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INSTITUTO DE CIENCIA ANIMAL - CUBA Departamento de Fisiología y Bioquímica ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO - ECUADOR Facultad de Ciencias Pecuarias EVALUACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS POST COSECHA EN ENSILAJES INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS NATIVOS PARA ALIMENTACIÓN DE VACAS LECHERAS EN ECUADOR Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Veterinarias Ing. Byron Leoncio Díaz Monroy, MSc. Mayabeque, Cuba 2014

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INSTITUTO DE CIENCIA ANIMAL - CUBA

Departamento de Fisiología y Bioquímica

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO - ECUADOR

Facultad de Ciencias Pecuarias

EVALUACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS POST COSECHA EN ENSILAJES

INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS NATIVOS PARA

ALIMENTACIÓN DE VACAS LECHERAS EN ECUADOR

Tesis presentada en opción al grado científico de

Doctor en Ciencias Veterinarias

Ing. Byron Leoncio Díaz Monroy, MSc.

Mayabeque, Cuba

2014

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INSTITUTO DE CIENCIA ANIMAL - CUBA

Departamento de Fisiología y Bioquímica

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO - ECUADOR

Facultad de Ciencias Pecuarias

EVALUACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS POST COSECHA EN ENSILAJES

INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS NATIVOS PARA

ALIMENTACIÓN DE VACAS LECHERAS EN ECUADOR

Tesis presentada en opción al grado científico de

Doctor en Ciencias Veterinarias

Ing. Byron Leoncio Díaz Monroy, MSc.

Tutores: Dr. C. Arabel Elías Iglesias

Dra. C. Elaine Valiño Cabrera

Mayabeque, Cuba

2014

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El presente trabajo de tesis doctoral,

fue financiado por:

La Secretaria Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación

“SENESCYT”, a través del Programa de Becas ACADEMIA 2010.

Y auspiciado por:

La Escuela Superior Politécnica de Chimborazo “ESPOCH”

del Ecuador.

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Todo el mundo trata de hacer algo grande, sin darse cuenta de

que la vida se compone de cosas pequeñas

Frank Clark

Este es mi pequeño aporte al desarrollo agropecuario del

Ecuador

Byron

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Es una cualidad humana, la gratitud, por ello y por su decidido apoyo, un

sincero agradecimiento a:

Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación

y Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador

Al Instituto de Ciencia Animal de Cuba, a sus Directivos, sus científicos e

investigadores, a su personal técnico, administrativo, contable y de servicios.

Dr. Arabel Elías Iglesias, tutor de tesis, amigo y ejemplo de científico honesto

Dra. Elaine Valiño, tutora de tesis, mujer de ciencia y consejera permanente

Dr. Humberto Jordán, Dra. Juana Galindo, Dr. Félix Ojeda, dignos oponentes de

predefensa de Tesis y maestros de quienes aprendí mucho en tan poco tiempo

Dra. Bertha Chongo, incansable guía y amiga

Dra, Daiky Valenciaga, perseverante ejecutora del Postgrado

A Félix Herrera, por su diligencia y apoyo permanentes

A las amigas laboriosas del Hotelito del ICA, su calidez y amistad hicieron

agradables mis estancias en Cuba

Al personal de la Biblioteca del ICA, por su ayuda y orientación

A Gilber y Johandra, por su atención hogareña, siempre me sentí como en casa

Al Nené (José Ángel), todo un personaje de la informática

A Magaly, Lucía y Yoly, por su ayuda en los cálculos estadísticos de esta tesis

A mis compañeros de estudios de Ecuador, Angola, Colombia, Nicaragua,

Argentina, México y Cuba, gracias por ser colegas, amigos y hermanos

latinoamericanos y del mundo.

A todos, los llevaré por siempre en mi corazón, mil gracias

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A:

Byron Israel (†), mi ángel guardián,

Ronald Henry, mi fortaleza

Analía Fernanda, mi tierna princesa

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SÍNTESIS

La existencia de residuos agroindustriales contaminantes y los altos costos de la

alimentación suplementaria del ganado lechero, cuya explotación es la principal fuente de

ingresos en la economía agropecuaria del Ecuador, motivaron este trabajo, cuyo objetivo fue

evaluar residuos agrícolas post cosecha en ensilajes inoculados con preparados microbianos

nativos para alimentación de vacas lecheras. Para ello, se realizaron 4 experimentos, la

obtención y caracterización de preparados microbianos a base de suero fresco de leche,

estiércol bovino o contenido ruminal, el aislamiento y caracterización de BAL a partir de

estos, la caracterización de 7 residuos agrícolas post cosecha en combinaciones equitativas

como sustratos de ensilajes inoculados y la evaluación de los mejores ensilajes obtenidos en

vacas lecheras Holstein mestizas. El suero fresco de leche fue el mejor inóculo para los

nuevos preparados microbianos, de donde se aislaron 39 cepas de bacterias ácido lácticas,

identificadas como Lactobacillus, Enterococcus, Pediococcus y Lactococcus, donde se

incluyen 16 especies, se demuestra su relación ecológica sinérgica con la microflora epifítica

de los residuos agrícolas caracterizados. La mejor mezcla para el ensilaje es el rastrojo de

maíz con el preparado microbiano a base de suero fresco de leche, a este producto se le

denominó BIORÉS, el cual al ser suplementado en vacas lecheras incrementó la grasa y

proteína de la leche en un 11 % y estimuló la producción láctea. Esta tecnología incrementa

el indicador beneficio.costo-1

de la ganadería lechera de 1,11 a 1,29 y constituye además un

aporte a la mitigación de la contaminación ambiental.

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ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA

Introducción 1

Capítulo 1. Revisión Bibliográfica 7

1.1 La ganadería lechera en el mundo, América Latina y Ecuador 7

1.2 Contribución de la ganadería a la calidad de vida humana en la región

Andina 8

1.3 Características del ganado Holstein 9

1.4 Alimentación de la vaca lechera 10

1.4.1 Necesidades nutritivas de las vacas lecheras 11

1.4.2 Relación forraje/concentrado en la ración 13

1.4.3 Ingestión de alimentos 14

1.4.4 Sistemas de alimentación en vacas lecheras 14

1.5 El ensilaje 16

1.5.1 Fases del proceso de ensilaje 17

1.5.2 Microflora del ensilaje 18

1.5.2.1 Microorganismos benéficos - bacterias que producen ácido láctico (BAL) 18

1.5.2.1.1 Componentes antimicrobianos producidos por bacterias lácticas 21

1.5.3 Ensilaje de subproductos 21

1.5.4 Uso de aditivos para el ensilaje 23

1.5.5 Uso de la melaza y el suero de leche como aditivos del ensilaje 25

1.5.6 Contenido ruminal y estiércol bovino como ingredientes para ensilajes 25

1.5.7 Implicaciones sanitarias del uso del ensilaje como alimento 27

1.5.8 Ventajas del ensilaje de residuos de cosecha y de subproductos locales 28

Capítulo 2. Obtención de preparados microbianos a base de suero fresco

de leche, contenido ruminal o estiércol bovino, como inóculo para ensilaje

de residuos agrícolas de cosecha 29

Introducción 29

2.1 Experimento 1. Obtención de preparados microbianos con actividad

ácido láctica, a partir de suero fresco de leche, contenido ruminal o estiércol

bovino, como inóculo para ensilaje de residuos agrícolas de cosecha. 30

2.1.1 Materiales y métodos 30

2.1.1.1 Características de las materias primas 30

2.1.1.2 Tratamientos 31

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2.1.1.3 Preparación 32

2.1.2 Análisis estadístico 33

2.2 Resultados y discusión 33

Capítulo 3. Aislamiento y caracterización de bacterias ácido lácticas a partir

de preparados microbianos en base a suero fresco de leche, contenido ruminal o

estiércol bovino 45

Introducción 45

3.1 Experimento 2. Aislamiento y caracterización de bacterias con

actividad ácido láctica, a partir de preparados microbianos en base

a suero fresco de leche, contenido ruminal o estiércol bovino 46

3.1.1 Materiales y métodos 46

3.1.1.1 Recolección y procesamiento de las muestras 46

3.1.1.2 Aislamiento y caracterización de las cepas 47

3.2. Resultados y discusión 48

Capítulo 4. Evaluación de ensilajes de residuos de cosecha, inoculados con

preparados microbianos 56

Introducción 56

4.1 Materiales y métodos 57

4.1.1 Selección, recolección y caracterización de los residuos orgánicos pos

Cosecha 57

4.1.2 Procedimiento para el pre ensilaje 58

4.1.3 Mezclas de residuos utilizadas para el ensilaje 59

4.1.4 Experimento 3: Caracterización y evaluación de siete residuos agrícolas

pos cosecha de: maíz, frejol, arveja, trigo, cebada, avena y brócoli, en la

obtención de ensilajes inoculados con preparados microbianos a base de

suero fresco de leche y estiércol bovino. 59

4.1.5 Preparación del ensilaje 60

4.1.6 Toma de muestras y análisis de laboratorio 60

4.1.7 Análisis estadístico 61

4.2 Resultados y discusión 61

4.2.1 Indicadores de composición química 61

4.2.2 Indicadores fermentativos 66

4.2.3 Indicadores microbiológicos 69

4.2.4 Evaluación organoléptica de los ensilajes 73

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4.3 Costo de producción de los ensilajes evaluados 74

