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Introducción
La producción de ganado bovino de carne es una actividad económica importante en el norte de México y es de las principales fuentes de ingreso de la población rural de las zonas áridas y semiáridas. Estas zonas se caracterizan por tener un periodo de lluvias reducido (julio a octubre), lo que propicia escasez de forraje en algunas épocas del año. En consecuencia, la alimentación del ganado bovino en pastoreo está en función de la disponibilidad anual de forraje (de Villalobos, 2013; Dubeux et al., 2018). Así mismo, el sobrepastoreo ha favorecido la invasión de especies vegetales de rápido crecimiento, entre ellas algunas del género Opuntia. Las poblaciones de estas especies aumentan gracias a su propagación vegetativa, ya que se ven favorecidas también por la disminución de la competencia de plantas que son preferidas por el ganado (Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad [Conabio]-Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales [Semarnat], 2017; González, 2012). Afortunadamente, estas plantas constituyen una fuente de forraje, las cuales pueden utilizarse para complementar la alimentación del ganado bovino en pastoreo.
Entre las especies de Opuntia que consume el ganado bovino en pastoreo destaca el nopal duraznillo debido a que es nativa de los pastizales del norte del país y a que predomina respecto a otras especies de este género (López García et al., 2001). Una característica de los cladodios (pencas) de este nopal son las espinas bien desarrolladas (1 cm a 2 cm). Debido a esto, los ganaderos suelen quemarlas con dispositivos especiales llamados “chamuscadoras” (Figura 1) para facilitar que el ganado pueda consumir este material forrajero.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 1 Chamuscado de las espinas de nopal duraznillo (Opuntia leucotricha).
Debido a los altos precios de los suplementos proteicos, como pasta de soya, harinolina y grano seco de destilería, se han buscado alternativas para sustituir estos ingredientes. En ese sentido, se han realizado algunos trabajos de investigación sobre la fermentación en estado sólido (FES) del nopal cultivado (Opuntia ficus-indica), con el fin de incrementar el contenido de proteína cruda del forraje mediante el crecimiento de ciertos microorganismos (principalmente levaduras) y con la adición de nutrientes como urea y sulfato de amonio. De esta manera, el incremento de la proteína cruda se asocia a la producción de proteína microbiana y a la adición de las fuentes de nitrógeno (Díaz Plascencia et al., 2012; Gad et al., 2010).
Algunos investigadores (Flores Hernández et al., 2019; Herrera Torres et al., 2014; Meza Herrera et al., 2019) han llevado a cabo la FES con algunos cultivos de levaduras para incrementar el contenido de proteína cruda de nopal cultivado, el cual ha sido mejorado genéticamente para que no tenga espinas. Sin embargo, no existen trabajos que evalúen la calidad nutritiva y el desarrollo microbiano en especies de nopal silvestre, las cuales se caracterizan por tener abundantes espinas y requieren de ser eliminadas antes de ofrecer este forraje al ganado. Además, las investigaciones realizadas con nopal cultivado son diversas, ya que van desde las realizadas en condiciones in vitro (en un sistema cerrado, fermentación anaeróbica), o bien, con el uso de equipos especiales para realizar la fermentación aeróbica, que son difíciles de adquirir por los pequeños y medianos ganaderos. Trabajos realizados previamente han tenido un periodo de fermentación reducido (máximo 24 h), por lo que se desconoce el efecto que pudiera tener una fermentación más prolongada sobre el crecimiento microbiano y la calidad nutritiva del nopal.
En consideración a lo anterior, se llevó a cabo la presente investigación con el objetivo de evaluar la calidad nutritiva y la densidad microbiana del nopal duraznillo fermentado en condiciones aeróbicas.
Materiales y métodos
Obtención de Opuntia
El nopal duraznillo se obtuvo de un predio particular ubicado en el sur del estado de Durango, México. Las coordenadas del punto de muestreo son 24° 05' 54.56'' N y 104° 10' 33.06'' O. La altitud del sitio es de 1850 m. El clima es seco templado con verano cálido (BS1k), con temperatura media anual de 17 ºC, precipitación promedio anual de 450 mm y régimen de lluvias en verano (García, 2004). El tipo de vegetación corresponde a un pastizal mediano arbosufrutescente (Comisión Técnico Consultiva para la Determinación Regional de los Coeficientes de Agostadero [Cotecoca], 1979). Los cladodios recolectados (cortados con machete) fueron aquéllos que no estaban demasiado tiernos, ni muy maduros; de tal manera que se evitó cortar cladodios con una edad menor a un año y aquéllos mayores de dos años.
