrub or small amounts of urea. Finally, the use of Vitafert is a
viable option for small and medium farmers, but it should be useful to
evaluate pure strains of microorganisms with potential as additives for
silages, which will constitute a feasible option for developing products
for large-scale farmers, who consider that rusticity of Vitafert
production is not viable.
En
el trópico, la producción de ensilaje constituye una alternativa viable
para mantener la producción animal y minimizar los efectos de la
disponibilidad de pastos para los rumiantes debido a la estacionalidad
de los mismos. Entre los forrajes más promisorios en esta región para la
producción de ensilajes está Cenchrus purpureus, con una producción que oscila entre 15 y 43 t de materia seca (MS) ha-1 año-1 (García et al. 2014 y Monteiro et al. 2016).
En Cuba es la especie forrajera más utilizada después de la caña de
azúcar, debido a su alta producción de biomasa, buena proporción de
hojas, rusticidad y adaptación a una gran diversidad de suelos y
condiciones climáticas adversas (García et al. 2014). Existen muchos estudios sobre ensilajes basados en C. purpureus, incluyendo clones obtenidos en el Instituto de Ciencia Animal (ICA) como el Cuba OM-22 (Castaño y Villa 2017) y el Cuba CT-169 (Morales et al. 2016 y Rodríguez et al. 2017).
La
producción de ensilajes mixtos en los que se incluyen arbustivas
proteicas permite mejorar el valor nutritivo del alimento ensilado, ya
que las gramíneas tropicales tienen baja calidad nutricional, aún sin
someterse al proceso de fermentación anaeróbica para su conservación.
Entre las arbustivas proteicas, Moringa oleifera se reconoce por su alta calidad nutricional, elevados contenidos proteicos y buena producción de biomasa verde (Nouman et al. 2014).
Sin embargo, la inclusión de altos niveles de proteína bruta (PB)
podría influir negativamente en la calidad del ensilaje pues a mayor
contenido de proteína en el forraje fresco, mayor será su capacidad
tampón o resistencia al cambio de pH durante el proceso fermentativo (Otero y Esperance 1994). Por ello, en condiciones de producción se recomienda incluir solo entre 20 y 40 % de la arbustiva en los ensilajes (Rodríguez et al. 2017).
Además, los forrajes de gramíneas tropicales generalmente tienen bajos contenidos de carbohidratos solubles (Ferreira et al. 2015),
sustratos fundamentales para las bacterias lácticas que son las que
garantizan una adecuada conservación del material vegetal. Por ello, el
uso de aditivos energéticos y microbianos puede contribuir a garantizar
un producto ensilado de calidad para su empleo en la alimentación de
rumiantes. El tubérculo de boniato (Ipomoea batatas) se considera
una buena fuente energética porque tiene altos contenidos de almidón
(más del 20 %) y azúcares (5-6 %), que constituyen generalmente más del
80 % de su MS y generalmente son superiores a los de la yuca (Manihot esculenta, Crantz) y el maíz (Zea mays L.) (Jusuf y Ginting 2017).
Por su parte, el Vitafert es un producto biológico, desarrollado en el
ICA, que se considera un activador de la fermentación porque estimula la
producción de ácidos orgánicos y disminuye el pH (Elías y Herrera 2011).
La
combinación de los análisis de composición química con la estimación de
indicadores químicos y los parámetros de la cinética de fermentación,
es una buena herramienta de investigación para predecir el valor
nutritivo de un alimento (Mtui et al. 2009).
Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la inclusión del
producto biológico Vitafert y tubérculo de boniato en el valor nutritivo
para rumiantes de ensilajes mixtos de C. purpureus vc. CUBA CT-169 y M. oleifera, mediante el análisis de la composición química y la fermentación in vitro de los productos ensilados.