4.4 Selección del ensilaje para su producción en mayor volumen y evaluación

en vacas lecheras en Ecuador 75

Capítulo 5. Producción y evaluación de ensilado, a partir de residuos de cosecha

de maíz, inoculado con preparados microbianos, en la alimentación de vacas lecheras 76

Introducción 76

5.1 Experimento 4. Producción y evaluación de ensilado, a partir de residuos de

cosecha de maíz, inoculado con preparados microbianos, en la alimentación

de vacas lecheras. 77

5.1.1 Materiales y métodos 77

5.1.1.1 Ubicación geográfica del sitio de la investigación 77

5.1.1.2 Tratamientos experimentales 78

5.1.1.3 Preparación del ensilaje 78

5.1.1.4 Toma de muestras para análisis de laboratorio 80

5.1.1.5 Mediciones experimentales 80

5.1.1.6 Prueba biológica alimenticia con vacas productoras de leche 81

5.1.1.7 Manejo sanitario de los animales 82

5.1.1.8 Análisis estadístico 82

5.2 Resultados y discusión 83

5.2.1 Digestibilidad de componentes del ensilaje 83

5.2.2 Aporte energético de los ensilajes 86

5.2.3 Peso inicial y final de las vacas 87

5.2.4 Consumo de alimento y conversión alimentaria en las vacas 87

5.2.5 Producción de leche en las vacas 90

5.2.6 Contenido de glucosa y urea en la sangre de las vacas 93

5.2.7 Calidad de la leche de vacas alimentadas con los ensilajes 95

5.2.8 Costo de producción de leche y estimación del indicador beneficio.costo-1

99

Capítulo 6. Discusión general 101

Conclusiones 111

Recomendaciones 112

Referencias bibliográficas

Anexos

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GLOSARIO DE ABREVIATURAS

AGCC: Ácidos grasos de cadena corta

AIPL: Animal Improvement Programs Laboratory

AOAC: Association of official analytical chemist

API® 50 CHL: Sistema bioquímico de identificación de Lactobacillus con 50 carbohidratos

ATCC: American Type Culture Colection

ATP: Adenosina trifosfato

BAE: Residuos de brócoli+avena+inoculante bacteriano a base de estiércol bovino

BAL: Bacterias ácido lácticas

BAM: Residuos de brócoli+avena+inoculante bacteriano a base de suero+estiércol

BAS: Residuos de brócoli+avena+inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche

BHCE: Bagazo + hoja de caña, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino

BHCM: Bagazo + hoja de caña, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol

BHCS: Bagazo + hoja de caña, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche

BIOAGRO: Biotecnología para el agro

BIORÉS: Producto biológico para reses

BPV: Buenas prácticas veterinarias

CA: Conversión alimenticia

CMT: California mastitis test

CR: Contenido ruminal de bovino adulto, residuo de matadero

d: Día

Dig: Digestibilidad

DIVMO: Digestibilidad in vitro de la materia orgánica

DS: Desviación estándar

EB: Estiércol bovino fresco, residuo de establo

ED: Energía digestible

EE: Error estándar

EM: Energía metabolizable

EMz: Ensilaje de residuos de maíz sin inoculante

EMzEB: Ensilaje de residuos de maíz con inoculante a base de estiércol bovino

EMzM: Ensilaje de residuos de maíz con inoculante a base de suero + estiércol

EMzSL: Ensilaje de residuos de maíz con inoculante a base de suero fresco de leche

ESPOCH: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo

et al: Y colaboradores

FAE: Residuos de fréjol+arveja+inoculante bacteriano a base de estiércol bovino

FAM: Residuos de fréjol+arveja+inoculante bacteriano a base de suero + estiércol

FAO: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura

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FAS: Residuos de fréjol + arveja + inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche

FC: Fibra cruda

FDA: Fibra detergente ácida

FDN: Fibra detergente neutra

FEPALE: Federación Panamericana de lechería

FES: Fermentación en estado sólido

FRN: Facultad de recursos naturales

FUNDACYT: Fundación para la ciencia y la tecnología

GOD-POD: Prueba de color-enzimático, glucosa oxidasa

GRAS: Generally regard as secure

ha: Hectárea

HPGE: Hoja plátano+guayaba, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino

HPGM: Hoja plátano+guayaba, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol

HPGS: Hoja plátano + guayaba, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche

INRA: Institut National de la recherche agronomique (Instituto Nacional para la

investigación agronómica de Francia)

Kg: Kilogramo

L: Litro

m: Metro

MAS: Residuos de maíz + inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche

Mcal: Mega calorías

ME: Residuos de maíz + inoculante bacteriano a base de estiércol bovino

mg: Miligramo

mL: Mililitro

MM: Residuos de maíz + inoculante bacteriano a base de suero + estiércol

mm: Milímetros

MRS: Man Rogosa y Sharpe

MS: Materia seca

msnm: Metros sobre el nivel del mar

N: Nitrógeno

NADH: Nicotinamida adenina dinucleótido

NDT/TDN: Nutrientes digestibles totales

NRC: National Research Council

NTE-INEN Norma técnica del Instituto ecuatoriano de normalización

OIE: Organización mundial de sanidad animal

P: Significancia estadística

PC: Proteína cruda

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PCR: Reacción en cadena de la polimera

PFN: Proyectos con financiamiento nacional

pH: Potencial hidrógeno

PM: Preparado microbiano

PMA: Programa mundial de alimentos

PMCR: Preparado microbiano a partir de contenido ruminal

PMEB: Preparado microbiano a partir de estiércol bovino

PMSI: Preparado microbiano sin inóculo

PMSL: Preparado microbiano a partir de suero fresco de leche

PMSLEB: Preparado microbiano a partir de suero y estiércol

RAR: Research Animal Resources

rpm: Revoluciones por minuto

SAS: Statistical analysis system

SENESCYT: Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación

SL: Suero fresco de leche de vaca, residuo de la industria quesera

t: Tonelada

T: Tratamiento

TCE: Residuos de trigo+cebada+inoculante bacteriano a base de estiércol bovino

TCM: Residuos de trigo+cebada+inoculante bacteriano a base de suero + estiércol

TCS: Residuos de trigo+cebada+inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche

UFC: Unidad formadora de colonia

Upas: Unidad de producción agropecuaria

UPC: Unidad propagadora de colonia

USD: Dólar norteamericano

UV: Ultravioleta

%: Por ciento

°Brix: Grados brix

°C: Grados Celsius

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Valores de condición corporal para vacas lecheras (Almeyda 2013).

Tabla 2. Raciones para vacas lecheras (NRC 2001).

Tabla 3. Subproductos usados como sustrato fermentable (Machin 2001).

Tabla 4. Categorías de aditivos para el ensilaje (McDonald et al. 1991), citados por

Stefanie et al. (2001).

Tabla 5. Dosificación de ingredientes para el preparado microbiano (Díaz 2002).

Tabla 6. Indicadores determinados durante la evaluación de la dinámica de la

fermentación en los preparados microbianos.

