Evaluación química y digestibilidad fecal de cerdos en crecimiento alimentados con banano orito (Musa acuminata AA) fermentado en estado sólido

W Caicedo, Felipe Norberto Alves Ferreira¹, Derwin Viáfara, Andrea Guamán², Carolina Sócola², M Pérez, L Díaz y Walter Motta Ferreira³

Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad Estatal Amazónica, Puyo, Pastaza, Ecuador
orlando.caicedo@yahoo.es
¹ Department of Swine Nutrition, Agroceres Multimix, 1411 01JN St., 13502-741, Rio Claro, São Paulo, Brazil
² Granja Agropecuaria Caicedo, Puyo, Pastaza, Ecuador
³ Department of Animal Science, Federal University of Minas Gerais, Av. Antônio Carlos, 6627, 31270-901, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil

Resumen

Esta investigación tuvo como objetivo determinar la composición físico-química y digestibilidad fecal de nutrientes del fermentado en estado sólido (FES) del fruto de banano orito (Musa acuminata AA) de desecho tratado con yogur natural en cerdos de crecimiento. Para el efecto se determinó: temperatura, pH, materia seca (MS), proteína bruta (PB), fibra bruta (FB), cenizas, extracto etéreo (EE), extractos libres de nitrógeno (ELN) y energía bruta (EB) en muestras de FES de banano orito, y se obtuvieron los coeficientes de digestibilidad fecal aparente de la MS, PB, FB, ELN y EB utilizando 3 cerdos machos castrados comerciales Landrace x Duroc x Pietrain de 35 ± 3 kg, los cuales se dispusieron a un diseño cuadrado latino de 3*3 y consumieron tres dietas compuestas por (0, 20, y 40% de inclusión de FES, correspondientemente).

Con respecto a la temperatura del FES, los mayores valores se determinaron en los días uno (24.2°C) y cuatro (23.9°C). En relación al pH, los menores valores se evidenciaron en los días cuatro (4.19), ocho (4.19), quince (4.19) y 30 (4.19). El FES mostró alto contenido de MS (34.50%), PB (8.65%), cenizas (8.65%), ELN (78.49%), EB (3998.01 kcal kg/MS) y bajos niveles de FB (2.32%) y EE (1.89%). En cuanto al aprovechamiento de nutrientes, los mejores coeficientes de la MS (92.57%), PB (93.20%), FB (72.03%), ELN (93.33%) y EB (92.23%) se consiguieron en la dieta que incluyó 20% de FES. En conclusión, el banano orito de rechazo verde procesado por fermentación solida e incluido en la dieta de cerdos en crecimiento entre 20 y 40% no afectó la digestibilidad aparente de la MS, PB, FB, ELN y EB, garantizando un alimento local de óptimas características nutritivas para esta etapa.

Palabras claves: banano de desecho, coeficientes de digestibilidad, ensilado sólido, porcinos

Nutritive value and digestibility in growing pigs of baby banana (Musa acuminata AA) fermented in solid state

Summary

This research aimed to determine the physical-chemical composition and fecal digestibility of nutrients from the solid-state fermented (SEF) of the baby banana fruit (Musa acuminata AA) of waste treated with natural yogurt in growing pigs. For this purpose, it was determined: temperature, pH, dry matter (DM), crude protein (CP), crude fiber (CF), ash, ethereal extract (EE), nitrogen free extracts (NFE) and gross energy (GE) in samples of SEF from baby banana, and the apparent fecal digestibility coefficients of the DM, CP, CF, NFE and GE were obtained using 3 commercially castrated male pigs Landrace x Duroc x Pietrain of 35 ± 3 kg, which were arranged at latin square design of 3 * 3 and consumed three diets composed of (0, 20, and 40% SEF inclusion, correspondingly).