Material vegetal. Las plantas forrajeras C. purpureus vc. Cuba CT-169 y M. oleifera
(moringa) de 90 y 60 días de edad, respectivamente, se recolectaron en
las áreas experimentales del ICA, en suelo ferralítico rojo típico, de
rápida desecación y perfil uniforme (Hernández et al. 2015);
ubicado entre el 22º 58 LN y los 82º 02 LO y a 80 m sobre el nivel del
mar. Tanto la gramínea como el material arbóreo se obtuvieron por corte
manual. Ambos materiales se acarrearon frescos, se trocearon en un
molino forrajero hasta alcanzar un tamaño de partícula de 20-30 mm y se
secaron al sol un día para incrementar su MS hasta 25-30 %.
Elaboración de los ensilajes.
Se preparó una mezcla 70:30 de CT-169 y moringa, lo que constituyó el
núcleo fibroso y proteico de los ensilados a evaluar. Este se consideró
el tratamiento control. Como fuente amilácea y aditivo energético, se
empleó el tubérculo de boniato (Ipomoea batatas) en cuatro
niveles de inclusión (0, 5, 10 y 15 % de la mezcla total). Se utilizaron
tubérculos de boniatos de pequeño y mediano tamaño, sin limpiar pero
sin tierra adherida, los que se cortaron longitudinalmente en trozos y
luego en láminas finas (±1,0 mm de ancho y un diámetro menor a 20 mm).
Como
aditivo microbiano a los ensilados se empleó el producto biológico
Vitafert (1 %), el que se obtuvo por la fermentación de una mezcla de
miel final de caña de azúcar, soya, maíz, urea, sulfato de magnesio,
fórmulas minerales y yogurt como inóculo microbiano (Elías y Herrera 2011).
Para su elaboración se utilizó un fermentador con capacidad de 250 L,
de acero inoxidable, con una paleta central para homogenizar la mezcla y
un regulador automático para controlar el tiempo de agitación y reposo a
120 y 20 minutos, respectivamente (Bustamante 2014).
La elaboración de los microsilos se realizó en tubos de PVC (24 cm x 10 cm), con capacidad para 450 g de forraje fresco (Gutiérrez et al. 2015).
El núcleo de CT-169 y moringa se mezcló según el tratamiento con el
nivel de boniato correspondiente y luego se asperjó el Vitafert a las
mezclas obtenidas. Los tratamientos se introdujeron en los microsilos y
el material se compactó con un pisón. Finalmente, los microsilos se
cerraron herméticamente y se conservaron por 64 días en un local
protegido y seco. Se prepararon seis microsilos por tratamiento. Las
formulaciones de ensilajes evaluadas fueron:
{CT-169 + Moringa} (100 %) (Ensilaje Control)
{CT-169 + Moringa} (100 %) +Vitafert (1 %) (Ensilaje+Vitafert)
{CT-169 + Moringa} (95 %) +Vitafert (1 %) + Boniato (5 %) (Ensilaje+Vitafert+5 %Boniato)
{CT-169 + Moringa} (90 %) +Vitafert (1 %) + Boniato (10 %) (Ensilaje+Vitafert+10%Boniato)
{CT-169 + Moringa} (85 %) +Vitafert (1 %) + Boniato (15 %) (Ensilaje+Vitafert+15%Boniato)
Al finalizar el proceso de ensilaje, al abrir
los microsilos se tomó una muestra de 10 g de cada uno, se le añadió 90
mL de agua destilada y se mezcló en zaranda orbital a 250 rpm durante
15 minutos, a 20 ºC. Luego la mezcla se filtró en gasa y del filtrado se
tomaron muestras para análisis de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y
NH3.
Adicionalmente, se tomaron aproximadamente
200 g de cada microsilo. Las muestras se secaron durante 72 h, en estufa
de aire forzado, con temperatura regulada (60 ºC). Luego, se molieron
en molino de martillo hasta alcanzar tamaño de partícula de 1 mm.
Posteriormente, la mitad del material seco de cada microsilo se almacenó
de manera individual en bolsas de nailon selladas hasta que se les hizo
el análisis de composición química. El resto del material seco se
mezcló homogéneamente por tratamiento y el pool obtenido también se
almacenó en bolsas de nailon selladas hasta su empleo en las
evaluaciones in vitro.