Tabla 7. Contenido de AGCC en los preparados microbianos.

Tabla 8. Contenido de nitrógeno en los preparados microbianos.

Tabla 9. Cuantificación de bacterias ácido lácticas (1x103 UFC.mL

-1) en los preparados

microbianos.

Tabla 10. Cuantificación de hongos (1x103 UPC.mL

-1) en los preparados microbianos.

Tabla 11. Cuantificación de bacterias aerobias mesófilas totales (1x103

UFC.mL-1

) en los

preparados microbianos.

Tabla 12. Cuantificación de levaduras (1x103 UPC.mL

-1) en los preparados microbianos.

Tabla 13. Crecimiento microbiano determinado mediante densidad óptica (absorbancia),

en los preparados microbianos.

Tabla 14. Concentración de sólidos disueltos (˚Bx), en los preparados microbianos en

función del tiempo de fermentación.

Tabla 15. Número y proporción de cepas de bacterias ácido lácticas, aisladas y

caracterizadas de los preparados microbianos.

Tabla 16. Distribución por género, de BAL aisladas desde preparados microbianos a base

de suero fresco de leche, estiércol bovino y contenido ruminal.

Tabla 17. Distribución de cepas BAL aisladas de preparados microbianos, según su

afinidad metabólica de fermentación.

Tabla 18. Composición química (en base seca) de los residuos agrícolas utilizados en la

producción de ensilajes inoculados con preparados microbianos.

Tabla 19. Mezclas equitativas de residuos post cosecha para ensilajes inoculados.

Tabla 20. Indicadores químicos (en %) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas de

cosecha, inoculados con preparados microbianos.

Tabla 21. Indicadores fermentativos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas.

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Tabla 22. Indicadores microbiológicos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos.

Tabla 23. Matriz para la evaluación y selección de ensilajes para producción en mayor

volumen y prueba biológica alimenticia en vacas lecheras.

Tabla 24. Condiciones meteorológicas de la ciudad de Riobamba, Ecuador.

Tabla 25. Peso vivo y consumo de alimento de vacas suplementadas con ensilaje de

rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Producción de leche.dia-1

en 19 países de América Latina y el Caribe en el año

2011 (FAO y FEPALE 2012).

Figura 2. Contribución regional (%) a la producción de leche en el Ecuador (Censo

Nacional Agropecuario 2012).

Figura 3. Unidades productivas agropecuarias (Upas) productoras de leche de la región

sierra, sobre el total nacional (Censo Nacional Agropecuario 2012).

Figura 4. Curva de lactación y su relación con el consumo de MS y la ganancia de peso de

vacas lecheras (Almeyda 2013).

Figura 5. Producción de ácido láctico (mg.L-1

) en los preparados microbianos.

Figura 6. Producción de ácido butírico (mg.L-1

) en los preparados microbianos.

Figura 7. Producción de enzimas proteasas y amilasas totales (mg.mL-1

) en los preparados

microbianos.

Figura 8. Comportamiento del pH, durante el proceso de fermentación de los preparados

microbianos.

Figura 9. Contenido de bacterias coliformes (1x103

UFC.mL-1

) durante el proceso de

fermentación de los preparados microbianos.

Figura 10. Contenido de biomasa bacteriana (% del peso) durante el proceso de

fermentación de los preparados microbianos.

Figura 11. Comportamiento de la temperatura (˚C) durante el proceso de fermentación de

los preparados microbianos.

Figura 12. Esquema de trabajo con el sistema API 50 CHL y muestra de una tira, que indica

el viraje de color en los pocillos, provocado por la fermentación que efectuó la

cepa sobre los carbohidratos.

Figura 13. Contenido de proteína de cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados con

preparados microbianos.

Figura 14. Fibra detergente neutro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados

con preparados microbianos.

Figura 15. Digestibilidad In vitro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados

con preparados microbianos.

Figura 16. Comportamiento del pH, en cuatro ensilajes de residuos agrícolas, inoculados

con preparados microbianos.

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Figura 17. Proporción de Ácido láctico (en % sobre los ácidos totales) de cuatro ensilajes

de residuos agrícolas, inoculados con preparados microbianos.

Figura 18. Concentración de Ácido láctico (mg.g-1

) de cuatro ensilajes de residuos

agrícolas, inoculados con preparados microbianos.

Figura 19. Cuantificación de BAL (1x105UFC.g

-1) en cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos.

Figura 20. Evaluación organoléptica de ensilajes de mezclas de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos.

Figura 21. Costo de producción (USD.kg-1

) de ensilajes de mezclas de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos.

Figura 22. Valores de digestibilidad (en %) de los componentes bromatológicos del ensilaje

de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 23. Energía digestible y energía metabolizable (Mcal.kg-1

) del ensilaje de rastrojo de

maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 24. Consumo de proteína (g.vaca-1

.d-1

) en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo

de maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 25. Producción de leche en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de maíz,

inoculado con preparados microbianos.

Figura 26. Conversión alimenticia en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de maíz,

inoculado con preparados microbianos.

Figura 27. Contenido de glucosa y urea en sangre de vacas alimentadas con ensilaje de

rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 28. Acidez y pH de la leche de vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de maíz,

inoculado con preparados microbianos.

Figura 29. Contenido de proteína y grasa en la leche de vacas alimentadas con ensilaje de

rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 30. Costo de producción de leche e indicador beneficio.costo-1

, mediante la

alimentación de vacas con ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con

preparados microbianos.

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ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1. Escala de Mc Farland, para la estimación de la concentración bacteriana en

una solución.

Anexo 2. Superficie, producción y generación de residuos de siete cultivos en Ecuador

Anexo 3. Matriz para la selección de los mejores ensilajes a partir de residuos agrícolas

post cosecha inoculados con preparados microbianos.

Anexo 4. Cálculo de costos de los preparados microbianos y ensilajes e indicador

beneficio.costo-1

(B/C).

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INTRODUCCIÓN

La sociedad actual debe enfrentar uno de sus mayores desafíos, la erradicación del

hambre y la desnutrición, lo cual está implícito en el primer objetivo de desarrollo del

milenio de la FAO, puesto que, el número de personas que sufren hambre crónica en el

mundo, sigue siendo inaceptablemente elevado, se estima que en el periodo 2011-2013

fue de 842 millones (FAO, FIDA y PMA 2013). Objetivo que se lograría con la mejora

de la productividad agrícola y los ingresos, así como el fomento de mejores prácticas

nutricionales y de programas que incrementen el acceso directo e inmediato de los más

necesitados a los alimentos. Es necesario impulsar el desarrollo de la ciencia hacia la

búsqueda activa de nuevos enfoques de producción que garanticen mayor eficiencia

para enfrentar los crecientes problemas de seguridad alimentaria en los países pobres

(FAO 2010).

La Fundación Natura (2011), se refirió al impacto ambiental de las industrias en el

Ecuador, y citaron que la ganadería e industria láctea son altamente contaminantes del

medio ambiente, por sus emisiones tanto sólidas, como líquidas y propusieron utilizar

los residuos: estiércol bovino, contenido ruminal y suero de leche para abono y como

posible fuente de alimentos para animales poligástricos, respectivamente, mediante

procesos adecuados de transformación.

Díaz et al. (2014), manifiestan que la biotecnología convencional, puede aplicarse a la

producción de alimentos para animales, a partir de la utilización de residuos orgánicos

post cosecha y agroindustriales, la cual incrementa la cantidad y disponibilidad de

nutrientes y su digestibilidad, una de las técnicas utilizadas es la del ensilaje. Esta

técnica ofrece la posibilidad de conservar alimentos durante épocas de alta producción

para su empleo futuro, especialmente en períodos de escasez por sequía y puede ser

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conservado por meses y aún por años y ser usado en cualquier momento, ésta

innovación tecnológica destaca al ensilaje de maíz, que permite aumentar la producción

en vacas lecheras. Según Ramírez et al. (2011) por medio de este proceso las bacterias

ácido lácticas (BAL) nativas presentes en el forraje, o bien adicionadas como cultivo

iniciador, convierten los azúcares solubles en ácidos orgánicos entre los que predomina

el ácido láctico, como consecuencia el pH es disminuido hasta un nivel en que las

bacterias indeseables se inhiben y la mayor parte del forraje es conservado. El desarrollo

de las BAL tiene lugar a valores de pH entre 4,5 y 6, deteniéndose su actividad a un pH

entre 3,2 y 3,8.