Tratamientos experimentales
Para conocer el efecto del tiempo de fermentación del nopal duraznillo, del chamuscado de las espinas y del aditivo, se definió el siguiente arreglo de tratamientos:
FACTOR A: chamuscado (CH) (con y sin)
FACTOR B: aditivo (A) (con y sin)
FACTOR C: tiempo de fermentación (TF) (0 h, 6 h, 12 h, 24 h, 48 h y 96 h)
De esta manera se formaron 24 tratamientos, combinando tres factores y sus niveles (2x2x6) (Tabla 1). Así mismo, se consideraron cinco repeticiones por tratamiento, resultando un total de 120 unidades experimentales.
Tabla 1 Arreglo de tratamientos experimentales.
| Factor | |||
| Tratamiento | A | CH | TF |
| 1 | Sin | Sin | 0 |
| 2 | Sin | Sin | 6 |
| 3 | Sin | Sin | 12 |
| 4 | Sin | Sin | 24 |
| 5 | Sin | Sin | 48 |
| 6 | Sin | Sin | 96 |
| 7 | Sin | Con | 0 |
| 8 | Sin | Con | 6 |
| 9 | Sin | Con | 12 |
| 10 | Sin | Con | 24 |
| 11 | Sin | Con | 48 |
| 12 | Sin | Con | 96 |
| 13 | Con | Sin | 0 |
| 14 | Con | Sin | 6 |
| 15 | Con | Sin | 12 |
| 16 | Con | Sin | 24 |
| 17 | Con | Sin | 48 |
| 18 | Con | Sin | 96 |
| 19 | Con | Con | 0 |
| 20 | Con | Con | 6 |
| 21 | Con | Con | 12 |
| 22 | Con | Con | 24 |
| 23 | Con | Con | 48 |
| 24 | Con | Con | 96 |
Fuente: Elaboración propia.
El factor A (aditivo) constó de una mezcla de levadura seca de panificación (Saccharomyces cerevisiae; Nevada®; 10 g kg-1, en base húmeda), urea (uso agrícola; 10 g kg-1, en base húmeda) y sulfato de amonio (grado fertilizante agrícola; 1 g kg-1, en base húmeda).
El factor B consistió en la eliminación de espinas por calor (chamuscado), y se llevó a cabo de la misma forma en que lo realizan normalmente los ganaderos. Para esto, los cladodios de nopal se depositaron en el suelo y enseguida se aplicó fuego directo a cada cara del cladodio con un lanzallamas (chamuscadora) por espacio de 5 s a 7 s (Figura 1).
El factor C (tiempo de fermentación) corresponde al tiempo de permanencia del nopal duraznillo en el interior del contenedor metálico.
Se evaluó el efecto de estos factores sobre algunas variables de la calidad nutritiva y la densidad microbiana del nopal duraznillo fermentado.
El modelo estadístico para este arreglo de tratamientos es el siguiente:
donde 𝑦ijkl= Variable de respuesta; μ= Efecto de la media general; 𝛼𝑖= Efecto del aditivo; 𝛽𝑗 = Efecto del chamuscado; 𝛾𝑘 = Efecto del tiempo de fermentación; (𝛼β ) 𝑖j = Efecto de la interacción entre aditivo y chamuscado; (𝛼𝛾 ) 𝑖k = Efecto de la interacción entre chamuscado y tiempo de fermentación; (𝛽𝛾) 𝑗k = Efecto de la interacción entre aditivo y tiempo de fermentación; (𝛼𝛽𝛾)𝑖jk = Efecto de la interacción entre aditivo, chamuscado y tiempo de fermentación; y 𝜀 𝑖jkl = Error experimental.
Fermentación en estado sólido
La FES se realizó durante marzo y abril de 2020 en el Laboratorio de Tecnología del Agua de la Universidad Tecnológica de Rodeo, ubicada en Rodeo, Dgo., México. Previo a la fermentación, la mitad de los cladodios fueron chamuscados a fin de eliminarles las espinas, y el resto se dejó sin chamuscar para luego someterlos al proceso de FES. Posteriormente, los cladodios se cortaron con una máquina picadora de forraje a un tamaño de partícula entre 5 cm y 7 cm. Una vez picados, fueron sometidos al proceso de FES, el cual se llevó a cabo en un contenedor metálico con agitación mecánica.
