suplemento# incubado solo (control) o con distintas cepas de levaduras
| Livestock Research for Rural Development 32 (1) 2020 | LRRD Search | LRRD Misssion | Guide for preparation of papers | LRRD Newsletter | Citation of this paper |
Se llevó a cabo un estudio bajo condiciones in vitro con el objetivo de demostrar el efecto de la inclusión de levaduras de diferentes especies en la producción de gas de Cynodon nlemfuensis con suplemento de maíz-soya. Se utilizó la técnica de producción de gas y las cepas evaluadas forman parte de la colección del Instituto de Ciencia Animal que con anterioridad mostraron efectividad como activadoras de la fermentación ruminal. Además, se incluyó una cepa de S.cerevisiae. Se adicionó el equivalente a 7.0 mg de MS de las levaduras equivalente a una dosis de 10 g de la MS en un bovino adulto y la presencia de células vivas en los mismos estuvo en el orden de 106cel· mL -1.. Se concluye que la especie y cepa de levadura tuvieron efecto determinante en la fermentación ruminal de los sustratos lo que reafirma la importancia de seleccionar las cepas adecuadas para su utilización como aditivo en dietas para rumiantes, de acuerdo con el alimento que se desee utilizar.
Palabras claves: aditivos, fermentación, Issatchenkia, Pichia, rumen, Saccharomyces
A study was carried out under in vitro conditions with the objective to demonstrate the effect of the inclusion of different yeasts Gas production species of Cynodon nlemfuensis with corn-soy supplement. The gas production technique and the strains evaluated are part of the collection of the Institute of Animal Science that previously showed effectiveness as activators of ruminal fermentation In addition, a strain of S.cerevisiae was included. The equivalent of 7.0 mg DM of yeasts was added equivalent to one 10 g dose of the MS in an adult bovine and the presence of living cells they were in the order of 10 6 cel · mL -1 .. It is concluded that the species and strain of yeast had a determining effect in the ruminal fermentation of the substrates which reaffirms the importance of selecting the appropriate strains for use as an additive in diets for ruminants, according to the food you want to use
Keywords: additives, fermentation, Issatchenkia, Pichia, rumen, Saccharomyces
La adición de levaduras a la dieta de rumiantes ejerce efectos favorables en los indicadores fermentativos del rumen y mejora la productividad de los animales (Al Ibrahim et al 2012). En el mercado existen productos que utilizan cepas comerciales de la levadura Saccharomyces cerevisiae como activadoras de la fermentación ruminal (Tripathi y Karim2010) pero no existen muchos trabajos que muestren la utilización de otros géneros de levaduras con estos fines. Así, Lee et al (2002) encontraron que la cepa de levadura Issatchenkia orientalis DY 252 podría ser una potencial candidata para su empleo como aditivo, lo que fue corroborado por Castillo (2009) con una cepa de la misma especie.
Por su parte, Marrero et al (2013 y 2014) demostraron que cepas de levaduras de varias especies presentaron mayor estimulación de la producción de gas in vitro cuando se compararon con S. cerevisiae y que la especie y cepa de levaduras, así como su dosis de inclusión, tuvieron efecto determinante en la producción de gas in vitro de sustratos fibrosos. Sin embargo, se conoce que también la dieta puede influir en el efecto que ejercen estos aditivos en el proceso fermentativo ruminal. Es por ello, que el objetivo del presente trabajo fue demostrar el efecto de la inclusión de levaduras en la producción de gas de Cynodon nlemfuensiscon suplemento.
Se utilizó la técnica de producción de gas in vitro (Theodorou et al1994). Se incubó 1g del sustrato en medio de cultivo (Menke y Steingass 1988)y un inóculo de microorganismos ruminales a una proporción de 0.20 del volumen total de incubación (16 mL de LRF + 64 de medio de incubación= 80 mL)para evaluar el efecto de la inclusión de varias cepas de levaduras de diferentes especies. El sustrato consistió en 70 % de C. nlemfuensisy 30 % de un suplemento formulado con: 77 % de maíz, 19 % de soya, 2 % de sal común y 2 % de minerales. La composición química del mismo fue de: 80.0, 10.0, 2.1, 0.6, 20.1, y 3.9(%) para MS, Ceniza, Ca, P, PB y FB respectivamente y la de C. nlemfuensis fue de: 96.2, 7.0, 0.5, 0.4, 4.5 y 34.6 (%) en igual orden.