Procedimiento experimental in vitro. Se aplicó la técnica in vitro de producción de gas en botellas de vidrio, descrita por Theodorou et al. (1994). Se incubó 1.0 g de MS de cada tratamiento en botellas de 100 mL, en medio de cultivo (Menke y Steingass 1988) y un inóculo de microorganismos ruminales, en proporción de 0.20 del volumen total de incubación (80 mL).
Se utilizó como inóculo el contenido ruminal de dos vacas Siboney de Cuba canuladas en rumen, alimentadas ad libitum
con forraje de gramíneas y con libre acceso a agua y sales minerales.
El contenido ruminal de cada animal se recolectó antes de ofrecer el
alimento en la mañana y se conservó en termos cerrados hasta llegar al
laboratorio, donde se filtró a través de varias capas de gasa y los dos
inóculos se mezclaron en proporciones iguales. Durante el proceso, se
mantuvo la temperatura de los inóculos de 39 ± 1 ºC, y las condiciones
de anaerobiosis mediante flujo continuo de CO2. Las botellas se sellaron
y se incubaron en baño de agua a temperatura controlada (39 ºC). Se
tomó ese momento como la hora cero de la incubación.
La
producción de gas se midió por medio de un manómetro HD8804, acoplado a
un calibrador de presión TP804 (DELTA OHM, Italy). Después de cada
medición, se liberó el gas hasta igualar las presiones externa e interna
de las botellas. Se estimó el volumen de gas a partir de los datos de
presión mediante una ecuación de regresión lineal pre-establecida (Rodríguez et al. 2013):Gas (mL)= (presión [103 Pa]+4.95)/2.5858)(n= 132; R2= 0.9821)
El volumen de gas se expresó por gramo de materia orgánica (MO) incubada (MOinc).
Se realizaron dos ensayos in vitro.
En el primero de los ensayos se midió la producción de gas a las 3, 6,
9, 12, 16, 20, 24, 30, 48, 72 y 96 horas de incubación para estimar los
parámetros cinéticos de la fermentación de los ensilajes evaluados,
mediante el empleo del modelo monofásico de Gompertz:
Donde:
es la producción de gas al tiempo t (mL g-1 MOinc)
es el potencial de producción de gas (asíntota cuando t= ∞; mL g-1 MOinc).
es la tasa relativa de producción de gas
es un factor constante de la eficiencia microbiana (h-1)
es el tiempo de incubación (h)
Además,
se estimó el tiempo al que se alcanzó la velocidad máxima de producción
de gas (TVmáx), a partir de la segunda derivada del modelo de Gompertz,
evaluada en cero (punto de inflexión del modelo sigmoidal). También se
estimó la velocidad máxima de producción de gas (Vmáx; mL g-1 MOinc
h-1), al sustituir TVmáx en la primera derivada del modelo (Rodríguez et al. 2013).
En
el segundo ensayo la incubación se realizó hasta las 24 h. En ese
momento se detuvo la fermentación y se abrieron las botellas y su
contenido se filtró a través de bolsas de nailon (45 μm de tamaño de
poro) para separar la fase sólida del líquido de incubación. Se tomaron
muestras del filtrado y se preservaron con una solución desproteinizante
(H3PO4 [2 %]) para el análisis de AGCC individuales y con HCl (0.2N)
para determinar amoníaco. Las muestras preservadas se conservaron a -20
ºC hasta su análisis.
Las bolsas con los residuos
de la fermentación se secaron durante 72 h en una estufa de aire forzado
con temperatura regulada (60 ºC). Se determinó por gravimetría la
degradabilidad in vitro de la materia seca (DIVMS), como la
diferencia entre MS en el sustrato incubado y en el residuo sólido de la
fermentación, dividido por la MS incubada en cada botella (Blümmel et al. 1997).
