Artículos

 

Caracterización química de panojas y vainas con semillas nativas del estado de Guerrero, México, para uso en la alimentación animal

 

Chemical characterization of native panicles and seed pods of the State of Guerrero, Mexico, for use in animal nutrition

 

Fernando Pérez-Gil Romo^a, Ma. Elena Carranco Jáuregui^a, Ma. de la Concepción Calvo Carrillo^a, Lourdes Solano^a, Teresita de Jesús Martínez Iturbe^b

 

^a Departamento de Nutrición Animal "Dr. Fernando Pérez-Gil Romo", Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Vasco de Quiroga No. 15, Col. Sección XVI, Delegación Tlalpan; 14000 México D.F. rexprimero@hotmail.com. Correspondencia al segundo autor.

^b Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F.

 

Recibido el 14 de marzo de 2012.
Aceptado el 19 de julio de 2013.

 

Resumen

Se seleccionaron e identificaron cinco especies forrajeras nativas del estado de Guerrero, México: Bothriochloa sp, Sorghum halepense (L.) Pers, Desmanthus virgatus (L.) Willd, Gliricidia sepium (Jacq.) Stend, Acacia farnesiana (L.) Willd, consideradas forrajes no convencionales por ser productos naturales, no utilizados actualmente para la alimentación animal. El objetivo fue determinar la composición química en muestras representativas de las cinco plantas, vainas con semillas y panojas. Los análisis realizados fueron: análisis químico proximal, fracciones de fibra, perfil de aminoácidos, factores antinutricios, minerales y vitaminas hidrosolubles. Se encontró que el valor de proteína cruda osciló entre 60 y 202, fibra cruda entre 132.5 y 354.8, extracto etéreo 17 a 32.4, reportados en g^-1 kg^-1 de materia seca (MS). El contenido de lignina en las gramíneas fue 52 a 82 y en las muestras de leguminosas fue de 132 a 202 g; mientras que la celulosa para el primer grupo fue de 189 a 276 y para el segundo de 95 a 269 g kg^-1 MS. De los factores antinutricios analizados el inhibidor de tripsina cuantificado fue de 1.0 a 4.97 UIT mg^-1, hemaglutininas y saponinas no se detectaron. Se analizaron los siguientes minerales: Ca (301-652), Mg (57-88), K (565-1286), Na (64.3-630), Zn (0.93-5.1) y Fe (8.3-21.0) (reportados en g kg^-1). Se cuantificaron 17 aminoácidos y 3 vitaminas (B₁, B₂ y B₃) de cada muestra presentando valores similares entre ellas. Se concluye que las panojas y las vainas con semillas podrían considerarse como un recurso no convencional en la alimentación de rumiantes.

Palabras clave: Alimentos no convencionales, Especies forrajeras nativas, Composición química, Alimentación de rumiantes.

 

Abstract

We selected and identified five native forage plants of the State of Guerrero, México, considered unconventional fodder, not currently used for animal feed and having availability periods. The objective was to determine the chemical composition of representative samples of the five plants: seed pods from gramineas and panicles from legumes, as potential resources for ruminants. Analyses were proximal chemical, fiber fractions, amino acids profile, and nutritional factors, minerals, and water soluble vitamins. It was found that the crude protein value ranged between 60 to 202, crude fiber between 132.5 and 354.8, ether extract 17 to 32.4, reported in g kg^-1 DM. The lignin content was, in panicles 52-82 and in legume samples was 132-202 g, while the cellulose content was in the grasses 189-276 and in the legume samples was 95 to 269 g. The antinutritional factors analyzed were trypsin inhibitor (1.0 to 4.97 UIT mg^-1); saponins and hemagglutinins were not detected. The following minerals were analyzed: Ca (301652), Mg (57-88), K (565-1286), Zn (0.93-5.1) and Fe (8.3-21.0) (reported in g kg^-1). 17 amino acids were quantified and 3 hydrosolubles vitamins (B₁, B₂ and B₃) of each sample with values similar to each other. The panicles and seed pods could be considered as an unconventional resource in ruminant feed.