With respect to the temperature of the SEF, the highest values were determined on days one (24.2°C) and four (23.9°C). Regarding the pH, the lowest values were evidenced on days four (4.19), eight (4.19), fifteen (4.19) and 30 (4.19). The SEF showed high content of DM (34.50%), CP (8.65%), ashes (8.65%), NFE (78.49%), GE (3998.01 kcal kg/DM) and low levels of CF (2.32%) and EE (1.89%). Regarding nutrient utilization, the best coefficients of DM (92.57%), CP (93.20%), CF (72.03%), NFE (93.33%) and GE (92.23%) were achieved in the diet that included 20% of SEF. In conclusion, the green baby banana of rejection processed by solid fermentation and included in the diet of growing pigs between 20 and 40% did not affect the apparent digestibility of the DM, CP, CF, NFE and GE, guaranteeing a local optimum food nutritional characteristics for this stage.

Keywords: waste bananas, digestibility coefficients, solid silage, pigs

Introducción

El mejoramiento genético de los cerdos comerciales ha conllevado a que estos requieran de alimentos con alto contenido de nutrientes y elevada digestibilidad para lograr un óptimo beneficio en la producción de canales. Las dietas para líneas de cerdos mejorados se basan en cereales y soya, productos que también son utilizados para la alimentación de los humanos, este entorno, ocasiona una competencia por los alimentos entre las dos especies (FAO 2017; Neumann et al 2018). Por otra parte, el creciente desarrollo de la industria de los biocombustibles y el calentamiento global agravan más la situación (González y Castañeda 2008; González-Andrade y Brugués-Rodríguez 2010).

En Ecuador se desarrolla tres tipos de producción porcina intensiva, semi-intensiva y extensiva, siendo la segunda la más afectada debido al costo que tienen las materias primas para elaborar los piensos (Gutiérrez et al 2017). Para mitigar los costes de alimentación en los cerdos varios productores están utilizando alimentos alternativos (Sánchez et al 2018).

En este sentido, Ecuador dispone de un entorno climático favorable para el establecimiento y desarrollo de cultivares que tienen menor costo con relación a los cereales y la soya (Caicedo et al 2015). En la provincia de Pastaza perteneciente a la región amazónica ecuatoriana (RAE) se desarrollan diferentes cultivares para consumo del hombre y de los animales; entre los más importantes se destacan: caña, taro, yuca, camote y banano orito. El banano orito (Musa acuminata AA) se produce y cosecha durante todo el año, la fruta de primera se comercializa para el consumo humano. No obstante, una parte de la producción no alcanza el estándar deseado por los consumidores y constituyen los rechazos, cuyo potencial no se ha evaluado de forma eficiente para la alimentación porcina (Caicedo et al 2019a).

En estas condiciones, se puede emplear la tecnología de fermentación en estado sólido (FES) para utilizar estos alimentos de forma sostenible ya que este proceso se desarrolla por medio de microorganismos nativos (hongos, levaduras y bacterias ácido lácticas), los cuales tienen la capacidad de mejorar el contenido nutricional de la materia prima empleada, permitiendo utilizar eficazmente para el aprovechamiento de los animales (Fonseca-López et al 2018).

Por otro lado, para incluir un alimento en la dieta de los cerdos se deben hacer estudios de aprovechamientos de nutrientes conocidos técnicamente como pruebas de digestibilidad. Coexisten varias técnicas de digestibilidad, sin embargo, una de las más utilizada es la de colecta total de excretas (Toro 2008). Para emplear esta técnica se requiere del uso de jaulas de metabolismo para facilitar el trabajo de alimentación y recolección de heces, para determinar los coeficientes de aprovechamiento de los nutrientes en la dieta (Parra y Goméz 2009). Estos coeficientes se pueden perturbar por la edad del animal, genotipo, características físicas y formas de suministro del alimento (Paredes et al 2017). El objetivo de este estudio fue determinar la composición físico-química y digestibilidad fecal de nutrientes del fermentado en estado sólido (FES) del fruto de banano orito (Musa acuminata AA) de desecho tratado con yogur natural en cerdos de crecimiento.