Densidad microbiana
La preparación de los medios de cultivo y medidas de asepsia se apegaron a las especificaciones de la Norma Oficial Mexicana NOM-065-SSA1-1993 (Diario Oficial de la Federación [DOF], 1994). El recuento microbiano se llevó a cabo de acuerdo con la metodología descrita por Díaz-Plascencia et al. (2012). Se tomaron cinco muestras (1 kg aproximadamente) de nopal del interior del contenedor metálico de cada tiempo de fermentación. Cada muestra se depositó en una bolsa de polietileno con cierre hermético (Ziploc), identificada previamente. De cada bolsa se tomó una submuestra de 5 g, y se conservó en un vaso de precipitados de 100 ml, previamente esterilizado en autoclave; enseguida, a cada vaso se le agregó 50 ml de agua destilada y se agitó manualmente, filtrando posteriormente el contenido a través de cuatro capas de gasa quirúrgica esterilizada. La densidad celular microbiana total (DCMT) de cada una de las suspensiones obtenidas se determinó mediante el uso de una cámara de Neubauer (Neubauer improved, BLAUBRAND®).
La DCMT se calculó a partir de la siguiente expresión:
donde DCMT = densidad celular microbiana total, expresada en células µL-1; CC = número de células contadas en la cámara de Neubauer; FD = factor de dilución utilizado (1/10, 1/20, 1/30, etc.); SC = superficie de conteo de la cámara de Neubauer, expresada en mm2; y PR = profundidad de la cámara de Neubauer expresada en mm.
Posteriormente, se realizaron los cálculos necesarios para expresar la DCMT en millones de células ml-1.
Calidad nutritiva
Los análisis correspondientes a la calidad nutritiva se llevaron a cabo de mayo a agosto de 2020 en el laboratorio de nutrición de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Juárez del Estado de Durango, ubicada en carretera Durango-El Mezquital km 11.5.
El nopal fermentado contenido en las bolsas se pasó a charolas de aluminio para secarlas en una estufa de aire forzado (Felisa, FE-294AD) a 55 °C durante 48 h. Una vez secas, las muestras se trituraron en un molino de cuchillas (Thomas Wiley Miller Lab) provisto con malla de 1 mm. Ya molidas, las muestras se conservaron en bolsas de polietileno con cierre hermético (Ziploc) para su posterior uso. El análisis químico de las muestras se realizó de acuerdo con los métodos descritos por la Association of Official Analytical Chemistry (AOAC, 2005). Se determinó el contenido de materia seca (MS), por desecación (AOAC 925.45); cenizas (CEN), por el método de incineración en seco (AOAC 938.08); y proteína cruda (PC), por el método Kjeldahl (AOAC 991.20). Los componentes de la pared celular, fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA) y lignina detergente ácido (LDA) fueron determinados de acuerdo con la metodología de Van Soest et al. (1991). La digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) a tiempo fijo se estimó mediante la incubación de las muestras en un equipo Daisy II Incubator (ANKOM Technology, 2020) durante 48 h a 39 °C ± 0.5 °C, con líquido ruminal obtenido de un bovino macho raza “Brangus”, fistulado del rumen, de cinco años de edad y con un peso aproximado de 750 kg. La alimentación del novillo consistió en una dieta balanceada para cumplir con requerimientos de mantenimiento (National Research Council [NRC], 2000), elaborada a base de heno de alfalfa, ensilado de maíz, harinolina y maíz molido. El procedimiento de implantación de la cánula ruminal del animal utilizado como donante de líquido ruminal fue aprobado, en su momento, por el Comité de Fomento y Protección Pecuaria del Estado de Durango.
Finalmente, con el propósito de cuantificar los costos del CH y consumo de energía eléctrica durante 24 h, así como los del A, CH y consumo de energía eléctrica durante ese mismo periodo de tiempo, se determinó el costo de producción de un lote de nopal (70 kg) correspondiente al tratamiento 10 (sin A, con CH y TF = 24 h), además de un lote correspondiente al tratamiento 22 (con A, con CH y TF = 24 h).
Análisis estadístico
El diseño experimental empleado fue completamente al azar, con arreglo factorial (2x2x6). Se utilizó el procedimiento GLM del paquete estadístico SAS versión 9.1 (Statistical Analysis System [SAS], 2003) para el análisis de varianza. La comparación de medias se realizó con la prueba Student-Newman-Keuls (SNK).
Resultados
Densidad microbiana
En la Tabla 2 se muestra que los efectos principales de los factores A, CH y TF presentaron diferencias estadísticas (p < 0.01) para la DCMT. Los valores mayores de esta variable se obtuvieron en nopal con A (363.7 millones de células ml-1), nopal sin CH (250.9 millones de células ml-1) y a un TF de 24 h (333.7 millones de células ml-1). La DCMT del nopal sin A resultó cuatro veces menor que la del nopal con A, mientras que la del nopal sin CH superó en 35% a la del nopal con CH. La DCMT de los tiempos de fermentación 24 h, 48 h y 96 h no presentó diferencias estadísticas entre sí, sin embargo, superó en 500%, 200% y 60% a los TF de 0 h, 6 h y 12 h, respectivamente.