Keywords: Food unconventional native, Forage species, Chemical composition, Ruminant feeds.

 

INTRODUCCIÓN

La necesidad de buscar fuentes alternativas de alimento de buena calidad que resulten accesibles y de bajo costo para el consumo animal, ha traído como consecuencia la necesidad de realizar estudios sobre el potencial nutricional de alimentos que se encuentran disponibles en las diferentes regiones de la República Mexicana. Esta es un área de investigación y desarrollo de importancia a nivel mundial, debido a la conocida crisis de alimentos, a las restricciones por la baja producción agrícola y a la limitación de la agricultura para satisfacer la alta demanda de productos básicos por el incremento constante de la población. Esto eleva los costos de producción, ya que los granos, principales alimentos utilizados en la nutrición animal, son necesarios para la alimentación humana y se obtienen mayores ganancias al generar alimentos para consumo de la población, por lo cual surge la necesidad de evaluar productos con posibilidades de sustituir los ingredientes clásicos utilizados en la alimentación animal^(1-3).

México cuenta con una gran diversidad de recursos alimenticios muy valiosos, su estudio brinda información para darles un mayor aprovechamiento y un beneficio para las comunidades más necesitadas de la región estudiada. Debido a la poca cantidad de agua en el subsuelo y la corta temporada de lluvias en el Municipio de Iguala al norte del estado de Guerrero, no es posible sembrar dos veces al año como sucede en otras regiones centrales del país, los productores ganaderos no tienen suficiente alimento (maíz, sorgo, etc.) durante el año, y se hace necesaria la compra de alimentos preparados comercialmente para alimentar al ganado, llevando como consecuencia un alto costo en la producción de estos⁽⁴⁾. Por lo tanto, es necesario dar alternativas para la alimentación de rumiantes, utilizando alimentos no convencionales o no tradicionales, definiéndose estos como todo producto nativo u obtenido mediante un cultivo, o resultante de un producto primario, no utilizado actualmente o utilizado de manera escasa para la alimentación de animales, con un mínimo de disponibilidad en períodos determinados, el cual aporta uno o más de los nutrimentos requeridos por el organismo animal para su normal desarrollo, y que es inocuo en las formas y cantidades suministradas, representando una opción al problema de alimentación ganadera⁽³⁾. Con base a lo anterior, el objetivo de este trabajo fue determinar la composición química de cinco plantas, vainas con semillas y panojas del estado de Guerrero, como posibles recursos para la alimentación de rumiantes.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El área de estudio se ubicó en ejidos de la región del Valle de Iguala en Guerrero. La región presenta un clima cálido subhúmedo, escasa lluvia en verano y temperatura anual promedio de 26.7 °C⁽⁵⁾.

Las muestras colectadas cada semana se transportaron a la Ciudad de México para su secado en estufa para su posterior análisis químico. Este procedimiento se realizó en el periodo comprendido de febrero a marzo de 2008.

Las especies de estudio para este trabajo se eligieron observando y registrando la selección natural del ganado en libre pastoreo, además de la información recabada con los ganaderos. La recolección de las plantas se llevó a cabo de forma aleatoria y manualmente seleccionado aquéllas con una madurez grado medio. Para la identificación taxonómica de las muestras se tomaron las plantas completas (de raíz a flor) y se conservaron en hojas de papel; posteriormente se llevaron al Herbario Nacional del Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Para el análisis químico se seleccionaron: para las gramíneas, raíz, tallo con hojas, flores y vainas con semillas; y para las leguminosas: raíz, tallo con hojas y panojas (espiga). El total de muestras colectadas fue de 20 kg de cada especie comprendida en el periodo de los meses mencionados.

Todas las plantas se limpiaron en forma manual, eliminando material ajeno al estudio, y quedando para las gramíneas las panojas, y para las leguminosas vainas con semillas. La colecta de cada especie en los diferentes sitios de los ejidos se mezclaron para tener una muestra única. Posteriormente se transportaron al Departamento de Nutrición Animal "Dr. Fernando Pérez-Gil Romo" del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán para sus análisis. Se secaron en una estufa de convección a 60 °C/ 24-48 h, se molieron utilizando un molino de martillos a 650 rpm con una criba de 1 mm de diámetro de partícula. Las harinas se guardaron en frascos en lugar fresco y libre de luz.