La
energía metabolizable (EM) y la digestibilidad de la materia orgánica
(DMO) a las 24 h de los ensilajes mixtos, se estimaron a partir de las
ecuaciones propuestas por Menke et al. (1979): EM (MJ kg-1 MS) = 2.20 + 0.136 PG24h + 0.057 PB
Donde, PG24h fue el volumen de gas producido a las 24 h (mL•200 mg-1 MS incubada) y la PB se expresa en por ciento.
Análisis químico. A las muestras se les determinó MS, MO y PB (AOAC 2016). La fibra detergente neutro (FDN) se obtuvo mediante el procedimiento descrito por Van Soest et al. (1991) y los análisis de amoníaco se realizaron por colorimetría (Chaney y Marbach 1962).
La
concentración de los AGCC individuales en las muestras preservadas se
determinó mediante cromatografía de gases, al inyectar 0.5 μL, después
de centrifugar los viales a 14 200 x g (Centrifuga ECEN-205, MRC Ltd.,
Hagsvish, Israel) durante 8 minutos. Se utilizó un cromatógrafo
gas-líquido DANI Master GC (DANI Instruments S.p.A, Milán, Italia),
equipado con una columna capilar DN-FFAP (longitud 30 m, diámetro
interno 0.32 mm, grosor de película 0.25 μ) y un detector FID. Se empleó
H2 como gas portador, y N2 como auxiliar. La temperatura máxima del
inyector y el detector se fijó en 200 y 250 ºC, respectivamente. Los
AGCC individuales determinados en el caso de los ensilados mixtos se
expresaron como por ciento de la MS, mientras que los AGCC individuales
obtenidos en los ensayos de producción de gas se expresaron en mmole
L-1. También se obtuvieron los AGCC totales (AGCCt) por la suma
algebraica de los AGCC individuales determinados.
Diseño Experimental.
Para evaluar los indicadores de composición química y del proceso
fermentativo de los ensilajes mixtos, se aplicó un diseño experimental
completamente aleatorizado, donde se consideraron los ensilados como
tratamientos (5) y cada microsilo como unidad experimental (6).
En el caso del experimento in vitro de 96 h, para facilitar el análisis de la producción de gas acumulada in vitro se dividió a priori
la fermentación en dos fases. La primera fase (fase inicial) incluyó
cinco horarios de muestreo entre el inicio y las 24 horas de incubación
(6, 9, 12, 16 y 24 h) y la segunda fase (fase final) se consideró desde
ese instante hasta el final de la incubación, y se analizaron en este
caso cuatro horarios de muestreo (30, 48, 72 y 96 h).
Como la producción acumulada de gas in vitro
es medida repetida en el tiempo sobre la misma unidad experimental,
primero se analizó el cumplimiento de los supuestos teóricos de
normalidad para el análisis de varianza, mediante la dócima de
Shapiro-Wilk (Shapiro y Wilk 1965) y el
análisis de correlación de Pearson. Como se incumplió el supuesto de la
normalidad, se utilizó un Modelo Lineal Generalizado Mixto mediante el
empleo del procedimiento GLIMMIX del SAS. Se consideró como efectos
fijos los tratamientos, horarios de muestreo e interacción tratamiento
por horario; como efecto aleatorio el intercepto y como subject la
botella. Para conocer la distribución con que se ajustaron los datos se
probaron las distribuciones Normal, Poisson, Log normal y Gamma; esta
última fue la de mejor ajuste y la función de enlace fue Log. Para
seleccionar el modelo de mejor ajuste se probaron las estructuras de
varianza- covarianza Toeplitz (Toep), Componente de Varianza (VC),
Simetría Compuesta (CS), Autoregresiva de Orden 1 (AR[1]) y No
estructurada (UN). Para seleccionar la matriz de varianza de mejor
ajuste a los datos se utilizaron los criterios de información [Akaike
(AIC), Akaike corregido (AICC) y Bayesiano (BIC)] para lo cual se
consideró el valor más pequeño. La estructura que cumplió con este
requisito fue la Toep. Las medias se compararon a través de la dócima de
rango fijo (Kramer 1956). Para el análisis de los datos se empleó el paquete estadístico SAS (2013), versión 9.3.