Tabla 2 Densidad celular microbiana total del nopal duraznillo (Opuntia leucotricha) de acuerdo al efecto de aditivo, chamuscado y tiempo de fermentación.
| Variable | |
| Efectos principales | Densidad celular microbiana total (millones de células ml-1) |
| A | |
| Sin | 74.5b |
| Con | 363.7a |
| Valor de p | <0.01 |
| CH | |
| Sin | 250.9a |
| Con | 185.4b |
| Valor de p | <0.01 |
| TF | |
| 0 | 50.1c |
| 6 | 95.9c |
| 12 | 202.9b |
| 24 | 333.7a |
| 48 | 310.2a |
| 96 | 314.0a |
| Valor de p | <0.01 |
| EEM | 72.91 |
abc Valores con diferente literal en la misma columna, dentro de cada factor, son significativamente diferentes (SNK, p < 0.05). EEM = error estándar de la media.
Fuente: Elaboración propia.
Con respecto a la triple interacción (Tabla 3), se observaron diferencias estadísticas (p < 0.01) para la DCMT. La más alta densidad se observó con la interacción con A, sin CH y TF = 24 h, presentando un valor de 660 millones de células ml-1. Por su parte, la menor densidad se obtuvo con la interacción nopal sin A, con CH y 0 h de TF, con un valor de 4.5 millones de células ml-1.
Tabla 3 Densidad celular microbiana total de nopal duraznillo (Opuntia leucotricha) de acuerdo a la interacción entre aditivo, chamuscado y tiempo de fermentación.
| Factor | Variable | ||
| A | CH | TF | Densidad celular microbiana total (millones de células ml-1) |
| Sin | Sin | 0 | 29.5ef |
| Sin | Sin | 6 | 46.5ef |
| Sin | Sin | 12 | 77.0def |
| Sin | Sin | 24 | 103.4cdef |
| Sin | Sin | 48 | 122.8cdef |
| Sin | Sin | 96 | 177.2cde |
| Sin | Con | 0 | 4.5f |
| Sin | Con | 6 | 12.3f |
| Sin | Con | 12 | 16.1f |
| Sin | Con | 24 | 74.6cdef |
| Sin | Con | 48 | 103.6cdef |
| Sin | Con | 96 | 126.6cdef |
| Con | Sin | 0 | 108.2cdef |
| Con | Sin | 6 | 200.8cd |
| Con | Sin | 12 | 567.8b |
| Con | Sin | 24 | 660.0a |
| Con | Sin | 48 | 532.4b |
| Con | Sin | 96 | 448.8b |
| Con | Con | 0 | 58.0def |
| Con | Con | 6 | 124.2cdef |
| Con | Con | 12 | 223.6c |
| Con | Con | 24 | 496.6b |
| Con | Con | 48 | 481.8b |
| Con | Con | 96 | 503.4b |
| Valor de p | <0.01 | ||
| EEM | 72.91 | ||
abcdefi Valores con al menos una letra igual en la misma columna no son significativamente diferentes (SNK, p < 0.05). EEM = Error estándar de la media.
Fuente: Elaboración propia.
Calidad nutritiva
Los efectos principales de los factores A, CH y TF presentaron diferencias estadísticas (p < 0.01, Tabla 4) para los porcentajes de MS, PC, FDN y FDA. Los porcentajes de MS obtenidos oscilan entre el 9.5% y el 11.1%, y son mayores en nopal con A (10.8%) y con CH (11.1%), respecto al que no contiene A (9.8%) y sin chamuscar (9.5%). También se observa un aumento de esta variable conforme transcurre el TF. El valor menor de PC obtenido (4.6%) corresponde al promedio del nopal sin A (como se encuentra en estado natural), mientras que el valor mayor (22.2%) es el promedio del nopal al cual se le agregó el A. Los valores menores de FDN se obtuvieron en nopal sin A (39.7%), sin CH (39.7%) y a los tiempos de fermentación 12 h (41.8%), 24 h (40.7%), 48 h (40.6%) y 96 h (39.7%), los cuales no presentaron diferencia estadística entre sí (p > 0.05) (Tabla 4). El porcentaje de FDA obtenido en nopal sin A, nopal sin CH y a las 0 h de TF resultó con el mismo valor (17.0%) y fue menor en dos unidades porcentuales al obtenido en nopal con A (19.2%) y con CH (19.2%). Así mismo, tendió a aumentar con el transcurso del TF (17.0% a 19.4%).