De cada especie seleccionada se analizaron químicamente por las técnicas estandarizadas descritas en AOAC⁽⁶⁾: humedad (método 934.01), cenizas (método 942.05), proteína cruda (N x 6.25) (método 976.05), extracto etéreo (método 920.39), fibra cruda (método 962.09) y extracto libre de nitrógeno (carbohidratos solubles) por diferencia. Fracciones de fibra por los métodos descritos por Van Soest⁽⁷⁾: fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), lignina, celulosa, hemicelulosa y sílice. Factores antinutricios: inhibidor de tripsina⁽⁸⁾, hemaglutininas (prueba cualitativa)⁽⁹⁾, saponinas (prueba cualitativa)⁽¹⁰⁾, minerales por espectrofotometría de absorción atómica⁽⁶⁾, perfil de aminoácidos (Waters Acc-QTAG, 1993) y vitaminas: tiamina (método 953.17), riboflavina (método 970.65) y niacina (método 975.41)⁽⁶⁾.

Se llevó a cabo un análisis estadístico descriptivo cuantitativo (PASW etatistics, v. 18, 2009).

 

RESULTADOS

Se identificaron taxonómicamente dos especies forrajeras de la familia de las gramíneas: Bothriochloa sp, Sorghum halepense (L.) Pers y tres de leguminosas: Desmanthus virgatus (L.) Willd, Gliricidia sepium (Jacq.) Stend, Acacia farnesiana (L.) Willd.

Análisis químico. Del análisis de medias de las variables estudiadas (se reportan en gramos por kilogramo) para la composición química de las gramíneas, en promedio, fue: cenizas 85, proteína cruda los valores estuvieron entre 60 y 82, extracto etéreo de 23 y fibra cruda entre 192 y 277. Para las leguminosas estudiadas se encontró que el contenido de cenizas se mantuvo entre 44 y 62, para proteína cruda 132 a 202, extracto etéreo de 17 a 32, mientras que fibra cruda de 133 a 355 (Cuadro 1).

En cuanto a las fracciones de fibra (Cuadro 2) (se reportan en gramos por kilogramos de materia seca) las gramíneas presentan el mayor contenido de FDN o paredes celulares (614 a 689), para FDA (293 a 341), lignina (53 a 84), celulosa (194 a 281), hemicelulosa (321a 348) y sílice (6 a 20). Con respecto a las leguminosas FDN (238 a 588), FDA (162 a 417), lignina (138 a 209), celulosa (100 a 282), hemicelulosa (76 a 206) y sílice (3 a 5).

Los valores reportados para el inhibidor de tripsina en gramíneas fueron de 1,000 a 3,800 y en leguminosas de 1,960 a 4,970 UIT mg^-1. En ambos grupos de muestras la prueba de hemaglutininas dio negativa, y no se detectaron saponinas (Cuadro 3).

En las gramíneas el contenido de minerales (gramos por kilogramo) fue: Ca (322 a 360), Mg (62 a 89), K (565 a 623), Na (565 a 630), Zn (4.7 a 5.1) y Fe (18 a 21) y en leguminosas: Ca (302 a 652), Mg (57 a 71), K (899 a 1287), Na (64 a 91), Zn (0.9 a 2.2) y Fe (8.3 a 8.8) (Cuadro 4).

Se reporta el contenido de 8 aminoácidos esenciales (Cuadro 5) y 9 no esenciales (Cuadro 6) y tres vitaminas hidrosolubles (Cuadro 7) siendo similares los resultados tanto para gramíneas como para leguminosas.

