Efecto del selenio y cromo orgánicos y Saccharomyces cerevisiae en la degradación in situ de la dieta, fermentación ruminal y crecimiento de borregos
Effect of organic selenium and chromiun and Saccharomyces cerevisiae on in situ diet degradation, rumen fermentation and growth performance of lambs
Miriam Reséndiz–Hernández1, José R. Bárcena–Gama1*, María M. Crosby–Galván1, Mario Cobos–Peralta1, José Herrera–Haro1, Pedro A. Hernández–García2, Lorenzo Carreón–Luna3
1 Colegio de Postgraduados. 56230. Km. 36.5, carretera México–Texcoco, Montecillo, Estado de México. *Autor responsable: (rbarcena@hotmail.com).
2 Centro Universitario UAEM–Amecameca, Universidad Autónoma del Estado de México. 56900.
]]> 3 Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Tecamachalco, Puebla.
Recibido: mayo, 2012.
Aprobado: octubre, 2012.
Resumen
El cromo (Cr) y el selenio (Se) son micro minerales esenciales para rumiantes, modifican el metabolismo y su adición en las dietas puede afectar la degradación del alimento y la fermentación en rumen y, por tanto, la respuesta productiva de los animales. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de Se (0.90 mg kg–1) + Cr (1.4 mg kg–1) ambos quelados con levadura inerte en Biotecap® (Se+Cr orgánicos) y de Saccharomyces cerevisiae (SC; cepa 7907) en: 1) degradación in situ de la MS, FDN, FDA y PC; 2) pH, AGV y N–NH3 en rumen; 3) consumo de MS, ganancia diaria de peso (GDP), conversión alimenticia (CA), así como en contenido de grasa de la canal de borregos. Los tratamientos fueron dietas: 1) testigo, sin Se+ Cr ni SC; 2) testigo+ Se+ Cr; 3) testigo+ SC; 4) testigo Se+ Cr+ SC. Para determinar la degradación in situ de las dietas y las variables de fermentación ruminal el diseño experimental fue un Cuadro Latino 4×4 y se usaron cuatro borregos criollos (PV= 30 ± 2 kg) con cánula ruminal. Para evaluar las variables productivas el diseño experimental fue completamente al azar y se usaron 20 borregos criollos (PV=29.88±2.98 kg). Los datos se analizaron con el procedimiento GLM de SAS, y las medias de tratamientos se compararon con la prueba de Tukey (p<0.05). La degradación in situ fue mayor (p<0.05) para la MS (DISMS) en el tratamiento con Se+ Cr orgánicos y el tratamiento con SC respecto al testigo y el tratamiento con Se+ Cr+ SC, así como para la FDA (DISFDA) en el tratamiento con Se+Cr. No hubo diferencias (p>0.05) entre tratamientos pH, AGV y N–NH3. La GDP fue menor (p<0.05) en el testigo, mientras que el peso de la canal fue mayor (p<0.05) en el tratamiento con Se+Cr comparado con el testigo, pero no hubo efecto en las demás variables productivas. Se concluye que la adición de Cr+Se orgánicos aumentó solamente la ganancia de peso y el peso de la canal, pero no hubo efecto por la adición de SC.
Palabras clave: minerales orgánicos, Saccharomyces cerevisiae, degradación in situ, borregos.