Tabla 4 Calidad nutritiva del nopal duraznillo (Opuntia leucotricha) de acuerdo al efecto de aditivo, chamuscado y tiempo de fermentación.
| Efecto principal | Variable | ||||||
| MS (%) | PC (%) | CEN (%) | FDN (%) | FDA (%) | LDA (%) | DIVMS (%) | |
| A | |||||||
| Sin | 9.8b | 4.6b | 23.7a | 39.7b | 17.0b | 3.9a | 82.2b |
| Con | 10.8a | 22.2a | 23.5a | 44.7a | 19.2a | 3.9a | 87.4a |
| Valor de p | <0.01 | <0.01 | >0.05 | <0.01 | <0.01 | >0.05 | <0.01 |
| CH | |||||||
| Sin | 9.5b | 13.9a | 23.9a | 39.7b | 17.0b | 3.4b | 84.4a |
| Con | 11.1a | 12.9b | 23.3b | 44.7a | 19.2a | 4.4a | 85.2a |
| Valor de p | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | >0.05 |
| TF | |||||||
| 0 | 10.2b | 14.8a | 22.3e | 45.5a | 17.0d | 3.8a | 87.5a |
| 6 | 10.0b | 14.3a | 22.8d | 44.9a | 17.0d | 3.8a | 85.4ab |
| 12 | 10.2b | 14.7a | 22.7d | 41.8b | 17.7cd | 3.9a | 85.8a |
| 24 | 10.2b | 13.6b | 23.3c | 40.7b | 18.3bc | 3.9a | 84.6ab |
| 48 | 10.2b | 12.3c | 24.6b | 40.6b | 19.0ab | 4.0a | 84.0ab |
| 96 | 10.9a | 11.1d | 25.8a | 39.7b | 19.4a | 4.1a | 81.6b |
| Valor de p | <0.01 | <0.01 | <0.05 | <0.01 | <0.01 | >0.05 | <0.01 |
| EEM | 0.21 | 1.01 | 0.43 | 3.76 | 1.28 | 0.50 | 4.15 |
abcde Valores con diferente literal en la misma columna, dentro de cada factor, son significativamente diferentes (SNK, p < 0.05). EEM = error estándar de la media; MS = materia seca; CEN = cenizas; PC = proteína cruda; FDN = fibra detergente neutro; FDA = fibra detergente ácido; LDA = lignina detergente ácido; DIVMS = digestibilidad in vitro de la materia seca.
Fuente: Elaboración propia.
El factor A no presentó diferencias significativas (p > 0.05) (Tabla 4) para las variables CEN y LDA. Respecto al factor CH, no hubo diferencias estadísticas (p > 0.05) (Tabla 4) para la DIVMS, mientras que el TF no presentó diferencias estadísticas (p > 0.05) (Tabla 4) para la LDA. Los porcentajes de CEN obtenidos oscilan entre el 22.3% y el 25.8%, y la menor LDA se obtuvo en nopal sin CH (3.4%). Por su parte, la DIVMS de nopal con A resultó cinco unidades porcentuales mayor que sin A y descendió con el transcurso del TF (87.5% a 81.6%).
La calidad nutritiva se vio afectada (p < 0.01) por el efecto combinado de los factores evaluados (interacción entre A, CH y TF), tal fue el caso de la PC, FDA, LDA y DIVMS; no así para la FDN (p > 0.05) (Tabla 5). El porcentaje mayor de PC (27.0%) obtenido con la interacción con A, sin CH y TF = 0 h resultó casi seis veces superior a la correspondiente a nopal sin A, sin CH y TF = 0 h (4.9%). Respecto a los componentes de la pared celular, los menores porcentajes de FDA (14.1%) y LDA (3.0%) se obtuvieron con la siguiente interacción: sin A, sin CH y 24 h de TF; mientras que la mayor digestibilidad (93.8%) se presentó con la interacción con A, sin CH y TF = 0 h. Por el contrario, la menor digestibilidad (72.6%) se obtuvo con la interacción sin A, con CH y 96 h de TF.
Tabla 5 Principales variables de calidad nutritiva del nopal duraznillo (Opuntia leucotricha) de acuerdo a la interacción entre aditivo, chamuscado y tiempo de fermentación.