El ensilaje es una fermentación en estado sólido (FES), proceso que permite el

aprovechamiento de fuentes no convencionales de carbohidratos como los residuos

fibrosos para la alimentación animal mediante el uso de microorganismos (Díaz-

Plascencia 2010). Una aplicación de fermentación en estado sólido (FES) de residuos

agrícolas lignocelulósicos acompañados de fuentes de energía de fácil fermentación,

para producir proteína no convencional para alimentación animal, es el uso de residuos

agroindustriales de caña de azúcar, desarrollado en Cuba, en donde se obtuvo alimentos

como la Saccharina y el Bagarip, entre los más destacados, por sus aplicaciones como

sustitutos parciales de alimentos tradicionales y como suplementos dietéticos en algunos

animales (Julián y Ramos 2007).

La Saccharina es un producto obtenido por fermentación de los tallos de caña de azúcar

desprovistos de las hojas, suplementado con urea y sales minerales y en otras diferentes

variantes se incluyeron fuentes amiláceas para mejorar la calidad y digestibilidad del

producto fermentado (Elías et al. 1990).

En trabajos previos se demostró que mediante procesos de fermentación en estado

sólido de la mezcla de melaza, suero fresco de leche, estiércol bovino, urea, agua y una

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variedad de residuales agrícolas, se obtiene un producto adecuado para alimentación de

rumiantes, con él se podría sustituir un porcentaje de alimentos concentrados en ganado

lechero y de engorda (Díaz 1999).

Por otro lado, en Ecuador la producción de maíz suave ocupa 220 700 ha

aproximadamente y de maíz duro 1 084 000 ha, lo cual genera residuos en el orden de

7,83 millones de toneladas al año (Censo Nacional Agropecuario 2012), esto evidencia

la gran disponibilidad de residuales aprovechables para alimentación animal.

Según Grijalva (2013), en Ecuador la ganadería lechera es la principal fuente de

ingresos para la economía agropecuaria, actualmente existen unos 300 000 ganaderos,

los cuales en el año 2012 lograron producir 5 100 000 litros de leche.d-1

, en donde la

región sierra aportó el 73 %, la costa el 19 % y la Amazonía el 8 %, generó empleo para

más de 1 500 000 habitantes, se movió a más de 1000 millones de dólares anuales de la

economía nacional, se lograron las primeras exportaciones por más de 20 millones de

dólares y se mantuvo un precio al productor en finca de 0,40 dólares.L-1

de leche, con

relación al precio medio del litro de leche en América Latina y el Caribe de 0,43 US$.L-

1 de leche, el rango de precios en la región va de 0,37 a 0,53 US$.L

-1 (FAO y FEPALE

2012). Sin embargo, este sector enfrenta problemas como el alto costo de producción,

generado por los elevados costos de alimentación suplementaria del ganado,

especialmente en épocas de escasez de pasto (Grijalva 2013). Aunque los productores

pobres, en algunos casos, tienen uno o dos animales para la producción de leche y las

crías las guardan como reemplazo o para vender y obtener ingresos, así, se convierten

en una “cuenta bancaria con patas” (Reist et al. 2007). La población bovina estimada

en Ecuador para el año 2012 fue de 5,24 millones de cabezas y su alimentación depende

básicamente del pastoreo en un 93,3 % y de los suplementos como banano, balanceado,

heno, ensilaje y otras fuentes, en un 6,7 % (Censo Nacional Agropecuario 2012).

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De ahí la importancia de buscar nuevas alternativas para mejorar los rendimientos

productivos y económicos para este sector, se debe abaratar los costos de producción y

específicamente bajar los costos de alimentación, dado que actualmente es poco rentable

alimentar ganado con concentrado, suplementos, melazas, etc., por sus elevados costos.

Se calcula que los costos de producción de leche con la tecnología actual de

alimentación, son de 37,5 USD.100 kg-1

a nivel mundial y para América del Sur oscilan

entre 25 a 30 USD.100 kg-1

de leche, con precios más bajos en África, pero

significativamente más altos en América del Norte y Europa (FAO 2010).

Por un lado la existencia de grandes cantidades de residuos agroindustriales, poco o

nada utilizados, y por otro, los altos costos de la alimentación suplementaria del ganado

lechero, cuya explotación es la principal fuente de ingresos en la economía agropecuaria

del Ecuador, son el problema a resolver.

En este sentido se plantea aprovechar algunos residuos agro industriales, tales como:

rastrojo de maíz, trigo, cebada, fréjol, arveja, avena, brócoli, excretas del ganado,

contenido ruminal y suero fresco de leche, mediante fermentación en estado sólido con

la técnica de inoculación de ensilajes, con preparados microbianos a partir de excretas

de bovino, contenido ruminal y suero fresco de leche, para obtener ensilados de calidad,

buen valor nutricional y bajo costo, para vacas lecheras. Esta tecnología aún no se

desarrolla en las condiciones Ecuatorianas, por lo que, en la presente tesis se planteó:

Hipótesis: El empleo de preparados microbianos a partir de fuentes autóctonas de

microorganismos, permite obtener ensilajes de residuos de cosecha, con buena calidad y

bajos costos.

Objetivo general.

Evaluar residuos agrícolas post cosecha en ensilajes inoculados con preparados

microbianos nativos para alimentación de vacas lecheras.

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Objetivos específicos.

Elaborar preparados microbianos a partir de suero fresco de leche, contenido ruminal

o estiércol bovino, caracterizarlos y evaluarlos como inóculos en el proceso de

ensilaje.

Caracterizar ensilajes de residuos agrícolas pos cosecha inoculados con preparados

microbianos, evaluarlos y seleccionarlos como suplementos alimenticios.

Evaluar los ensilajes seleccionados en vacas productoras de leche.

Novedades científicas.

El tema del trabajo se ubica dentro del área agroalimentaria categorizada como

prioritaria y como parte de las políticas gubernamentales para la seguridad alimentaria y

el buen vivir en el Ecuador. Presenta cuatro novedades y a su vez aportes científico-

tecnológicos:

Se informa por primera vez la obtención de tres preparados microbianos con

actividad ácido láctica como inóculos para ensilaje.

Se conforma un banco de 39 cepas de bacterias ácido lácticas autóctonas de los

nuevos preparados microbianos a base de suero fresco de leche, estiércol bovino y

contenido ruminal.

Se propone una metodología para el aprovechamiento biotecnológico de residuos

agrícolas post cosecha mediante fermentación en estado sólido con los preparados

microbianos.

Se obtiene un producto ensilado de bajo costo y con alto valor biológico con

capacidad para estimular la producción y mejorar la calidad de leche en vacas,

denominado BIORÉS.

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Aportes científico-tecnológicos.

Identificación de cepas de bacterias con actividad ácido láctica, aisladas de los

preparados microbianos de suero fresco de leche, contenido ruminal y estiércol

bovino, y creación de un banco para estudios de inoculantes o probióticos.

Tecnología para producir ensilados inoculados con preparados microbianos de

naturaleza ácido láctica.

Caracterización de 7 residuales agrícolas pos cosecha como sustratos de ensilajes

inoculados con preparados microbianos.

Se genera una alternativa biotecnológica eficiente para el aprovechamiento de

residuos agroindustriales, en condiciones de la zona andina del Ecuador.

Importancia teórica y práctica.

Se dispone de información actualizada en la temática de preparados microbianos para

ensilaje de residuos agrícolas post cosecha, además constituye un material de referencia

para el aprovechamiento biotecnológico de residuos orgánicos mediante FES.

Conocimientos que forman parte del pensum de estudios de las carreras agropecuarias.

La importancia práctica está dada porque se dispone de:

Fuentes naturales de microorganismos con actividad ácido láctica y acción

fermentativa promisoria caracterizados como parte de los inóculos bacterianos para

ensilajes de residuos agrícolas de cosecha.

Producto con alto valor biológico como alimento para vacas productoras de leche.