Abstract
]]> Chrome (Cr) and selenium (Se) are micro–minerals essential for ruminants, they modify metabolism and their addition to diets can affect feed degradation and fermentation in the rumen and, therefore, the productive response of the animals. The objective of this study was to evaluate the effect of Se (0.90 mg kg–1) + Cr (1.4 mg kg–1) both chelated with inert yeast in Biotecap® (organic Se+Cr) and of Saccharomyces cerevisiae (SC, strain 7907) on: 1) in situ degradation of DM, NDF, ADF, and CP; 2) pH, VFA and N–NH3 in rumen; 3) DM intake, average daily gain (ADG), feed conversion (FC), as well as on carcass fat content of lambs. Treatments were diets: 1) control, without Se+ Cr neither SC; 2) control+ Se+ Cr; 3) control+ SC; 4) control Se+ Cr+ SC. To determine in situ degradation of the diets and ruminal fermentation variables, the experimental design was a Latin Square 4X4, using four criollo lambs (PV=30±2 kg) with a ruminal cannula. To evaluate the productive variables, the experimental design was completely randomized, and 20 criollo lambs were used (PV=29.88±2.98 kg). The data were analyzed with the GLM procedure of SAS, and means of treatments were compared with the Tukey test (p<0.05). In situ degradation was higher (p<0.05) for DM (ISDMD) in the organic Se+ Cr and the SC treatment than in the control and the Se+ Cr+ SC treatments. ADF (ISDFDA) was also higher in the Se+Cr treatment. No differences (p>0.05) for pH, VFA and N–NH3 were found among treatments. Average daily gain was lower (p<0.05) in the control, while carcass weight was higher (p<0.05) in the treatment with Se+ Cr than in the control, but there was no effect on the other productive variables. It is concluded that the addition of organic Cr+ Se only increased weight gain and carcass weight, but there was no effect from addition of SC.Key words: organic minerals, Saccharomyces cerevisiae, in situ degradation, sheep.
INTRODUCCIÓN
Las fuentes orgánicas de minerales son más biodisponibles que las inorgánicas (Hernández et al., 2007), pero en México hay pocos estudios acerca de suplementos minerales para ovinos (Domínguez y Huerta, 2008). Además, el uso de levaduras en dietas para rumiantes modifica algunos procesos digestivos y metabólicos (Díaz et al., 2009). El Se y Cr son micro minerales esenciales para los rumiantes (NRC, 2005) porque modifican vías metabólicos. El Se actúa como coenzima en 15 selenoenzimas y destaca su actividad en la glutatión peroxidasa cuya función es reducir el daño oxidativo y establecer el estado redox intracelular (Rayman et al., 2008). El Cr interviene en el metabolismo de la glucosa (McDonald et al., 2006), lípidos y ácidos nucleicos (Grijalva et al., 2001). La adición de Se o Cr orgánicos en dietas para rumiantes, puede cambiar el consumo de alimento, la ganancia de peso, y el rendimiento y contenido de grasa en la canal (Domínguez et al., 2009). En la literatura revisada no se encontró información acerca del efecto del Se y Cr orgánicos en la fermentación ruminal y degradación de la materia seca (MS), aunque 250 ppm de Zn inorgánico adicionado en dietas para rumiantes puede afectar el pH, la concentración de nitrógeno amoniacal (N–NH3) (Arelovich et al., 2000) y la degradación de nutrientes en el rumen, así como la población microbiana y la concentración de ácidos grasos volátiles (AGV) (Mandal et al., 2007). Además, levaduras como Saccharomyces cerevisiae (SC) pueden mejorar la estabilidad del pH en el rumen (Desmond, 2006), la digestibilidad de la fibra del alimento y el consumo de MS (Tang et al., 2008), así como la producción de AGV debido a cambios favorables para el crecimiento de los microrganismos ruminales (Dolezal et al., 2005). Por tanto, el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del Se más Cr orgánicos y de S. cerevisiae adicionados a dietas para borregos, en la degradación in situ de la dieta, variables de fermentación ruminal y de la respuesta productiva.
MATERIALES Y MÉTODOS
Localización
El experimento de respuesta productiva se realizó en la granja experimental y el ensayo metabólico en los laboratorios de nutrición animal y microbiología ruminal del Instituto de Recursos Genéticos y Productividad–Ganadería del Colegio de Posgraduados, Campus Montecillo, Km. 36.5 carretera México–Texcoco, Montecillo, Estado de México. El clima es templado semiseco, temperatura media anual 15.9 °C, heladas poco frecuentes, una precipitación pluvial media anual de 686.0 mm y una altitud media de 2800 m (García, 1988).