| Factor | Variable | ||||||
| A | CH | TF | PC (%) | FDN (%) | FDA (%) | LDA (%) | DIVMS (%) |
| Sin | Sin | 0 | 4.9f | 41.5a | 15.5hi | 3.6bcde | 85.6abcd |
| Sin | Sin | 6 | 5.0f | 40.7a | 15.7ghi | 3.6bcde | 83.2bcd |
| Sin | Sin | 12 | 4.9f | 38.2a | 14.9hi | 3.1de | 82.0bcd |
| Sin | Sin | 24 | 4.7f | 34.2a | 14.1i | 3.0e | 85.7abcd |
| Sin | Sin | 48 | 5.2f | 41.3a | 15.9fghi | 3.6bcde | 89.8abc |
| Sin | Sin | 96 | 4.8f | 35.5a | 15.2hi | 3.7bcde | 83.0bcd |
| Sin | Con | 0 | 4.5f | 41.3a | 17.1efgh | 3.8bcde | 81.3bcde |
| Sin | Con | 6 | 4.4f | 41.3a | 17.0efgh | 3.7bcde | 80.1bcde |
| Sin | Con | 12 | 4.3f | 37.4a | 21.1b | 5.0a | 80.2bcde |
| Sin | Con | 24 | 4.2f | 41.0a | 20.1bcd | 5.0a | 83.0bcd |
| Sin | Con | 48 | 4.5f | 45.6a | 18.9bcde | 4.8a | 79.9cde |
| Sin | Con | 96 | 4.2f | 43.8a | 18.1defg | 4.5ab | 72.6e |
| Con | Sin | 0 | 27.0a | 47.9a | 16.4efghi | 3.6bcde | 93.8a |
| Con | Sin | 6 | 25.9ab | 49.2a | 16.7efghi | 3.6bcde | 90.8ab |
| Con | Sin | 12 | 24.9b | 44.3a | 16.5efghi | 3.8bcde | 90.8ab |
| Con | Sin | 24 | 22.7c | 38.6a | 18.3cdef | 3.3cde | 81.1bcde |
| Con | Sin | 48 | 19.7d | 34.3a | 21.2b | 3.0e | 76.5de |
| Con | Sin | 96 | 17.1e | 36.1a | 23.3a | 3.3cde | 80.4bcde |
| Con | Con | 0 | 22.7c | 51.4a | 18.8bcde | 4.1abcd | 89.4abc |
| Con | Con | 6 | 21.8c | 48.2a | 18.9bcde | 4.3abc | 87.5abc |
| Con | Con | 12 | 24.5b | 47.6a | 18.4cdef | 4.1abcde | 90.4abc |
| Con | Con | 24 | 22.7c | 49.1a | 20.8bc | 4.4abc | 88.4abc |
| Con | Con | 48 | 19.7d | 46.4a | 20.3bcd | 4.6ab | 90.0abc |
| Con | Con | 96 | 18.3de | 43.5a | 20.8bc | 4.9a | 90.3abc |
| Valor de p | <0.01 | >0.05 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | ||
| EEM | 1.01 | 3.76 | 1.28 | 0.50 | 4.15 | ||
abcdefghi Valores con al menos una letra igual en la misma columna no son significativamente diferentes (SNK, p < 0.05). PC = proteína cruda; FDN = fibra detergente neutro; FDA = fibra detergente ácido; LDA = lignina detergente ácido DIVMS = digestibilidad in vitro de la materia seca; EEM = Error estándar de la media.
Fuente: Elaboración propia.
Los costos de producción del nopal duraznillo fermentado se definen de la siguiente manera: para procesar 70 kg de cladodios de nopal del tratamiento 22, se necesitan $145.00 pesos, mientras que el costo de procesar la misma cantidad de cladodios correspondiente al tratamiento 10 fue de $45.60 pesos. De acuerdo a lo anterior, y tomando en cuenta su porcentaje de MS, el costo del kilogramo de MS del primero fue de $19.22 pesos y el del segundo fue de $5.88 pesos, lo que representa una diferencia de $13.34 pesos.
Discusión
Densidad microbiana
La menor DCMT observada en el nopal con CH pudiera estar relacionada con la pérdida de microorganismos epifíticos de esta planta, como resultado de la combustión originada por el calor de la llama. Con respecto al A, la mayor DCMT que se obtuvo con el uso de este se asocia al desarrollo de la levadura Saccharomyces cerevisiae, mientras que la DCMT registrada a las 24 h de fermentación indica que en este tiempo es cuando se alcanza el pico de crecimiento de los microorganismos y marca el inicio de la fase estacionaria (Zumbado-Rivera et al., 2006).
La tendencia de la DCMT de aumentar para luego estabilizarse se puede deber a que, al tenerse un sistema aeróbico por lote (Batch), el crecimiento microbiano se ve influenciado principalmente por la tasa de transferencia de oxígeno, que es afectada por la agitación y la aireación (Boze et al., 1992), así como por el agotamiento de otros nutrientes esenciales, trayendo consigo un cambio en la dinámica de crecimiento (Vrabl et al., 2019).
Así pues, el nopal duraznillo fermentado y con aditivo, al ser una fuente de levadura Saccharomyces cerevisiae para el ganado en pastoreo, podría favorecer el aumento del consumo de forraje y de la relación acetato:propionato en el rumen, como resultado de una mayor actividad fibrolítica promovida por las levaduras. Además, es probable que la levadura actúe como factor preventivo contra la hiperqueratinización de las papilas del rumen, lo que parece tener relación con la estabilización del pH diurno, mediante la disminución del tiempo en que el pH está por debajo del umbral de acidosis ruminal (Magrin et al., 2018).