En el segundo ensayo in vitro,
los indicadores determinados al término de las 24 horas de incubación
(NH3, AGCC individuales y totales, EM, DMO y DIVMS) se analizaron según
un diseño de bloques al azar. Los tratamientos consistieron en los
ensilajes mixtos (5), los bloques o réplicas fueron las semanas en que
se realizaron las incubaciones (2), y como repeticiones las botellas
(4). Cuando se encontraron diferencias (P < 0.05), las medias de los
tratamientos se compararon por la dócima de rangos múltiple de Duncan (1955).
Se utilizó el índice de correlación de Pearson para determinar la
relación lineal entre indicadores medidos o estimados en el estudio.
Para estos análisis y la modelación matemática se empleó el paquete
estadístico InfoStat (Di Rienzo et al. 2012).
Composición química e indicadores fermentativos del proceso de ensilaje.
En ninguno de los microsilos abiertos se observó la presencia de hongos
u otros indicios de presencia de oxígeno, por lo que el proceso de
fabricación y almacenamiento permitió una adecuada fermentación y la
forma de sellado tuvo éxito. Todos los tratamientos clasificaron como
ensilados de buena calidad según sus características organolépticas
(color, olor y textura).
En la tabla 1
se muestra la composición química de los ensilajes mixtos e indicadores
químicos de la fermentación ocurrida durante el proceso de
conservación. No se apreció diferencias en el contenido de MS, PB y FDN
(P>0.05).
Table 1.
Chemical composition and fermentative indicators of the evaluated mixed silages
Los elevados contenidos de FDN indican una
apreciable desaparición de material soluble durante el proceso de
fermentación anaeróbica. Por su parte, la MO fue mayor al 85 % en todos
los tratamientos y solo se apreció diferencias para este indicador entre
el ensilaje control y el tratamiento con 10 % de boniato (P< 0.05).
Es
de destacar los bajos contenidos proteicos obtenidos en las
formulaciones de ensilajes diseñadas, inferiores a los tenores reportado
para ensilajes tradicionales basados en forrajes de sorgo (9%) y maíz
(8%) (Ensminger et al. 1990). Esto se debió a que moringa, la arbórea que se empleó como principal fuente proteica, tiene altos tenores de PB (Rodríguez et al. 2014),
pero en el presente estudio se incluyó en una baja proporción en las
mezclas ensiladas; por lo cual su aporte en nitrógeno fue limitado, a lo
que se adicionó el bajo contenido proteico del resto de los
componentes. Rodríguez et al. (2017)
observaron que ensilajes mixtos de CT-169 y moringa, en mezclas afines a
las empleadas en este estudio (80:20 y 60:40), tenían valores similares
de MS, inferiores en MO (78 %) y FDN (58 %), pero mayores en PB (18 %).
Sin embargo, estos autores evaluaron forrajes de menor edad a los
utilizados en este estudio, lo que explicaría los menores tenores de
fibra y mayores en proteínas.
No se pudo apreciar que la inclusión del producto Vitafert mejorara el contenido de PB de los ensilajes como sí observaron Gutiérrez et al. (2014), al evaluar el efecto de dicho aditivo microbiano en ensilajes mixtos de Tithonia diversifolia : C. purpureus vc. Cuba CT-169, aunque estos autores evaluaron mayores niveles de inclusión de este aditivo microbiano (4.5, 6 y 8 %).
En
cuanto a los indicadores fermentativos de los ensilajes evaluados, se
observó que tanto la inclusión del aditivo microbiano como el
energético, incrementó la producción de acético respecto al tratamiento
control (P< 0.0001), obteniéndose el mayor incremento con el
tratamiento con 5 % de inclusión de tubérculo de boniato. Respecto a
este ácido orgánico, los niveles de acético no son tan importantes al
clasificar la calidad de los ensilajes pues son varios los tipos de
lactobacilos que lo producen y son comunes ensilajes de buena calidad
obtenido a partir de forrajes pobres en proteínas, que contienen
cantidades sustanciales de este AGCC (Chalacán y Valencia 1999).