Tratamientos experimentales
]]> La dieta (base seca, BS) se formuló para borregos en engorda (NRC, 2007): 20 % maíz molido, 10 % maíz entero, 10 % sorgo entero, 15 % sorgo molido, 4 % gluten de maíz, 10 % alfalfa, 17 % rastrojo de maíz, 11.5 % melaza, 1.5 % minerales, 0.5 % urea y 0.5 % acidbuff. La dieta aportó (BS): 13.6 % PC, 29.9 % FDN, 19.9 % FDA y 2.8 Mcal ED kg–1. Los tratamientos fueron: 1) testigo sin Se + 0 Cr ni SC; 2) testigo+Se + Cr orgánicos; 3) testigo + SC; 4) testigo + Se+Cr orgánicos + SC. Para Se+Cr se usó Biotecap® en polvo: Se 590 mg kg–1 y Cr 990 mg kg–1, en levadura inerte, y en la dieta se agregó 0.15 % Biotecap® lo cual proporcionó 0.90 mg kg–1 de Se y 1.4 mg kg–1 de Cr. La levadura fue S. cerevisiae en polvo cepa 7907 que aportó 1×1010 levaduras g–1. Para cada tratamiento se mezclaron los minerales orgánicos y el SC con el concentrado por 10 min usando una mezcladora manual (capacidad 100 kg) y se adicionó el forraje molido en un molino de martillos (criba 2.5 cm); mezclando todos los ingredientes de las dietas por 15 min. En muestras de la dieta testigo se determinó MS, proteína cruda (PC) y cenizas (AOAC, 1990), fibra detergente neutro (FDN) y ácido (FDA) (Van Soest et al., 1991).Respuesta productiva
Se usaron 20 borregos criollos (29.88 + 2.98 kg PV) alojados en jaulas metabólicas individuales alimentados a las 08:00 y 15:00 h y agua disponible los 42 d del experimento. Los borregos recibieron Ivermectina 1% (0.5 mL 25 kg–1 PV) y Vigantol ADE (3 mL borrego–1) 10 d antes de iniciar el experimento, y se midió el consumo voluntario en ese período. Los borregos fueron pesados, sin ayuno, al iniciar el experimento y luego cada 14 d, antes de ofrecer el alimento a las 08:00 h para determinar la ganancia diaria de peso y la conversión alimenticia. Al final del experimento los 20 borregos fueron sacrificados para medir el espesor de la grasa dorsal con ultrasonido (Sonovet–600, traductor 7.5, USA), y el peso de la canal caliente que incluyó los riñones (Osorio et al., 1998).
Diseño experimental y análisis estadístico
El diseño experimental fue completamente al azar con cuatro tratamientos y cinco repeticiones. Los resultados se analizaron usando el procedimiento GLM (SAS, 2002) y las medias de tratamientos se compararon con la prueba de Tukey (p<0.05; Steel et al., 1997).
Prueba metabólica
Para esta prueba se usaron cuatro borregos (30 ±2 kg PV) con cánula ruminal permanente, alojados en jaulas metabólicas individuales, y recibieron alimento a las 07:00 y 19:00 h y agua limpia permanente. Los borregos fueron adaptados 7 d a las dietas y jaulas metabólicas y durante este periodo se midió el consumo voluntario de alimento; al inicio del experimento fueron pesados y dosificados con Ivermectina 1 % (0.5 mL 25 kg–1 PV) y Vigantol ADE (3 mL borrego–1). El experimento duró 40 d: cuatro periodos de 10 d, 7 d de adaptación y 3 d para tomar muestras. Los borregos fueron pesados al final del experimento.