Los tratamientos consistieron en la inclusión del cultivo de las levaduras a razón de 5 mg de MS.mL-1 (equivalente a 10 g de MS/animal)por ser la que se incluye, generalmente, en dietas para rumiantes. Se emplearon los cultivos dela cepa S. cerevisiae L25/7/13 y de doce cepas provenientes del ecosistema ruminal, pertenecientes al Banco de Microorganismos del Departamento de Ciencias Biofisiológicas del Instituto de Ciencia Animal (Mayabeque, Cuba)con número de registro 980 en el World Data Centre for Microorganisms (WDCM)). Estas pertenecen a las especies I. orientalis (cepas: 23,24,29 y 33), P. guillermondii (cepas: 13,15,17,22,27,28 y 32) y R. Mucilaginosa (18R)y sus secuencias de genes se encuentran ubicadas en el Gen Bank (Marrero et al2013).Además se incluyó un tratamiento control sin levadura.
Éstas se colocaron en baño con temperatura controlada a 39oC. Se incluyó1 g de sustrato en un medio de cultivo y un inóculo de microorganismos ruminales a una proporción de 0.20 del volumen total de incubación (16 mL de LRF + 64 de medio de incubación= 80 mL).
Las incubaciones se llevaron a cabo en botellas de vidrio de 100 ml de capacidad selladas con tapón de butilo y agrafe. Se incubaron 4 botellas por tratamiento y 4 botellas sin sustrato como blancos. Éstas se colocaron en baño con temperatura controlada a 39oC.Se utilizó como inóculo el contenido ruminal de un bovino adulto canulado en rumen y alimentado con una dieta similar a la evaluada. El contenido ruminal se extrajo antes de la oferta del alimento y se conservó en termos cerrados hasta llegar al laboratorio, donde se filtró a través de varias capas de gasa para conformar el inóculo.
La producción de gas se medió hasta las 48 h, por medio de un manómetro HD8804 acoplado a un calibrador de presión TP804 (DELTA OHM, Italy). Las lecturas de presión se convertirán en volumen mediante una ecuación de regresión lineal pre-establecida (gas (mL) = (presión [103 Pa]+4,95) /2,5858); n=132; r=0,991). El volumen de gas se expresó por gramo de materia seca incubada.
La producción de gas se midió a las 4, 8, 12, 16, 20 y 24 horas por medio de un manómetro HD8804, acoplado a un calibrador de presión TP804 (DELTA OHM, Italia).El volumen de gas se expresó por gramo de materia seca (MS) incubada (MSinc g-1). 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; r= 0.991
Se empleó un diseño experimental completamente aleatorizado con arreglo factorial 14x7 (15 tratamientos x 7 horas de muestreo), se considerará cada botella como una unidad experimental.
Los resultados se procesaron a través de un análisis de varianza de clasificación simple y se aplicó la dócima de Duncan en los casos necesarios. Se utilizó el análisis de regresión ajustando funciones cuadráticas para las cepas seleccionadas.
Se utilizaron cultivos en cuña de 24 horas de crecimiento de las levaduras a evaluar. Para ello se tomó una alicuotaque se inóculo en tubos de ensayo con tapones de gasa que contengan 10 mL de medio YPD y se incubaron a 30 oC durante 24 horas lo que constituyó los preinóculos. Transcurrido este tiempo se procedió a preparar los inóculos a utilizar en la incubación. Para ello se adicionó los 10 mL del preinóculo en 50 mL del mismo medio en erlenmeyer de 100 mL de capacidad y se incubaron a 30 oC durante 24 horas en zaranda termostatada. De estos erlenmeyers se tomaron 1.5mL de cada cepa para las incubaciones lo queequivale a 10g/anim (5 mg de MS. mL -1)si se pre-estableceque el rumen de un bovino adulto tiene aproximadamente 100 L de capacidad.
Se puede observar el efecto estimulador de la adición de levaduras sobre la producción de gas con incrementos que variaron de 6 (Cepa 23) hasta 37% (cepa 28) (Tabla 1 y Figura 1). Estos efectos son similares a aquellos reportado por Marrero (2014) con la misma dosis de estas levaduras, pero con C .nlemfuensis solo como sustrato.
| Tabla 1 y Figura 1. Producción de gas en 24h de una mezcla de 70% de la
gramínea C. nlemfuensis y 30% de un suplemento# incubado solo (control) o con distintas cepas de levaduras |
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| # 70 % de maíz, 19 % de soya, 2 % de sal común y 2 % de minerales |
Las curvas de respuesta en gas producido durante las 48h demuestran que 80-85% del gas se produce en las primeras 24 horas (Figura 2).