Por
su parte, no se observó efecto de los tratamientos en la producción de
ácido propiónico (P>0.05). El comportamiento del ácido propiónico no
coincidió con lo informado por Rêgo et al. (2010), quienes apreciaron que la inclusión de subproductos de bija (Bixa orellana) a ensilados de C. purpureus incrementaba los niveles de este AGCC.
En
cuanto a la producción de ácido butírico, todos los tratamientos con
aditivos redujeron la producción de este ácido orgánico, respecto al
control (P< 0.0001), aunque el mayor efecto correspondió al ensilaje
con Vitafert. La presencia de ácido butírico en el material ensilado se
relaciona con la presencia de bacterias del género Clostridium, con
pérdidas significativas en la calidad del ensilaje y la consecuente
disminución de su palatabilidad y el consumo voluntario (Wilkinson 1983).
En el presente estudio solo el ensilaje con Vitafert como aditivo
mostró valores inferiores al valor de 0.1 % MS considerado como el valor
máximo aceptado para un ensilaje de excelente calidad (Roth y Undersander 1995).
Concentraciones de butírico inferiores a este valor son un indicador
clave de que ocurrió una fermentación deseable, resultado de una baja
actividad de bacterias del género Clostridium (Roth y Undersander 1995).
En el caso del tratamiento donde se empleó solo el aditivo microbiano,
pudo este incidir en una más rápida disminución del pH y favorecer el
crecimiento de bacterias lácticas. Por otro lado, la inclusión de
boniato también contribuyó a reducir los niveles de este AGCC respecto
al ensilaje control, aunque sin alcanzar el valor de 0.1 % MS. Este
efecto pudo estar dado por el aporte de carbohidratos de fácil
fermentación que sirven de sustrato a las bacterias lácticas. En todo
caso, otros autores consideran que ensilajes con concentraciones de
butírico inferior a 0.5 % de MS se pueden considerar también ensilajes
de buena calidad (Kung y Shaver 2001).
Simultáneamente,
hubo diferencias en el contenido de NH3 entre tratamientos, pero solo
el ensilaje con Vitafert y 15% de boniato redujo los niveles de este
compuesto respecto al ensilaje control (P< 0.001). En ensilajes
mixtos de C. purpureus y harina de cocoa, Teixeira et al. (2008) observaron valores de amoníaco similares a los obtenidos en el presente estudio (3.9 %).
Un problema al usar C. purpureus como forraje es que su alta humedad puede incidir en una alta descomposición de sus proteínas (Viana et al. 2013).
Dado que el amoníaco es un producto de la fermentación, especialmente
de las fermentaciones clostridiales, los niveles observados son
satisfactorios porque fueron inferiores al 10-12%, límite establecido
para clasificar un ensilaje como de buena calidad (McDonald et al. 1991).
Esto confirma que los ensilajes estudiados se obtuvieron por
fermentaciones deseables, aunque en el caso del ensilaje control estos
resultados no coincidieron con los niveles de ácido butírico analizados
anteriormente. Estos bajos valores de amoníaco se pudieron deber, en
parte, al proceso previo de presecado al que se sometieron los forrajes a
ensilar.
Producción de gas y parámetros cinéticos de la fermentación de los ensilajes evaluados.
Para la fase inicial de la fermentación se observó que hubo interacción
entre los tratamientos y los horarios de muestreo (P< 0.0001). Los
resultados de dicha interacción se muestran en la tabla 2.
En los tres primeros horarios analizados, el ensilaje con Vitafert
produjo más gas que el ensilaje control, pero no mostró diferencias
respecto al resto de los tratamientos, excepto a las dos horas que fue
menor a la producción de gas del tratamiento con 15 % de boniato. Sin
embargo, en los siguientes dos horarios (16 y 24 h) no se observó
diferencias entre el ensilaje control y el resto de los tratamientos,
excepto a las 16 h que este tratamiento produjo menos gas que el
ensilado con 10 % de boniato (P< 0.001).