Degradación in situ de la MS, FDN, FDA y PC
Durante el segundo y tercer día de muestreo de cada periodo experimental, se determinó la degradación in situ (Vanzant et al., 1998) de la MS, FDN, FDA y PC de cada dieta usando bolsas ANKOM® F57 (tamaño de poro 25 µm), secadas a peso constante en una estufa de aire forzado (65 °C, 24 h), se estabilizaron en un desecador, se identificaron y se pesaron. Se colocaron 0.5 g de las dietas molidas en un molino Wiley (malla 2 mm) en cada bolsa que se cerró con un termosellador. Para cada periodo de muestreo se usaron 120 bolsas (30 por borrego, cuatro con muestra y una bolsa blanco por cada tiempo de incubación para cada tratamiento) y todas fueron hidratadas 5 min con agua tibia (38 °C) antes de incubarlas para eliminar la fracción soluble. Después de ofrecer el alimento (08:00 h) las bolsas fueron colocadas en una red y se incubaron en el rumen 3, 6, 12, 24 y 48 h, mientras que las bolsas de la hora cero de cada tratamiento se usaron para determinar la fracción soluble de las dietas. Después del tiempo correspondiente las bolsas se retiraron del rumen, se lavaron con agua corriente hasta quedar limpias, se secaron 24 h a temperatura ambiente (26.0 °C), se pusieron 24 h en una estufa de aire forzado a 55 °C y se pesaron para determinar la MS y PC (AOAC, 1990); FDN y FDA residual (Van Soest et al., 1991). También se calculó la tasa de digestión (kd; %/h) de la MS, FDN, FDA y PC por regresión lineal del logaritmo natural del residuo contra el tiempo (Smith et al., 1971). El valor absoluto de la pendiente se consideró la kd.
pH, AGV y N–NH3 en líquido ruminal
]]> Para determinar el pH y las concentraciones de AGV y N–NH3, en el primer día de muestreo de cada periodo experimental, se recolectaron 50 mL de líquido ruminal 3 h después de suministrar el alimento (08:00 h). El líquido fue filtrado usando una capa doble de gasas y se midió el pH con un potenciómetro portátil (ORION, modelo SA 210, USA). Después se colocaron 4 mL de líquido ruminal en un tubo de ensaye con 1 mL de ácido metafosfórico al 25 % (v/v), para una dilución de 4:1. Las muestras se congelaron a — 20 °C para después analizar los AGV y el N–NH3.Para medir la concentración de AGV, de las muestras descongeladas se tomó una alícuota de 3 mL, se centrifugó 19 min a 12 000 rpm. El sobrenadante se colocó en viales de vidrio (1 mL) y se midió la concentración de AGV (Erwin et al., 1961) usando 2 µL inyectados a un cromatógrafo de gases Perkin Elmer (modelo Claurus 500, USA) con automuestreador y equipado con una columna capilar FFAP (15 m longitud), temperatura de inyector de 240 °C, detector de ionización de flama (FID) de 250 °C y de horno de 80 °C (1 min) con incrementos de 20 °C min–1 hasta alcanzar 140 °C (3 min) y una velocidad de gases (H y N) de 40 mL min–1 y 400 mL min–1 para el aire.
La concentración de N–NH3 se determinó de acuerdo con McCollough (1967). Una muestra (2 mL) del líquido ruminal descongelado se centrifugó 10 min a 3000 rpm, del sobrenadante se colectaron 20 µL y se depositaron en tubos de ensaye (10 mL) adicionando 1 mL de fenol y 1 mL de hipoclorito de sodio. Las muestras se incubaron 30 min en baño maría a 37 °C y se adicionaron 5 mL de agua destilada para su dilución, se agitaron en un vortex (Genie 2, modelo G–560, USA) y se leyó en un espectrofotómetro de luz ultravioleta visible CARY 1–E VARIAN (Perkin Elmer, modelo lamda–40, USA) a una DO de 630nm.