Tratamiento y aprovechamiento de residuos agroindustriales para contribuir a

mitigar la contaminación ambiental.

Sistema sostenible para generar alimento para vacas en cualquier época del año.

Manual para la producción de ensilado a partir de residuos agrícolas de cosecha de

maíz, inoculado con un preparado microbiano, para alimentación de vacas lecheras.

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CAPITULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

1.1 La ganadería lechera en el mundo, América Latina y Ecuador

La ganadería bovina en el mundo contaba con un inventario de 1603,3 millones de cabezas

en el año 2011, las cuales estaban destinadas a producir leche, carne y animales de trabajo.

En el continente americano existían 584,4 millones, los cuales representaban el 36,45 % de

los bovinos en el mundo (OIE 2012). En el 2011 en el mundo se produjeron 614,4 millones

de toneladas de leche líquida de vaca, lo cual representa un 2,5 % de incremento respecto

al año anterior. América latina aportó con el 11,07 % de la producción mundial, así, para el

mismo año, la producción fue de 68 millones de toneladas para Sudamérica; 14,4 millones

para América Central y 1,9 millones para la región del Caribe, lo que representa aumentos

del 5,5 %, 1,25 % y 1 % para cada una de las tres regiones, respectivamente. En los

últimos 20 años, mientras que la producción mundial aumentó un 31 %, la de Sudamérica

lo hizo un 108 %. (FAO y FEPALE 2012). En la figura 1, se puede observar la producción

de leche en 19 países de América Latina y el Caribe.

La producción de leche por habitante en América Latina tuvo un promedio de 128,4 kg, y

por bovino en inventario fue de 172,5 kg, lo que es más bajo que el promedio mundial de

403,3 kg. Solamente cuatro países de la región se encuentran por encima de este promedio

mundial: Costa Rica 790,0 kg, Honduras 717,1 kg, Chile 563,2 kg y Ecuador 514,9 kg,

países mayormente especializados en producción de leche. La producción de leche por

hectárea de pastizal en Centroamérica fue de 150,3 kg, en América del Sur 115,3 kg,

mientras que el promedio mundial fue de 164,6 kg. Los países pequeños y con menor

inventario tienen mejores índices productivos, sobresalen en Honduras, Costa Rica,

Ecuador, El Salvador, Chile y Uruguay, países que, proporcionalmente a la disponibilidad

de sus recursos productivos, los utilizan mejor para la producción de leche (FAO 2010).

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El consumo promedio de leche, en América latina y el Caribe, es de 141 litros de

equivalente-leche por persona y por año, mientras que el promedio simple es de 119 litros.

La diferencia se explica porque el conjunto de países más poblados son los que tienen

consumos relativamente más altos (FAO y FEPALE 2012), es así que de los 1611 g diarios

de alimento que en promedio consumía cada habitante, el 16,4 % fue el equivalente en

leche que incluyó líquido y los derivados. Al tener en cuenta que en promedio en América

Latina el 30,7% de los gastos del hogar se destinaron a alimentación, se podría deducir que

el 4,9 % es lo que se destina al consumo de leche dentro de los gastos del hogar (FAO-

Food Security, 2008). Por lo que resulta imprescindible estudiar alternativas para

incrementar la producción de leche y bajar los costos y con ello contribuir a la seguridad

alimentaria de la población. En las figuras 2 y 3, se observa el aporte de la zona de

influencia de esta investigación (Provincias de Chimborazo, Cotopaxi y Tungurahua de la

región Sierra), a la producción lechera del Ecuador, ubicándose como una de las tres zonas

más importantes en esta rama.

1.2 Contribución de la ganadería a la calidad de vida humana en la región

Andina.

Los análisis económicos muestran que la ganadería tiene una rentabilidad baja pero

estable. Si solo consideramos la rentabilidad, la producción animal no sería tan atractiva.

Los análisis de pequeños productores muestran que el ingreso y la rentabilidad son

importantes, pero que el punto fundamental es la contribución a la calidad de vida. En este

tipo de estudio la vaca lechera es uno de los factores que más contribuye a la calidad de

vida, por el rol adicional que juega dentro del sector: utilización de jornales de bajo costo

de oportunidad como el de la mujer y los hijos, seguridad contra calamidades por la

liquidez que representa, la garantía para préstamos informales y la protección contra la

inflación, la ganadería es la alternativa más rentable para mantener los ahorros. Se tomó

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Figura 1. Producción de leche.dia-1

en 19 países de América Latina y el Caribe en el

año 2011 (FAO y FEPALE 2012).

Figura 2. Contribución regional (%) a la producción de leche en el Ecuador (Censo

Nacional Agropecuario 2012).

Figura 3. Unidades productivas agropecuarias (Upas), productoras de leche de la

región sierra, sobre el total nacional (Censo Nacional Agropecuario 2012).

73%

18%

8% 1% Región Sierra

Región Costa

Región Amazónica

Región Insular yZonas en conflicto

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como ejemplo a Colombia, Ecuador, Bolivia y Perú y se comparó la inversión en cajas de

ahorros y/o compra de dólares y a largo plazo, siempre la ganadería fue más rentable, en el

futuro será también más rentable porque el crecimiento del hato es muy similar al

crecimiento de la población humana (Estrada 1995).

Esta situación actualmente tiene la misma tendencia, aunque con mejoras en la

rentabilidad, fruto de la tecnificación y adelantos en la genética, manejo y nutrición, así

como la capacitación de los ganaderos (Grijalva 2013).

1.3 Características del ganado Holstein

La Holstein ha sido la raza más popular en muchos países, ya que se logran grandes

ganancias en la producción de leche, grasa y proteína debido al éxito de los programas de

selección genética (Animal Improvement Programs Laboratory “AIPL” 2006). Los

cambios en las prácticas de manejo de los hatos provocaron una vida productiva más baja

(Hare et al. 2006); además de un grave descenso de la fertilidad de la vaca. Estas

tendencias de la fecundidad y la vida productiva, junto con las preocupaciones por

facilidad de parto y los cambios en precios de la leche que hacen mayor hincapié en grasa

y proteínas, generaron interés por el cruzamiento (Heins et al. 2006).

La raza Holstein se caracteriza por su superioridad en la producción de leche, pero algunos

cruces presentaron un mérito económico que es comparable con el Holstein puro y puede

exceder el mérito del Holstein, si la facilidad al parto, la viabilidad de los terneros, la

fertilidad de las vacas y la producción de queso son consideradas (VanRaden et al. 2007).

Según Bolívar et al. (2009), la raza Holstein es de mayor tamaño y tarda más tiempo en

alcanzar el peso adulto que otras razas, porque posiblemente estos animales, no alcanzan a

cubrir sus requerimientos durante las primeras lactancias y manifiestan así su potencial

lechero. VanRaden y Sanders (2003), citado por Bolívar et al. (2009) refieren que para el

ganado Holstein alcanza un peso adulto de 680 kg.

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Urbano et al. (2000) reportaron en Venezuela una producción para la raza Holstein de

4512 kg, mientras que Cedeño y Vargas (2004) informan que la producción de leche es

superior en la Holstein, que en otras razas. Igualmente, Heins et al. (2008) en Estados

Unidos encontraron que vacas Holstein tuvieron una producción de leche de 7705 kg.

El contenido de proteína de la leche es significativamente superior en la primera lactancia,

y no existe diferencia entre las demás lactancias (Bolívar et al. 2009).

La edad al primer parto en el ganado Holstein es de 26,72 meses, con diferencias

significativas con los otros grupos genéticos, siendo mayor para la Holstein, igual sucede

con el intervalo entre partos con 416 días (Bolívar et al. 2009).

La raza Holstein, posee una vida productiva a la tercera lactancia de 51,4 meses, con una

producción total acumulada de 16469 kg de leche, habilidad de permanencia a los 48

meses llegó al 60 % y la producción de leche en la primera lactancia fue de 7673 kg

(Valencia et al. 2004).