Materiales y Métodos

Ubicación

La etapa experimental de campo se hizo en las instalaciones de porcinos de la “Granja Agropecuaria Caicedo”, ubicada en la parroquia Tarqui, provincia de Pastaza, Ecuador. La comprobación de nutrientes del FES y de las excretas se ejecutó en el Laboratorio de Bromatología de la Universidad Estatal Amazónica. El lugar de estudio tiene un clima semi-cálido o subtropical húmedo, con precipitaciones pluviales anuales que oscilan entre 4000 y 4500 mm, humedad relativa media de 87%, temperatura mínima y máxima promedio de 20 a 28 ºC, y una altitud de 900 msnm (INAMHI, 2014).

Elaboración del FES del fruto de banano orito

El FES se hizo con fruto de banano verde que por su forma física y tamaño no cumplió con los estándares del mercado para consumo humano, Foto 1. El fruto se obtuvo en la parroquia Puyo, en el mercado Mariscal y se trasladó durante 10 minutos hasta las instalaciones de la “Granja Agropecuaria Caicedo”. Inmediatamente, fueron lavados con agua potable para consumo humano y se molieron en forma fresca con un molino mixto, provisto de cuchillas y criba de 2.0 cm, Foto 2. Los otros componentes del FES: melaza, polvillo de trigo, sal mineral, carbonato de calcio y yogur natural se adquirieron en el mercado “La Merced” de la parroquia Puyo. Seguidamente, se efectuó una mezcla homogénea de todos los ingredientes sobre un plástico en un piso de concreto plano bajo cubierta durante 10 minutos, una porción de esta mixtura, se puso en fundas plásticas Ziploc de 1 kg selladas no herméticas durante 1, 4, 8, 15 y 30 días bajo sombra a temperatura ambiente, para realizar los análisis de laboratorio respectivos (Borras-Sandoval et al 2015). La mezcla sobrante se puso en bolsas plásticas oscuras de 50 kg hasta su uso, Foto 3. La formulación del FES se observa en la Tabla 1.

Comprobación de temperatura y pH del FES de banano orito

La temperatura y pH se midieron en un total de 15 microsilos en los días 1, 4, 8, 15 y 30 del transcurso de la fermentación, tres microsilos en cada día de comprobación. La temperatura en los microsilos se realizó con un termómetro digital Martini 2012 de precisión ± 0.5 ºC (Caicedo 2013). Para la determinación del pH se utilizó extracto acuoso conformado por una fracción de 25 g de ensilado y 250 ml de agua destilada (Cherney y Cherney 2003).

Foto 1. Banano orito verde	Foto 2. Banano picado	Foto 3. Enfundado

Manejo de animales e instalaciones

La investigación se ejecutó de acuerdo a las normativas de bienestar animal de Ecuador (AGROCALIDAD 2017) y el protocolo experimental según Sakomura y Rostagno (2007). Se emplearon 3 cerdos machos castrados, cruce comercial de Landrace x Duroc x Pietrain, con un peso promedio inicial de 35 ± 3 kg. Los animales se situaron en jaulas metabólicas individuales de 1.0 m x 0.40 m (0.40 m²) proporcionadas de un comedero tipo tolva y un bebedero de chupón, ubicadas en una nave con paredes laterales de 1.2 m de altura, y piso de concreto. La temperatura ambiente promedio en la nave fue de 24°C.

Suministro del alimento

Se proveyó 0, 20 y 40% de inclusión de FES de fruta de banano orito en la dieta de los cerdos. Las dietas se formularon según las sugerencias de Rostagno et al (2011) (Tabla 2).  El alimento se brindó dos veces al día: 08:00 am y 16:00 pm dividido en partes iguales. El agua de bebida estuvo disponible permanentemente en bebederos del tipo chupón.