Diseño experimental y análisis estadístico
El diseño experimental fue un Cuadro Latino 4 × 4 y los tratamientos fueron los mismos usados en la prueba de comportamiento productivo. Los resultados de la degradación in situ y variables ruminales se analizaron con el procedimiento GLM (SAS, 2002), las medias de tratamientos se compararon con la prueba de Tukey (Steel et al., 1997).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La ganancia diaria de peso (GDP) fue menor (p<0.05) en el grupo testigo respecto a los demás tratamientos entre los cuales no hubo diferencias. Las variables de consumo de MS, conversión alimenticia, rendimiento de la canal y espesor de la grasa dorsal no fueron diferentes entre tratamientos (p>0.05), pero el peso de la canal caliente fue mayor en el tratamiento con Se + Cr orgánicos respecto al testigo, (Cuadro 1). Estos resultados indican que la adición de estos minerales orgánicos o de la levadura, en los niveles usados en el presente estudio, aumentó la ganancia de peso de los borregos sin afectar el consumo de alimento.
Según Rodríguez et al. (2011), la adición de Se (0.3 o 0.4 mg kg–1 dieta) y Cr (0.3 o 0.4 mg kg–1 dieta) orgánicos quelados con levadura a dietas para ovinos en engorda no afecta la ganancia de peso, el consumo, la conversión y las características de la canal, pero mejoran la eficiencia parcial de utilización del alimento. Sin embargo, Domínguez et al. (2009) mencionan que la adición de Se (0.3 mg kg–1 dieta) y Cr (0.25 o 0.35 mg kg–1 dieta) orgánicos a una dieta de finalización para ovinos no afectó las variables productivas, pero al combinarlos hubo una interacción entre ellos (p<0.05) porque disminuyó el consumo de alimento y la conversión alimenticia pero aumentó la ganancia de peso y características de la canal al aumentar el Cr. Uyanik (2001) señala que 0.2 a 0.4 ppm de Cr inorgánico no cambió el comportamiento productivo de ovinos pero disminuyó la grasa subcutánea. Sin embargo, en el presente estudio las dosis de Se (0.9 mg kg–1) y Cr (1.4 mg kg–1) orgánicos fueron superiores a las de los estudios mencionados y la adición de estos minerales aumentaron la ganancia de peso y peso de la canal caliente.
El mayor peso de la canal caliente en el tratamiento con Se+ Cr orgánicos respecto al testigo se puede deber a la actividad del Se como antioxidante y del Cr como factor de tolerancia a la glucosa. Los rumiantes usan el acetato más que la glucosa como fuente de carbono y esto puede reducir la sensibilidad de la insulina para el metabolismo energético de la glucosa. Según Gardner et al. (1998), la adición de 1 mg de Cr kg–1 como amino ácido quelado a una dieta para ovinos en engorda puede potencializar el uso de la glucosa para obtener energía hasta en 30 %. Además, en becerros no estresados un suplemento de 0.37 mg Cr kg–1 MS disminuyó el colesterol sanguíneo y mejoró la tolerancia a la glucosa sin afectar el consumo de alimento, la conversión alimenticia o la ganancia de peso (Bunting et al., 1994). La adición de Cr en dietas para ovejas no cambió las concentraciones de glucosa e insulina en sangre (Gentry et al., 1999); aunque, Kegley et al. (2000) mencionan que un suplemento con Cr disminuye la concentración de glucosa e incrementa la de insulina en sangre de becerros. La variación de estos resultados indica que no se conoce con precisión la función del Cr en la fisiología de la glucosa e insulina en sangre, aunque en la literatura revisada se menciona que el Cr afecta estas funciones y es un mineral esencial para los animales (NRC, 2005).