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| Figura 2.
Producción de gas en 24h de un sustrato de C. nlemfuensis incubada solo (control) o con la levadura cepa 28 que dió mayor producción de gas dc las 13 cepas evaluadas |
Los resultados corroboran el efecto de la dieta en la acción de las levaduras como aditivos para rumiantes que diferentes autores evidenciaron en estudios in vivo desde las décadas de los 80 y 90 del pasado siglo (Fiems 1993). Así, Newbold et al (1995 y 1996), se refirieron al efecto que ocasionó la inclusión de 4 cepas diferentes de S. cerevisiae en la población de bacterias viables totales, que varió desde una estimulación marcada en 2 de ellas (S. cerevisiae NCYC 1026 y NCYC 240) hasta ningún efecto con la NCYC 694 y NCYC 1088. Por su parte, Van Veuuren (2003) también justifica las diferencias de respuestas a la inclusión de levaduras, con la variación de las cepas comerciales. Parte de la variabilidad se relaciona con la dieta, que determina el predominio de una población sobre otra en el rumen y por ende hay cambios en la respuesta a la presencia de la levadura, debido a su especificidad de acción.
En este sentido, Newbold et al (1998) informaron que no todas las bacterias del rumen se estimulan por la inclusión de la levadura encontrando aumentos en el crecimiento de Fibrobacter succinogenes pero no el deRuminococcus albus. Así mismo, no todas las cepas de S. cerevisiae son capaces de estimular la fermentación en el rumen y se debe tener cuidado en la selección de la levadura que se va a utilizar con estos fines.
Varios son los mecanismos que se plantean para explicar los efectos positivos de las levaduras en el ecosistema ruminal. Chaucheyras-Durand et al (2008) describen que hasta el momento se plantean tres fundamentales. El primero se refiere a que las levaduras favorecen el desarrollo y maduración del rumen, lo que contribuye al establecimiento del microbiota. El segundo plantea que las levaduras son capaces de estabilizar el pH ruminal mediante interrelación con las bacterias productoras de lactato y finalmente se refiere al incremento de la degradación de la fibra por interacción de las levaduras con los microorganismos que actúan en la pared celular de las plantas.
De Ondarza et al (2011) plantearon que el aumento de la digestión de fibra y el control del pH del rumen que provoca la adición de levaduras a las dietas aumenta el rendimiento microbiano, debido a mayor disponibilidad de sustrato y a la mejora en la función de la población microbiana ruminal. Estos autores recomiendan nuevas investigaciones, encaminadas a diseñar dietas que optimicen la respuesta a la inclusión de cepas específicas de levaduras. Por su parte, Doležal et al (2011) planteó que la eficiencia del empleo de cultivos de levaduras depende, entre otros factores, de las condiciones de cultivo, la concentración de células de levadura vivas (unidades formadoras de colonias) y la dosis del cultivo que se incluya.
Trabajos desarrollados en México por Marrero et al (2015) con cepas de levaduras del género Candida que fueron aisladas del rumen tuvieron efectos diferentes en la producción de gas de paja de avena ( Avena Sativa) y alfalfa (Medicago sativa.Al parecer existe una especificidad de acción de la cepa de levadura en su relación con la microbiota ruminal que se establece según la dieta que se emplea.
Más recientemente,Castillo et al (2016) demostraron que 15 cepas de levaduras de diferentes especies estimularon la producción de gasin vitro a las 48 horas cuando se utilizó heno de alfalfa ( Medicabo sativa) como sustrato de alta digestibilidad ruminal y que 8 de ellas tuvieron la mayor estimulación incluso superior a la cepa de S.cerevisiae que emplearon como patrón. Sin embargo, cuando estas nueve cepas se incluyeron con el empleo de paja de avena ( Avena sativa), como sustrato de baja digestibilidad en la fermentación ruminal in vitro, se pudo comprobar que la cepa 15 (Candida norvegensis) tuvo mejor comportamiento en la producción de gas, incluso hasta las 48 horas. Esto evidencia también que el sustrato o dieta influye en el efecto de las levaduras sobre el proceso fermentativo del rumen. También Tang et al (2008) encontraron un efecto positivo de la adición de un cultivo de levadura en la producción de gas de pajas de diferentes cereales.
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Received 18 July 2019; Accepted 26 November 2019; Published 2 January 2020