 

DISCUSIÓN

Las plantas identificadas taxonómicamente fueron las gramíneas: Bothriochloa sp (pastobarbados), perenne de 30 a 50 cm de alto, crece en zonas áridas, es resistente al pastoreo intensivo y a sequías breves y se utiliza como forraje. Sorghum halepense (L.) Pers (zacate o pasto Johnson), perenne de 50 a 200 cm de alto. Invade todo terreno y es difícil de erradicar. Se puede ensilar como alimento para el ganado. Las leguminosas identificadas fueron: Desmanthus virgatus (L.) Willd, planta arbustiva con tallos de más de 2 m de alto, crece en suelos arenosos de textura frágil, así como en suelos arcillosos, se emplea como forraje para ramoneo y se considera, por su contenido de proteína cruda, semejante a la alfalfa. Gliricidia sepium (Jacq.) Stend (mataratón o madre del cacao) arbusto de 10 a 15 m de altura con un crecimiento rápido, resistente al ramoneo y puede utilizarse como poste para cercas a lo largo de praderas, llegándose a podar a una altura de 1.5 m para que los animales la alcancen. Acacia farnesiana (L.) Willd (mimosa), arbusto espinoso que crece rápidamente, sus hojas son una excelente fuente de ramoneo aunque se considera como una planta con un alto contenido de taninos^(11-16).

Los forrajes se producen principalmente para la alimentación del ganado, por lo que es importante conocer los factores que afectan su valor nutricional. Desde el punto de vista de las aplicaciones prácticas el valor nutricional del forraje depende principalmente de su contenido de nutrimentos solubles (proteínas, carbohidratos y minerales), así como del grado de disponibilidad de estos nutrimentos⁽¹⁷⁾.

Análisis químico. Las muestras de gramíneas tuvieron un mayor contenido de cenizas que las leguminosas. Ramírez et al⁽¹⁸⁾ analizaron muestras del noroeste del país encontrando un contenido de cenizas mayor (9.1 a 12.1 %) a lo reportado en este estudio. Al identificar los componentes de esta fracción se encontró que en el caso de las gramíneas los valores de cada mineral fueron similares, mientras que en las leguminosas la muestra de Acacia farnenciana (L.) Willd tuvo el doble de Ca y Zn, de K tuvo el menor contenido así como de Na y de Mg presentó la mayor concentración. Las otras dos muestras de leguminosas mostraron datos similares.

Un factor importante que influye en el contenido de cenizas y minerales es la fertilidad de los suelos y el desarrollo de la planta. En general los forrajes producidos bajo condiciones adecuadas de fertilización contienen una cantidad suficiente de estas fracciones para satisfacer las necesidades del ganado. El deterioro del ganado se puede presentar a pesar de tener abundancia de alimento; esto se puede deber a una deficiencia o exceso de minerales en los forrajes, provocando problemas de baja producción y reproducción entre los rumiantes en pastoreo. Se ha reportado que la deficiencia de minerales además, puede provocar extenuación, pérdida de pelo, desórdenes de la piel, abortos no infecciosos, diarrea, anemia, pérdida de apetito, anormalidades óseas, baja fertilidad y pérdida de peso, entre otros signos clínicos⁽¹⁹⁾.

En cuanto a las gramíneas, se observa un contenido de proteína cruda (PC) bajo, esto puede traer como consecuencia un bajo consumo voluntario del ganado y mayor tiempo de éstas en el rumen, lo que puede mejorarse con la inclusión de otras especies arbóreas en su dieta, incluyendo las estudiadas⁽²⁰⁾. Cabe mencionar que otros autores encontraron, para PC, datos que oscilan entre 13 a 23 % en arbóreas tropicales^(20-24), valores similares a los obtenidos en las leguminosas analizadas. En cuanto al extracto etéreo los valores son bajos, característico en los forrajes. Considerando los datos que reporta FAO⁽¹⁶⁾ para el químico proximal de plantas empleadas como forrajes, reportan valores similares a los de este estudio.