Table 2.
Effect of interaction among treatments and times of in vitro accumulated gas production of in the initial phase of fermentation (original means appear between brackets)
a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m Different letters indicate significant differences for P<0.05
En la fase final de la fermentación no hubo
interacción entre los tratamientos y los horarios de muestreo (P>
0.05). Los efectos individuales de los tratamientos y los horarios de
muestreo en la producción acumulada de gas in vitro se muestran en las tablas 3 y 4,
respectivamente. En cuanto a los tratamientos, todos mejoraron la
producción de gas respecto al ensilaje control (P< 0.0001), aunque no
hubo diferencias entre el ensilado con Vitafert y el ensilado que
además incluyó 5% de boniato. La mayor producción de gas correspondió al
ensilaje con mayor proporción de tubérculo en su composición. Por su
parte, los horarios difirieron entre sí, incrementando la producción de
gas al aumentar las horas de muestreo (P< 0.0001).
Table 3.
Effect of treatments on in vitro accumulated gas production in the final phase of fermentation (original means appear in brackets)
a,b,c,d Different letters indicate significant differences for P<0.05
Table 4.
Effect of times on in vitro accumulated gas production in the final phase of fermentation (original means appear in brackets)
La tabla 5 muestra los parámetros cinéticos estimados del perfil de producción acumulada de gas in vitro
de los ensilajes evaluados. Se observó una tendencia al incremento en
el potencial de producción de gas (Parámetro A) al incluir Vitafert e
incrementar los niveles de tubérculo de boniato, lo cual puede estar
relacionado con la disponibilidad de compuestos promotores del
crecimiento y carbohidratos solubles, respectivamente. En cuanto al uso
de boniato en ensilajes, existen referencias que confirman una alta
digestibilidad in vitro (92.0%) del tubérculo de boniato (Backer et al. 1980 y Ruiz et al. 1981). Además, Rendon et al. (2013)
informaron que el ensilaje integral de boniato (tubérculo y follaje)
mostraba degradabilidad ruminal de 66.8 % al incubarlo 72 h, valores
similares al ensilaje de maíz.
Table 5.
Kinetic parameters according to Gompertz model of in vitro fermentation of the evaluated mixed silages
SE of parameters were significant at P˂ 0.0001; 1 SE of the curve
Igual tendencia, pero negativa, se apreció
para la tasa relativa de producción de gas (Parámetro B). Sin embargo,
no se apreció que el Vitafert afectara el parámetro C o el nivel de
inclusión de boniato en la mezcla ensilada mostrara una tendencia
definida sobre este parámetro. Por otra parte, la inclusión de los
aditivos tendió a mejorar los valores de Vmáx aunque solo el ensilaje
con Vitafert y el ensilaje con Vitafert y 10% de boniato tendieron a
disminuir TVmáx. En el presente estudio todos los tratamientos
alcanzaron su Vmáx entre 18 y 21 h. Al comparar estos resultados con los
obtenidos por Rodríguez et al. (2017)
se aprecia que las Vmáx obtenidas fueron superiores a las reportadas
por estos autores, aunque se alcanzó a mayores tiempos de incubación.
Las diferencias apreciadas entre ambos estudios, a pesar de usar los
mismos forrajes, pudieron estar dadas por las edades de corte evaluadas y
sus efectos en la composición química de los ensilajes y en la
partición de los nutrientes fermentados in vitro hacia la producción de gas o la síntesis microbiana.