]]> La DISMS fue mayor (p<0.05) en el tratamiento con Se+ Cr orgánicos y el tratamiento con SC respecto al testigo y el tratamiento con Se+ Cr+ SC. No hubo diferencias en la DISFDN ni en la DISPC, mientras que la DISFDA fue mayor (p<0.05) en el tratamiento con Se+ Cr orgánicos solamente respecto al testigo (Cuadro 2). No se detectaron diferencias (p> 0.05) para las tasas de digestión (kp) de la MS, FDN, FDA y PC, ni en las variables ruminales de fermentación o en la relación ácetico:propiónico (Cuadro 3).Se desconoce si los minerales orgánicos quelados con levadura adicionados a la dieta de borregos cambian el metabolismo o en poblaciones específicas de microorganismos en el rumen, ni su efecto en la degradación de la MS, FDN, FDA, PC o en la concentración de AGV, N–NH3 y valores de pH. En el presente estudio, la adición de Se y Cr orgánicos aumentó (p<0.05) la DISFDA y la DISMS pero no afectó las variables de fermentación ruminal. Romero et al. (2009) no reportan efectos en la degradación o variables de fermentación ruminal al adicionar Se, Cr y Zn orgánicos quelados con levadura a dietas para novillos, resultados que coinciden parcialmente con los de la presente investigación. La ausencia de efectos puede estar relacionada con el metabolismo ruminal bajo la hipótesis de que los minerales inorgánicos u orgánicos suelen sobrepasar el rumen unidos a la fracción de proteína bacteriana y se absorben en el intestino delgado (Koenig et al., 1997), y no se detectan efectos en las variables ruminales.
La adición de SC solamente aumentó la DISMS pero no la de las fracciones de la fibra o de la PC, y tampoco afectó las variables de fermentación ruminal. Titia et al. (2008) y Paryad y Rashidi (2009) muestran aumentos en la digestibilidad de la MS, FDN y FDA, en la concentración de los AGV y modificaciones del pH; sin embargo, Tripathi et al. (2008) y Lila et al. (2004) no reportan cambios al adicionar SC. Las diferencias en los resultados se pueden atribuir a la cantidad adicionada de SC y al tipo de dieta (Mir y Mir, 1994), a la forma y frecuencia de adición de la levadura en las dietas y mecanismos de acción de la levadura en el rumen, los cuales aún no están claramente definidos (Macedo et al., 2009). La combinación de SC y de Se+ Cr orgánicos no mostró efectos sinérgicos en el presente estudio.
Los rumiantes usan también el propionato como un compuesto gluconeogénico para satisfacer las demandas de glucosa del organismo, principalmente en el cerebro. La concentración de g1 lucosa en la sangre de los rumiantes es 50 mg dL–1 (McDonald et al., 2006), y un propósito de manipular la fermentación del rumen es aumentar la producción de ácido propiónico para obtener una mayor cantidad de sustrato para la síntesis de glucosa en el hígado. En el presente estudio, la adición de Se y Cr orgánicos y de SC no aumentó la producción de propionato, por lo cual no aumentaría el contenido de glucosa sanguínea en los borregos tratados. Sin embargo, con la misma concentración de glucosa, el suplemento de Cr podría aumentar la actividad de la insulina para favorecer el metabolismo celular de la glucosa, proporcionando así mayor energía a la célula, y afectar el metabolismo de lípidos aumentado la lipólisis y disminuyendo el depósito de grasa corporal. Rodríguez et al. (2011) reportan un aumento lineal en la glucosa sanguínea al adicionar Cr y al combinarlo con Se aumentó la insulina, lo cual puede favorecer la síntesis de proteína celular y la utilización de carbohidratos y lípidos (Debski et al., 2004). Lo anterior puede explicar el mayor peso de la canal en el tratamiento con Se y Cr del presente estudio. La adición de SC no aumentó la GDP ni tampoco el peso de la canal; además, la combinación de Se y Cr con el SC no mostró efectos sinérgicos, por lo cual el aumento de peso de la canal se podría atribuir a la actividad metabólica del Se y Cr orgánicos. Sin embargo, no queda clara la actividad del Se y Cr orgánicos en el metabolismo del rumen y su subsecuente efecto en la fisiología relacionada con la respuesta productiva en los borregos usados en el presente estudio.
CONCLUSIONES
Con base en los resultados de este estudio, se concluye que la adición combinada de Se con Cr orgánicos tuvo efectos positivos en la ganancia de peso y en el peso de la canal caliente de los borregos, lo cual no ocurrió al adicionar solamente Saccharomyces cerevisiae. No se observaron efectos sinérgicos en la respuesta productiva al combinar los minerales orgánicos con S. cerevisiae; además, los tratamientos no cambiaron las variables de fermentación ruminal.
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