Nutricionalmente el proceso de maduración es un factor importante que afecta los forrajes, los que están en crecimiento activo aun no maduro (con menor contenido de lignina) son los de mayor valor nutrimental. Durante la maduración de la planta se depositan concentraciones mayores de fibra lignificada provocando la disminución en el contenido de proteína y carbohidratos digestibles. El contenido de lignina, celulosa y hemicelulosa está relacionado con el grado de madurez de las plantas, Van Soest⁽²⁵⁾ y otros autores^(17,26-27) asocian la maduración completa de las plantas con un alto contenido de FDA y lignina y baja concentración de celulosa y hemicelulosa. Esto se aplica a los datos obtenidos de las muestras estudiadas, donde Sorghum halepense (L.) Pers. tuvo una mayor madurez que Bothriochloa spp; mientras en las leguminosas el orden de madurez, de menor a mayor, fue: Desmanthus virgatus (L.) Willd, Gliricidia sepium (Jack.) Stend y Acacia farnesiana (L.) Willd.

Las panojas de gramíneas presentaron valores bajos en comparación con las vainas con semillas de las leguminosas en cuanto al contenido de lignina, en relación a la celulosa los intervalos fueron similares aunque en las leguminosas la Acacia farneciana fue la que tuvo el menor valor. En cuanto a las leguminosas, su etapa de maduración fue mayor que las gramíneas. Los valores más altos de hemicelulosa los presentaron las gramíneas, mientras que las vainas con semillas de leguminosas tuvieron un menor contenido. Éste se ve modificado por la edad de la planta y la variabilidad propia de la especie. Las muestras analizadas que tuvieron un mayor contenido de FDN y celulosa presentaron el menor contenido de proteína, lo que coincide con lo reportado por Van Soest⁽²⁵⁾ y Motta⁽²⁸⁾.

En cuanto a la lignina, cabe mencionar, que siendo un elemento considerado como no asimilable por los animales, los valores no representan inconvenientes para consumo de rumiantes⁽²⁹⁾.

El mayor contenido de sílice lo presentaron las gramíneas, sobresaliendo el Sorghum halepense, mientras que las leguminosas tuvieron valores similares. Ramírez et al⁽³⁰⁾ mencionan que esta fracción tiene un efecto negativo sobre la digestibilidad de los polisacáridos de la pared celular, Van Soest⁽³¹⁾ coincide con esta aseveración e indica que hay una interacción con la lignina. Los valores encontrados en este estudio no afectan la digestibilidad y consumo voluntario de los rumiantes, por lo que pueden ser consumidas libremente⁽²⁹⁾.

En cuanto a los factores antinutricios se menciona que estudios llevados a cabo en animales de laboratorio (ratas y pollos) demostraron que los inhibidores de tripsina interfieren con la digestión de proteínas, produciendo un incremento en la secreción pancreática e hipertrofia del mismo, dando como resultado una disminución en la tasa de crecimiento. Sin embargo, no se han reportado niveles críticos para rumiantes. Si se toma como referencia al frijol de soya crudo (588,000 UIT g^-1) el contenido en las muestras analizadas es bajo⁽³²⁾.

El perfil de aminoácidos en 100 g de proteína fue similar en gramíneas y leguminosas, aunque el contenido de proteína fue mayor en las leguminosas. Esta información puede ser de utilidad en la formulación de dietas. El contenido de vitaminas hidrosolubles fue similar en ambos grupos.

Los factores que pueden influir en la composición química y calidad nutricional de los alimentos no tradicionales como las plantas analizadas son género, especie o variedad, tipo de suelo en el que crecen, condiciones climáticas o estacionales durante el crecimiento, grado de maduración y parte de la planta; así como el uso de fertilizantes, enmiendas del suelo y el agua para riego. Este último factor no tuvo influencia en las muestras analizadas, ya que no son cultivadas.

 

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES

Las cinco especies no convencionales estudiadas se pueden aprovechar como alimento para rumiantes cosechándolas y guardándolas como forraje y henificándolas como reserva de alimento en tiempos de sequía o crisis económica de los ganaderos. Se recomienda continuar con el estudio de estas plantas llevando a cabo pruebas de comportamiento animal (digestibilidad in vitro e in vivo).

 

LITERATURA CITADA

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