1.4 Alimentación de la vaca lechera

Hazard (2010) manifiesta que el manejo alimenticio de las vacas lecheras es uno de los

factores que tiene mayor incidencia en la producción de leche, en donde el costo del

alimento incide con un 50% en el costo total del litro de leche. Por otra parte, una buena

alimentación permite una mejora en la producción de leche, sanidad y reproducción del

ganado lechero. Almeyda (2013) sostiene que las vacas deben ser alimentadas de acuerdo a

sus requerimientos nutritivos. Estos varían de acuerdo al peso vivo, nivel y contenido en

grasa de la producción y momento de la lactancia que se encuentran los animales. La pieza

fundamental para una adecuada formulación de raciones para vacas es la cantidad y calidad

de forraje a incorporar dentro de la ración, dado que es el insumo más económico y porque

se debe aprovechar la gran ventaja de la vaca en su habilidad, gracias al rumen, para

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extraer de manera eficiente y a bajo costo, energía y otros nutrientes de la celulosa de las

paredes celulares de los pastos y forrajes.

1.4.1 Necesidades nutritivas de las vacas lecheras: Según Almeyda (2013), los

nutrientes necesarios para que la vaca tenga un buen rendimiento reproductivo y

productivo y para su mantenimiento son agua, energía, proteínas, vitaminas y minerales.

Estos nutrientes son tomados de la ración alimenticia suministrada, compuesta por lo

general de forraje o pastos, concentrado y suplementos de vitaminas y minerales. Las

raciones alimenticias son específicas para los animales. Así, en forma general, para

proporcionar una ración nutricionalmente balanceada se deben considerar dos aspectos

importantes las características de los animales y la información relacionada con los

alimentos. Entre las características de los animales es importante el genotipo, el nivel de

producción de leche, el estado nutricional, el manejo de los animales, la edad de la vaca, el

periodo de gestación y las condiciones medioambientales.

Según McDonald et al. (1999), las necesidades nutritivas de las vacas lecheras dependen

de la cantidad de leche producida y de su composición. La producción de leche está

relacionada fundamentalmente con la raza, estableciéndose un orden de mayor a menor

producción: Holstein, Friesian, Ayrshire, Guernsey y Jersey. Sin embargo, existen grandes

variaciones dentro de cada raza en relación con la estirpe y la individualidad, en general las

vacas más viejas producen más que las jóvenes, pero el factor que mayormente afecta a la

producción es la curva de lactancia, normalmente la producción aumenta desde el parto

hasta los 35 días, descendiendo a continuación un 2,5 % semanal en forma continua y

regular, hasta el final de la lactación. En conclusión, la producción de leche puede variar

considerablemente, pero eso no es un problema para la formulación de los requerimientos

nutricionales, ya que la producción se puede medir con gran exactitud diariamente. La

composición de la leche varía de acuerdo a varios factores no relacionados con la

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alimentación, como el tipo y calidad de ordeño que afecta la cantidad de grasa y de los

sólidos totales, el intervalo entre ordeños, las enfermedades, entre otros. Pero los factores

que tienen relación directa con la composición de la leche son la raza, la estirpe, la

individualidad, la edad de la vaca y la fase de lactación. Por otra parte Pendini (2008)

reportó que es bastante informado en la bibliografía existente, como la composición de la

dieta afecta la producción y composición de la leche. La nutrición o el manejo de la

alimentación alteran la composición de la leche, principalmente el contenido de grasa, en

menor medida el de proteína y prácticamente no tiene ningún efecto sobre la lactosa.

También indicó, que la producción y composición de la leche de una vaca depende del

número de células secretoras, de la capacidad de síntesis de las células y de la cantidad de

nutrientes que llegan a la glándula mamaria. Los dos primeros factores dependen del

estado fisiológico de la lactancia, edad del animal, correlación hormonal y la salud de la

ubre. La cantidad de nutrientes depende de la cantidad de alimento consumido, la

composición de la dieta y de la movilización de reservas corporales. Así, como concepto

principal se debe considerar que para lograr un aumento en los componentes de la leche, la

dieta debe contener los nutrientes necesarios para la síntesis y que estos nutrientes se

encuentren en forma equilibrada, el segundo concepto a introducir es que los precursores

sanguíneos de la leche pueden ser modificados a través de la dieta, modificando la

fermentación ruminal y/o incorporando alimentos que mejoren el aporte de nutrientes vía

intestinal. Las relaciones entre la energía, fibra y proteína de la dieta determinan la

disponibilidad de nutrientes como glucosa, aminoácidos y triglicéridos para la síntesis de la

leche. Desde el punto de vista de la composición de la leche, un adecuado balance de

carbohidratos no estructurales en la dieta suele resultar en un incremento de los tenores de

proteínas y de grasa en la leche (Pendini 2008).

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Los requerimientos de proteína en vacas lecheras, según Navarro et al. (2006), son

cubiertos sólo entre 20-30 % por proteína alimentaria, el resto, es generado por la flora

ruminal mediante síntesis microbiana, esta síntesis de proteína microbiana, depende

primariamente del aporte nitrogenado de la ración y luego, del suministro oportuno de

energía que requieren los microorganismos del rumen. En la medida que aumenta el nivel

productivo de las vacas, aumenta el requerimiento de proteína, ampliándose de esta forma

la relación proteína-energía. Las necesidades promedio de proteína para vacas lecheras

fluctúan entre 12-20 % de la ración alimenticia (base materia seca). El déficit energético al

inicio de la lactancia afecta también la producción de proteína microbiana, esto hace

necesario un aumento de la concentración proteica en este período de lactancia.

1.4.2 Relación forraje/concentrado en la ración: Parecería que la relación

forraje/concentrado adecuada para una buena producción de leche, con una concentración

adecuada de grasa y sobre todo que resulte económico para el productor, estaría alrededor

de 80:20. Los concentrados afectan la cantidad total y el porcentaje de los tres AGV

principales producidos en el rumen. Cuando se alimentan con pequeñas cantidades de

concentrados, la formación de ácido acético es predominante (60 a 70% del total), con un

porcentaje menor de ácido propiónico (15 a 20%) y butírico (5 a 15%). La adición de una

pequeña cantidad de concentrados a la dieta, cuando se compone solamente de forrajes,

puede mejorar la producción de leche considerablemente. El exceso de concentrados en la

dieta puede parar completamente la actividad ruminal. Así, el tipo de ración que una vaca

come, y específicamente la cantidad de grano en la dieta, influye en el pH, la cantidad total

de AGV que se produce en el rumen y las características de los AGV, lo cual determina: la

cantidad de leche producida, el porcentaje de grasa en la leche y la eficiencia de conversión

de alimentos hacia la leche (Wattiaux 2012).

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1.4.3 Ingestión de alimentos: con las raciones compuestas exclusivamente por forrajes,

la repleción del aparato digestivo limita la ingestión de alimentos, de forma que una vaca

de alto potencial para la producción, no puede consumir suficiente cantidad de alimentos

para expresarlo. Existe una correlación positiva entre la ingestión de alimentos y la

producción de leche. En las últimas cuatro décadas, los estudios demuestran que al

aumentar la proporción de concentrados hidrocarbonados (principalmente granos de

cereales) en la ración a expensas del forraje, aumenta la ingestión de alimentos y la

producción de leche, especialmente en las vacas genéticamente superiores (Bondi 1988).

1.4.4 Sistemas de alimentación en vacas lecheras: Navarro (2006), indica que una vez

que las vacas terminaron el período de transición, su alimentación dependerá de la

producción de leche y de su condición corporal. Existen variaciones en la subdivisión por

etapas que se puede tener durante todo el período de lactación. Basados en el criterio de

que una vaca tiene una lactación de 305 días, la dividen en tres etapas: inicio de lactancia

(21 a 150 días), mitad de la lactación (150 a 210) y final de la lactación (210-305), lo

óptimo en estas etapas es tratar que las vacas reciban los nutrimentos necesarios para

obtener una máxima producción.