Manejo del experimento con animales

El experimento tuvo una duración de 30 días, dividido en tres periodos de 10 días cada uno, en los primeros cinco días se hizo la adaptación de los cerdos a las dietas, y en los restantes cinco días se recolectó las excretas completamente de forma individual (Caicedo et al 2017). En el transcurso del experimento, se registró el peso del alimento ofrecido, así como el sobrante, para evidenciar el consumo diario del alimento. Las excretas se pusieron en congelación a -20 °C, y al concluir el período de colecta se mezclaron, se seleccionó una porción del 10%, y se colocaron en una estufa a 60°C por 72 h. Seguidamente, se pesaron, molieron y analizaron en el laboratorio (Ly et al 2009). Los coeficientes de digestibilidad fecal aparente (CDFA) de los nutrientes de las dietas empleadas se calcularon de acuerdo a la fórmula:

Comprobaciones químicas

Los estudios químicos se hicieron en el FES de banano orito de 4 días post-fermentación y en las excretas, todos los análisis se efectuaron en el Laboratorio de Bromatología de la Universidad Estatal Amazónica. Se comprobó la materia seca (MS), fibra bruta (FB), cenizas, proteína bruta (PB), extracto etéreo (EE) y extractos libres de nitrógeno (ELN), de acuerdo a los procedimientos de la AOAC (2005). La energía bruta (EB) para cerdos se apreció según Ewan (1989).

Diseño experimental y análisis estadístico

Para examinar los valores de temperatura y pH se utilizó un diseño completamente aleatorizado. En los resultados de composición química se empleó estadística descriptiva y se estipuló la media y desviación estándar. En el procesamiento de los datos de digestibilidad se utilizó un diseño cuadrado latino de 3*3. Para el análisis de los datos se usó el software estadístico InfoStat versión 2012 (Di Rienzo et al 2012). Donde hubo diferencias significativas, las medias se contrastaron con la prueba de Duncan (1955) con p<0.05.

Resultados y Discusión

En la Tabla 3 se observa la conducta de la temperatura y pH del FES de banano orito en los diferentes días de preservación. El mayor valor de temperatura se observó en los días uno y cuatro, y difirieron con los días ocho, quince y treinta. El mayor pH se registró al inicio de la fermentación día uno, y entre los días 4 hasta el 30 se mostró estable.

La mayor temperatura del día uno y cuatro se relaciona posiblemente con el dinamismo microbiano (Borrás-Sandoval et al 2017a). En este sentido, al inicio de la fermentación ocurre una fase aeróbica en la cual se produce la disminución y aprovechamiento de las pequeñas cantidades de oxígeno por causa de la respiración, y la temperatura puede incrementarse sobre la temperatura ambiental (Da Silva et al 2014). Por otra parte, la estabilidad de la temperatura de los silos entre los días 8 y 30, se debe a la inoculación inicial con bacterias lácticas, estas ayudan a fermentar y estabilizar la temperatura del ensilaje (Granados-Marín et al 2014; Triana et al 2014). Así mismo, un rango de temperatura entre 15 a 25°C permite mantener el pH idóneo con valores de 3.9 a 4.3 y producir un buen ensilado (Wang et al 2017), lo cual se hizo evidente en este estudio. Por otro lado, si la temperatura en los silos supera bruscamente los 30°C se perturba la viabilidad y la rapidez de acidificación de las bacterias lácticas inhibiendo la síntesis proteica (Song et al 2014).

El mayor pH se observó en el primer día de evaluación. El pH es un indicador de relativa importancia en los procesos de FES, el mismo, se debe estabilizar dentro de las primeras 48 a 96 horas de fermentación para lograr una buena conservación de la materia prima, esto se logra por la acción de las bacterias lácticas presentes en el medio (Borrás-Sandoval et al 2017a; Aguirre et al 2018). Si el proceso de FES es idóneo, las bacterias lácticas transforman los carbohidratos solubles en ácido láctico, permitiendo reducir el pH rápidamente hasta estabilizarlo (Brea-Maure et al 2015), y preservar el producto por tiempo prolongado (Elías et al 2001). Por otra parte, cuando el pH supera un valor de 5 pueden actuar microorganismos descomponedores (hongos y bacterias) que deterioran el ensilaje (Rendón et al 2014), y al mismo tiempo, pueden provocar efectos adversos sobre la salud de los animales (Rammer 1996; Pauly et al 1999).