Calidad nutritiva
Los mayores valores de MS registrados en nopal con CH y nopal con A se pudieran relacionar, de manera respectiva, a la pérdida de agua por evaporación como resultado de la aplicación de calor a los cladodios de nopal y a la adición de levadura y nitrógeno (fuente de materia seca). Además, probablemente se haya perdido agua y dióxido de carbono por volatilización, como producto del metabolismo aeróbico de la levadura (Araújo et al., 2005), lo que resultó en un mayor porcentaje de MS a las 96 h respecto al resto de los tiempos de fermentación. Los porcentajes de CEN encontrados en esta investigación (22.3%-25.8%) se encuentran dentro del rango de los reportados en especies de nopal silvestre por otros autores, lo que refleja las similitudes que hay entre especies respecto a esta variable (Pinos-Rodríguez et al., 2006; Reveles-Hernández et al., 2010).
El alto porcentaje de PC obtenido en nopal con A (22.24%) es inferior al 32.98% reportado por Flores-Hernández et al. (2019) y cercano al 20.5% obtenido por Meza-Herrera et al. (2019). En ambos estudios se llevó a cabo la FES de nopal cultivado (Opuntia ficus-indica) en un biodigestor construido con acero inoxidable; además, el tiempo durante el cual se llevó a cabo el proceso fue diferente en cada estudio: Flores-Hernández et al. (2019) fermentaron el nopal durante 24 h, mientras que Meza-Herrera et al. (2019) lo procesaron 10 h.
A este respecto, es sabido que las condiciones particulares (temperatura, contenido de humedad del sustrato, pH, aireación, agitación, etc.) imperantes al interior de los dispositivos utilizados para llevar a cabo la FES pudieran influir en los porcentajes de PC (Nduka, 2007; Pastrana,1996). Así mismo, las diferencias en estas variables, asociadas a la variación en la actividad de la enzima ureasa, presente tanto en las levaduras como en microorganismos epifíticos del nopal, pudieran ser responsables de las pérdidas en menor o mayor medida de nitrógeno en forma de amoniaco (Calderón et al., 2005; Herrera-Torres et al., 2022). Por otro lado, el nitrógeno no proteico (NNP) añadido al nopal (urea y sulfato de amonio) que no se pierde en forma de amoniaco constituye una fuente de proteína degradable en rumen que, de no sincronizarse con una fuente de carbohidratos de rápida degradación (como granos de cereales y melaza), favorecería el aumento del nitrógeno amoniacal en rumen, el cual en exceso resulta tóxico (Martínez, 2009). Con base en esto, el ciclo de la urea (que tiene lugar en el hígado) es un proceso mediante el cual ocurre la desintoxicación de amoniaco (con la producción de urea) y puede consumir hasta 2 Mcal de energía metabolizable por día, lo que reduce la disponibilidad de energía para el crecimiento y producción (Perry & Cecava, 1995).
El descenso de la FDN y el ascenso simultáneo de la FDA se relacionan con la acción sinérgica de las enzimas microbianas que pudieron degradar algo de la hemicelulosa presente en la pared celular del nopal (Berumen et al., 2015). Es de señalar que los porcentajes obtenidos de estos componentes de la pared celular se pueden considerar adecuados para favorecer el consumo del nopal duraznillo por parte de bovinos en pastoreo (Herrera-Torres et al., 2014). Respecto a la LDA, el mayor porcentaje registrado en nopal con CH se puede asociar a la formación de compuestos derivados de las reacciones de Maillard, los cuales tienen propiedades fisicoquímicas parecidas a la lignina (Krizsan & Randby, 2007). No obstante, este valor se encuentra dentro de los reportados para nopal cultivado y podría no afectar la digestibilidad del nopal, tal como lo indican los porcentajes de DIVMS obtenidos en esta investigación (72.6% a 93.8%) (Tabla 5), los cuales son superiores a los reportados por Del Razo et al. (2015) en cladodios de desecho de Opuntia spp.; sin embargo, fueron inferiores a los reportados por Herrera-Torres et al. (2014), quienes fermentaron cladodios de nopal forrajero en condiciones in vitro. Con base a los porcentajes de DIVMS que se obtuvieron, se pudiera esperar un consumo aceptable de este forraje por parte del ganado bovino.