Inicio de la lactación: Según Navarro (2006), este periodo empieza entre los 21 a 30 días

posparto y su alimentación es crítica, en esta etapa se alcanzan el pico de lactación y el

máximo consumo de materia seca, importantes para la futura producción de leche (figura

4). Un inicio eficiente tiene un efecto importante sobre el pico de lactación (50-70 días) y

la futura persistencia en la producción de leche y permite al animal desarrollar el potencial

genético para producir leche. Por cada kg adicional que se logre en el pico de producción,

la vaca producirá de 200 a 250 kg más de leche durante esa lactación. La variabilidad en el

tiempo para alcanzar el pico de producción se debe a una alimentación subóptima en el

período preparto y posparto. Shimada (2007), refiere que los requerimientos energéticos de

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la vaca en esta etapa son varias veces mayores que los de mantenimiento, la curva de

consumo de alimento no se mantiene paralela a la de producción láctea, ya que esta última

alcanza el pico a las 6 a 8 semanas posparto, mientras que la de consumo lo hace entre las

13 y 15 semanas. El animal, al no ver cubiertas sus necesidades, se ve forzado a utilizar sus

reservas energéticas corporales (en forma de grasa) y así produce 7 kg de leche.kg-1

de

grasa utilizado y pierde entre 50 a 70 kg de peso.

Periodo medio de la lactación: Para Navarro (2006) este período comprende del día 150

al 210 de la lactación. Hay que tomar en cuenta que la vaca está en una etapa de

disminución de la producción de leche, por lo que se deben hacer los ajustes necesarios en

la cantidad de alimento balanceado que se va a suministrar para evitar engordarla. Se

recomienda una condición corporal de 3 para este período, también es importante tener

presente, que todas las vacas en esta etapa deberán estar preñadas. Shimada (2007) sostiene

que en esta etapa hay un equilibrio entre los requerimientos y el consumo, lo que estabiliza

el peso del animal, aquí la llamada persistencia de la lactancia o el tiempo total que dura la

misma, está relacionada con la alimentación adecuada y se debe suministrar el concentrado

en función de la producción.

Final de la lactación: Navarro (2006), sostuvo que el final de la lactación comprende del

día 210 al 305, en el cual las vacas deben ser secadas. En esta etapa la práctica más

importante a considerar es la regulación de la condición corporal, mediante el uso regulado

del alimento balanceado Se recomienda que las vacas empiecen esta etapa con una

condición de 3 y la terminen al momento de secarse de 3+ a 4-, tal como se muestra en la

tabla 1. Shimada (2007), manifestó que en esta etapa se presenta el descenso de la

producción, el animal consume más de lo que requiere, lo que le permite recuperar el peso

perdido e incluso acumular la grasa que requerirá como reserva para la siguiente lactación.

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Figura 4. Curva de lactación y su relación con el consumo de MS y la ganancia de

peso de vacas lecheras (Almeyda 2013).

Tabla 1. Valores de condición corporal para vacas lecheras (Almeyda 2013).

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La base de alimentación de las vacas debe ser forraje (50 a 60 %), más un concentrado

cuya composición y niveles variarán según el forraje utilizado, el peso de la vaca, el

contenido de grasa en la leche y la producción diaria.

Según Shimada (2007), la alimentación de las vacas en lactación debe hacerse al tomar en

cuenta su edad y etapa productiva, así las vaquillas de primera y segunda lactancia tienen

requerimientos de mantenimiento superiores en 20 % y 10 % respectivamente que vacas

adultas, para mantener su crecimiento.

Como se evidencia en la tabla 2, el NRC (2001), recomienda alimentar a la vaca lechera

asignándole una dieta con nutrientes formulados según su peso vivo, el porcentaje de grasa

y la producción diaria de leche, así como la previsión inclusive de ganancia de peso, de

esta forma establece categorías de vacas a las cuales les corresponde una determinada

formulación nutricional.

El ensilaje

Ensilaje es el proceso o método de conservación anaeróbica y por acidificación de forraje o

residuos agrícolas cuya finalidad principal es la preservación del material con mínima

pérdida de nutrientes (Cárdenas et al. 2004).

Este proceso de ensilaje se puede aplicar a forrajes, residuos de cosecha y subproductos

que son usualmente consumidos en forma fresca por los animales domésticos, lo que

permitiría conservarlos y utilizarlos en períodos de escasez de alimentos (Mannetje 2001).

Según Stefanie et al. (2001), para producir un ensilaje de buena calidad es esencial

asegurar que se produzca una buena fermentación microbiana en el ensilado. El proceso de

fermentación no depende solo del tipo y la calidad del forraje, sino también de la técnica

empleada para la cosecha y para el ensilaje. Es una técnica de preservación de forraje que

se logra por medio de una fermentación láctica espontánea bajo condiciones anaeróbicas.

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Tabla 2. Raciones para vacas lecheras (NRC 2001)

EM (Mcal.kg-1

) 2,40 2,50 2,70 2,80 2,80 2,80 2,20

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Las bacterias ácido lácticas fermentan los carbohidratos hidrosolubles del forraje para

producir ácido láctico y en menor cantidad, ácido acético. Al generarse estos ácidos, el pH

del material ensilado baja a un nivel que inhibe la presencia de microorganismos que

inducen la putrefacción.

1.5.1 Fases del proceso de ensilaje: Una vez que el material fresco se almacena, es

compactado y cubierto para excluir el aire, el proceso del ensilaje se puede dividir en

cuatro etapas, las cuales según Stefanie et al. (2001), son: fase aeróbica, fase de

fermentación, fase estable y fase de deterioro aeróbico. Estas fueron corroboradas por

Cárdenas et al. (2004) quienes las describen así:

Fase aeróbica: en esta fase -que dura sólo pocas horas- el oxígeno atmosférico presente en

la masa vegetal disminuye rápidamente debido a la respiración de los materiales vegetales

y a los microorganismos aeróbicos y anaeróbicos facultativos como las levaduras y las

enterobacterias. Además hay una actividad importante de varias enzimas vegetales, como

las proteasas y las carbohidrasas, siempre que el pH se mantenga en el rango normal para

el jugo del forraje fresco (pH 6,5-6,0).

Fase de fermentación: esta fase comienza al producirse un ambiente anaeróbico. Dura de

varios días hasta varias semanas, lo que depende de las características del material ensilado

y de las condiciones en el momento del ensilaje. Si la fermentación se desarrolla con éxito,

la actividad BAL proliferará y se convertirá en la población predominante. A causa de la

producción de ácido láctico y otros ácidos, el pH bajará a valores entre 3,8 a 5,0 valor que

depende también del contenido de materia seca del sustrato.

Fase estable: mientras se mantenga el ambiente sin aire, ocurren pocos cambios. La

mayoría de los microorganismos de la fase de fermentación lentamente reducen su

presencia. Algunos acidófilos sobreviven este período en estado inactivo; otros, como

clostridios y bacilos, sobreviven como esporas. Sólo algunas proteasas y carbohidrasas, y

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microorganismos especializados, como Lactobacillus buchneri que toleran ambientes

ácidos, continúan activos pero a menor ritmo.

Fase de deterioro aeróbico: comienza con la apertura del silo y la exposición del ensilaje

al aire, esto es inevitable cuando se requiere extraer y distribuir el ensilaje, pero puede

ocurrir antes de iniciar la apertura por daño de la cobertura del silo (roedores o pájaros). El

período de deterioro puede dividirse en dos etapas, la primera se debe al inicio de la

degradación de los ácidos orgánicos que conservan el ensilaje, por acción de levaduras y

ocasionalmente por bacterias que producen ácido butírico. Esto induce un aumento en el

valor del pH, lo que permite el inicio de la segunda etapa de deterioro; en ella se constata

un aumento de la temperatura y la actividad de microorganismos que deterioran el ensilaje,

como algunos bacilos. Las pérdidas por deterioro oscilan entre 1,5 y 4,5 % de materia

seca.dia-1

.

1.5.2 Microflora del ensilaje: Según Stefanie et al (2001), en el ensilaje existen dos

grupos principales de microflora: los microorganismos benéficos y los microorganismos

indeseables. Los microorganismos benéficos son los microorganismos BAL. Los

indeseables son aquellos organismos que causan el deterioro anaeróbico (p. ej. clostridios y

enterobacterias) o deterioro aeróbico (ej. levaduras, bacilos, Listeria sp. y mohos). Muchos

de estos organismos indeseables no sólo reducen el valor nutritivo del ensilaje, sino que

pueden además afectar la salud de los animales o alterar la calidad de la leche, o ambas.