En las figuras 1 y 2
se observan los perfiles de producción de gas y velocidad de producción
de gas de los ensilajes mixtos evaluados, respectivamente. La curva de
producción de gas del tratamiento ensilado con 15 % de boniato tendió a
ser mayor al resto de los tratamientos, lo cual anteriormente ya se
asoció a mayor disponibilidad de carbohidratos solubles, aportados por
el tubérculo. Por otra parte, se apreció que los ensilados con Vitafert y
Vitafert y 5 y 10 % de boniato, tuvieron similar comportamiento de sus
perfiles de fermentación, intermedios entre el ensilaje control y el
ensilaje con 15 % de boniato
Indicadores de la fermentación hasta las 24 horas de los ensilajes mixtos evaluados. En la tabla 6 se exponen los indicadores de la fermentación in vitro
de los ensilajes evaluados. La inclusión de Vitafert y boniato
disminuyó el contenido de amoníaco, aunque el menor valor de NH3 se
apreció en el tratamiento de ensilaje con Vitafert (P< 0.001). Al
correlacionar los niveles de NH3 a las 24 h de incubación con el
contenido de PB de los ensilajes evaluados se observó una alta
correlación lineal entre estas dos variables (r= 0.8314). Es de señalar
que las concentraciones de NH3 en todos los tratamientos superaron el
valor de5 mg 100 mL-1 considerado como mínimo para un buen
funcionamiento del ecosistema ruminal (Satter y Styler 1974).
Por
su parte, la inclusión de Vitafert y boniato incrementó la producción
de ácidos acético y butírico, así como la de AGCC totales, EM y la DMO
estimada (P< 0.01), pero solo los tratamientos con boniato mejoraron
la producción de ácido propiónico (P< 0.01).
Fig. 1.
Profile of in vitro
accumulated gas production (Y axis, mL g-1 incOM) in the time (X
axis,h) of evaluated mixed silages, estimated from the parameters
obtained by Gompertz model
Fig. 2.
Profile of in vitro
accumulated gas production speed (Y axis, mL g-1 incOM h-1) in the time
(X axis, h) of evaluated mixed silages, estimated from the parameters
obtained by Gompertz model
Tabla 6.
Indicators of in vitro fermentation of the evaluated mixed silages
Al determinar la degradabilidad de la MS por
gravimetría, no se observó diferencias entre el ensilado control y el
ensilado con Vitafert, pero sí se incrementó la DIVMS con la inclusión
del boniato en la composición de los ensilajes (P< 0.0001),
obteniéndose la mayor degradabilidad con el 15 % de inclusión del
tubérculo.
Al correlacionar los valores de DMO
estimados y la DIVMS determinada por gravimetría, se encontró una alta
correlación entre ambas variables (r= 0.7551). Esto es un elemento a
tener en cuenta porque se podría utilizar la variable DMO para estimar, a
partir de la producción de gas y el contenido de PB, el efecto de los
tratamientos en la degradabilidad y así sustituir las determinaciones
gravimétricas, las cuales a veces resultan engorrosas y tienen pérdidas
de material no fermentado y por tanto, sobrestiman la DIVMS.
La
inclusión de los aditivos Vitafert y tubérculo de boniato, a las
concentraciones evaluadas, no influyó significativamente en la
composición química de los ensilados mixtos evaluados. Sin embargo,
ambos aditivos mejoraron las características fermentativas de los
ensilajes al reducir los niveles de ácido butírico e incrementar
propiónico. De igual manera, su uso mejoró el valor nutritivo de los
productos ensilados al optimizar el comportamiento de los parámetros
cinéticos de la fermentación in vitro e incrementar la producción
de gas y AGCC individuales y totales, así como la DIVMS y las
estimaciones de EM y DMO; observándose un efecto positivo del nivel de
inclusión del boniato en varios de estos indicadores.
A
partir de estos resultados, se recomienda evaluar niveles superiores de
inclusión de tubérculo de boniato para incrementar la disponibilidad de
carbohidratos no estructurales en el producto ensilado. Además, a
partir de los bajos niveles de PB y NH3 observados se debe valorar
incrementar el contenido proteico de las mezclas a ensilar a partir del
empleo de proporciones mayores de la arbustiva proteica o de pequeñas
cantidades de urea. Por último, si bien el empleo del Vitafert es una
opción viable para pequeños y medianos productores, sería útil evaluar
cepas puras de microorganismos con potencialidades como aditivos a
ensilajes, que constituyan una opción factible para desarrollar
productos para los grandes productores, a los cuales la rusticidad de la
producción del Vitafert no les es viable.