Con respecto a la composición química, el FES de banano orito tuvo altos contenidos de MS, PB, ELN, cenizas, EB, y bajos niveles de FB y EE (Tabla 4).

En investigaciones realizadas por Caicedo et al (2019b) en FES de tubérculos de taro lograron un contenido superior en materia seca, respecto al tubérculo natural, lo cual le atribuyeron al presecado de la materia prima, mientras tanto, Borrás-Sandoval et al (2017b) en FES de papa le imputaron al uso de material secante. Un adecuado tenor de MS permite conservar adecuadamente el alimento, 30% es un nivel mínimo para tener éxito en la preservación del FES (Brea-Maure et al 2015; Borrás-Sandoval y Torres-Vidales 2016). Un alto tenor de MS permite inhibir el crecimiento de clostridios que ocasionan daño en los silos (Nkosi et al 2016). Con respecto a la PB, el FES de banano orito presentó mayor contenido con relación al banano en estado natural (Pyar y Peh 2018). El incremento proteico en el FES se debe a la proteína unicelular que se producen durante el proceso (Esabi 2001; Adoki 2002; Yunus et al 2015). El tenor de EE y FB en el FES fueron bajos, y se corresponden con el banano orito en estado natural (Anhwange et al 2009). El FES de banano orito exhibió alto contenido de cenizas, lo cual se relaciona directamente con los minerales que tiene esta fruta; entre los que se destacan el potasio, calcio, sodio, hierro y manganeso (Anhwange et al 2009; Famakin et al 2016). Por otra parte, el FES de banano orito presentó alto tenor de ELN y EB, esto se debe al elevado contenido de almidón y azúcares que tiene este alimento, por lo que se usa abundantemente como fuente energética para la alimentación humana y animal (Diniz et al 2014; Martínez-Cardozo et al 2016).

En relación al aprovechamiento de nutrientes, los mejores coeficientes de la MS, PB, FB, ELN y EB presentaron los animales que se alimentaron con la dieta que incluyó 20%, seguido por las dietas 0 y 40%, sin diferencias entre ellas, correspondientemente (Tabla 5).

En este estudio la inclusión de 20 y 40% de FES de banano orito en la dieta de cerdos en crecimiento no tuvo influencia sobre la digestibilidad de la MS, PB, FB, ELN y EB con relación a la dieta que no incluyó FES. Un comportamiento similar en el aprovechamiento de nutrientes fueron reportados por Caicedo et al (2019bc) en cerdos de crecimiento mantenidos con FES de tubérculos de taro y chontaduro. Los altos coeficientes de aprovechamientos de nutrientes se relacionan con el bioprocesamiento (López et al 2013) que recibió el banano orito antes de su uso. Diferentes estudios señalan que el procesamiento de las materias primas por FES con microorganismos eficientes mejoran la calidad nutritiva del alimento (Borras-Sandoval et al 2017a; Vargas y Pérez 2018), lo cual se ve reflejado sobre su utilización. Así también, hay que señalar que los microorganismos que se desarrollan en los procesos de FES tienen la capacidad de producir enzimas que ayudan a hidrolizar los nutrientes del alimento (El-Shishtawy et al 2014; Kapilan 2015), y por consiguiente lograr un mayor beneficio (Chen et al 2005; Bertechini 2013; Caicedo et al 2019bc), con respecto a los alimentos que no reciben tratamiento antes de su empleo en la dieta de los cerdos (Ly 2004; Ly y Delgado 2005).

Conclusión

• El banano orito de rechazo verde procesado por fermentación solida e incluido en la dieta de cerdos en crecimiento entre 20 y 40% no afectó la digestibilidad aparente de la MS, PB, FB, ELN y EB, garantizando un alimento local de óptimas características nutritivas para esta etapa.

Agradecimientos

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

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Received 18 September 2019; Accepted 19 September 2019; Published 2 November 2019

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