El mayor porcentaje de PC obtenido con la interacción: sin CH, con A y 0 h de TF, se asocia con que el nopal duraznillo, al no ser expuesto al calor para eliminar las espinas, no pierde microorganismos como producto de la combustión. Además, a las 0 h, tanto la levadura Saccharomyces cerevisiae como el nitrógeno inorgánico están intactos, puesto que apenas está por iniciar la actividad degradativa de las levaduras y de los microorganismos epifíticos del nopal sobre este sustrato. Es de resaltar que este alto porcentaje de PC se alcanza con el solo hecho de adicionar al nopal la levadura y el nitrógeno inorgánico (urea y sulfato de amonio). Este valor de PC difiere del obtenido por Flores-Hernández et al. (2021), quienes reportan un promedio de 36.55% en tan solo ocho horas de fermentación, que es el tiempo total de procesamiento del nopal en ese estudio. Esto se puede relacionar con que el TF es relativamente más corto al fijado en la presente investigación y que el sustrato es removido cada media hora, por lo que, bajo estas condiciones, es posible que se pierda menor cantidad de nitrógeno en forma de amoniaco.
Por otra parte, no se encontraron investigaciones que hayan evaluado el efecto del CH en nopal silvestre. No obstante, existe literatura en la que se ha evaluado el efecto del tiempo de fermentación y la adición de levaduras a nopal forrajero (Opuntia ficus-indica) en condiciones in vitro. A este respecto, Berumen et al. (2015) encontraron interacción entre la levadura y el tiempo de fermentación para el contenido de PC en el nopal analizado. El mayor contenido de PC (171.4 g kg-1, en base seca) lo obtuvieron a las 120 h en presencia de levadura; y el obtenido en ausencia de levadura, para ese mismo tiempo, fue de 42.5 g kg-1, en base seca. Los investigadores atribuyen el incremento general en la PC al crecimiento de microorganismos nativos presentes en el nopal sin inóculo, y el mayor contenido registrado al fermentar el nopal con levadura lo relacionan con crecimiento de dicho microorganismo durante la fermentación.
Los menores porcentajes de FDA (14.1%) y LDA (3.0%) obtenidos con la interacción sin CH, sin A y TF = 24 h tienen relación con lo siguiente: (1) Debido a que el nopal no se somete al calor de la llama, no ocurre la reacción entre carbohidratos y proteínas que da lugar a la formación de los compuestos de Millard (lignina artificial); (2) las levaduras poseen pared celular compuesta por glucano (50%-60% del peso seco), cuya composición química es similar a la de la celulosa (Pontón, 2008), y ya que no se agregó aditivo, no hay contribución de la pared celular derivada de las levaduras; y (3) el hecho de que a las 24 h de fermentación se alcanza la mayor DCMT se asocia con la máxima degradación de una fracción de la hemicelulosa presente en la FDN como resultado del metabolismo microbiano, como se señaló anteriormente.
Respecto a la mayor DIVMS obtenida con la interacción con A, sin CH y TF = 0 h, esta se relaciona con un mayor contenido de los componentes solubles y un menor aporte de paredes celulares en esas condiciones, en contraste con la interacción sin A, con CH y TF = 96 h, donde la contribución de los componentes solubles pudiera ser menor y la de las paredes celulares mayor (Ortiz et al., 2017).
El costo de producción del kilogramo de MS del nopal correspondiente al tratamiento 22 es mayor que el del tratamiento 10, debido a que tan solo por concepto de levadura se invierten $93.00 pesos (64.32% del costo de producción). A este respecto, una alternativa para reducir tal costo es reutilizar este inóculo hasta por siete días (Flores-Hernández, A., comunicación personal, 3 de junio de 2022), lo cual permite procesar siete lotes adicionales, con lo cual el costo del kilogramo de MS del nopal del tratamiento 22 resulta en $8.64 pesos, lo que representa un ahorro de aproximadamente el 45% respecto del costo inicial.
Conclusiones
De acuerdo con los resultados obtenidos en esta investigación, se puede concluir lo siguiente. El chamuscado de las espinas de nopal duraznillo ocasionó una menor densidad microbiana. El nopal duraznillo fermentado aeróbicamente pudiera favorecer el consumo de materia seca y disminuir el riesgo de una acidosis ruminal, dado que representa un aporte de levadura Saccharomyces cerevisiae. La máxima densidad celular microbiana se obtuvo a las 24 horas, por lo que se recomienda fermentar el nopal duraznillo con este tiempo como máximo. Con base a su composición química y DIVMS, se considera que el nopal duraznillo fermentado durante 24 h, con aditivo y sin chamuscar, presenta buena calidad nutricional para el ganado. Se recomienda que el nopal duraznillo fermentado se ofrezca al ganado bovino junto con una fuente de carbohidratos de rápida degradación, a efecto de sincronizar la degradación de las fuentes de energía y proteína a nivel ruminal.
Conflictos de interés
Los autores manifestamos que no existe conflicto de interés al someter el presente manuscrito a consideración para publicación en esta revista.