1.5.2.1 Microorganismos benéficos - bacterias que producen ácido láctico (BAL): Las

BAL pertenecen a la microflora epifítica de los vegetales. Su población natural crece

significativamente entre la cosecha y el ensilaje. Las características del cultivo como

contenido y composición de azúcares y el contenido de materia seca, combinados con las

propiedades del grupo BAL, así como su tolerancia a condiciones ácidas o de presión

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osmótica, y el uso del substrato, influirán en forma decisiva sobre la capacidad de

competencia de la flora BAL durante la fermentación del ensilaje (Stefanie et al. 2001).

Los componentes BAL que se asocian con el proceso de ensilaje pertenecen a los géneros:

Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc, Enterococcus, Lactococcus y Streptococcus. La

mayoría de ellos son mesófilos, o sea que pueden crecer en un rango de temperaturas que

oscila entre 5° y 50°C, con un óptimo entre 25° y 40°C. Son capaces de bajar el pH del

ensilaje a valores entre 4 y 5, dependiendo de las especies y del tipo de forraje. Todos los

miembros de BAL son anaerobios facultativos, pero muestran cierta preferencia por la

condición anaeróbica (Stefanie et al. 2001).

Si se toma en cuenta su metabolismo de los azúcares, los miembros BAL pueden ser

clasificados como homofermentadores obligatorios, heterofermentadores facultativos o

heterofermentadores obligados. Los homofermentadores obligados producen más de 85 por

ciento de ácido láctico a partir de hexosas (azúcares C6) como la glucosa, pero no pueden

degradar las pentosas (azúcares C5) como la xilosa. Los heterofermentadores facultativos

también producen principalmente ácido láctico a partir de hexosas, pero además pueden

degradar algunas pentosas produciendo ácido láctico, ácido acético y/o etanol. Los

heterofermentadores obligatorios degradan las hexosas y las pentosas, pero se distinguen

de los homofermentadores en que degradan las hexosas en proporciones equimolares de

ácido láctico, CO2, ácido acético y/o etanol (Stefanie et al. 2001). Los homofermentadores

obligatorios reúnen especies como Pediococcus damnosus y Lactobacillus ruminis. Los

heterofermentadores facultativos incluyen a Lactobacillus plantarum, L. pentosus,

Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus y Enterococcus faecium. Los

heterofermentadores obligatorios incluyen miembros del género Leuconostoc y algunos

Lactobacillus como L. brevis y L. buchneri (Stefanie et al. 2001).

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Las BAL, además de contribuir en la biopreservación de los alimentos, mejoran las

características sensoriales como el sabor, olor, textura y aumentan su calidad nutritiva, por

lo que se usan en la elaboración de productos fermentados, en el área pecuaria tienen

múltiples aplicaciones para mejorar la producción animal (Ramírez 2011).

Un estudio en FES de soya bajo la acción de BAL principalmente lactobacilos, produjo en

48 h de fermentación un rápido incremento del contenido de aminoácidos de 99,7 a 529,1

µmol.g-1

en el producto final, debido a la multiplicación de microorganismos y el efecto

del sistema enzimático, de igual manera los péptidos con pesos moleculares menores a

1000 Da se incrementaron del 30,7 % al 81,3 %, lo cual indica que este tipo de

fermentación en la soya puede proveer diferentes probióticos y productos nutritivos (Zhang

et al. 2014).

Las bacterias lácticas son un grupo de microorganismos representadas por varios géneros

con características morfológicas, fisiológicas y metabólicas en común. En general las BAL

son cocos o bacilos Gram positivos, no esporulados, no móviles, anaeróbicos,

microaerofílicos o aerotolerantes; oxidasa, catalasa y bencidina negativas, carecen de

citocromos, no reducen el nitrato a nitrito y producen ácido láctico como el único o

principal producto de la fermentación de carbohidratos (Vázquez et al. 2009).

Las BAL son ácido tolerantes, pueden crecer algunas a valores de pH tan bajos como 3.2,

otras a valores tan altos como 9.6, y la mayoría crece a pH entre 4 y 4.5, permitiéndoles

sobrevivir naturalmente en medios donde otras bacterias no resisten la actividad producida

por los ácidos orgánicos (Carr et al. 2002). Las BAL están ampliamente distribuidas en la

naturaleza y pueden aislarse de diversos alimentos, tierra, plantas verdes, así como

también del tracto digestivo y vagina de mamíferos, entre otras fuentes (Azadnia et al.

2011). Para su multiplicación requieren de azúcares como glucosa y lactosa, además de

aminoácidos, vitaminas y otros factores de crecimiento. La leche es el medio típico y

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satisfactorio para la proliferación de las BAL. Sin embargo, otros alimentos son también

excelentes medios de crecimiento y producción de metabolitos de bacterias lácticas, entre

ellos se encuentran las masas de cereales, los vegetales y la carne (Vázquez et al. 2009).

Al grupo BAL pertenecen los géneros: Carnobacterium, Enterococccus, Lactobacillus,

Lactococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus,

Vagococcus y Weissella, usualmente, son microorganismos GRAS (generalmente

consideradas sanitariamente seguras) y se emplean como cultivos iniciadores (inóculos) en

la industria alimentaria y aditivos dietéticos (Vázquez et al. 2009).

1.5.2.1.1 Componentes antimicrobianos producidos por bacterias lácticas: La

acción conservadora de las BAL se debe a la inhibición de muchos microorganismos

patógenos por varios productos finales de la fermentación, estas sustancias son ácidos

como láctico y acético, peróxido de hidrógeno, diacetilo, bacteriocinas y productos

secundarios generados por la acción de lactoperoxidasa sobre el peróxido de hidrógeno y

tiocianato (Shirai et al. 1996). Las bacteriocinas son moléculas que tienen estructura tipo

péptido o proteína biológicamente activas, las cuales presentan acción bactericida sobre

receptores específicos de las células; además, la composición química de estas sustancias

es muy variada y su modo de acción específico (Vázquez et al. 2009).

1.5.3 Ensilaje de subproductos: Pese al gran desarrollo de la técnica de ensilaje de

forrajes, su uso para conservar y aprovechar subproductos recibe poca atención de parte de

investigadores y agentes de extensión (Kayouli y Lee 2001). En la tabla 3 se muestran

algunos ejemplos de subproductos utilizados como sustrato para la fermentación.

Los cereales de grano pequeño, como avena, trigo y cebada, son una buena alternativa para

la elaboración de ensilajes, debido a su rendimiento de materia seca y de energía por

unidad de superficie (Elizalde y Méndez 2005), citados por Cárdenas (2011). Para Goic y

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Tabla 3. Subproductos usados como sustrato fermentable (Machin 2001).

Subproductos de la industria azucarera Referencias

Melaza - caña de azúcar Evers y Carroll 1998

Melaza - remolacha azucarera Fagbenro y Jauncey 1998

Desechos de caña de azúcar Alimonet al. 1994

Desechos de frutas Referencias

Banana Ash y Elliott 1991

Papaya Bello y Fernandez 1995

Piña Bello y Fernandez 1995

Citrus Megiaset al. 1998

Pulpa de manzana Nikolic y Jovanovic 1986

Kiwi Ciruzziet al. 1996

Uva Nouret al. 1981

Otros desechos agro-industriales Referencias

Residuos de fermentación destilación de bebidas Pelz y Hoffman 1997

Desechos vegetales Ashbellet al. 1995

Subproductos lácteos Syeret al. 1995

Desechos de flores (claveles) Ceronet al. 1996

Raíces de taro Ash y Elliott 1991

Desechos de raíces de yuca Fagbenro y Bello 1997

Subproductos de panadería Bastian 1990

Desechos de aceitunas Hadjipanayiotou y Koumas 1996

Torta de tofu Niwa y Nakanisi 1995

Desechos de sisal Rodríguez et al. 1985

Frondas de palma aceitera Abu Hassan et al. 1996

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Ponce (2000), el ensilaje de cebada sobresale entre los cereales de grano pequeño, por sus

valores nutritivos y gran aceptación en los bovinos de leche y carne.

Gutierrez y Viviani Rossi (2008), reportaron que al adicionar Henosilo (inoculante

bacteriano) al ensilaje de avena, se obtuvieron aumentos significativos en los valores de

energía metabolizable, materia seca, carbohidratos solubles, y reducción de los niveles de

N amonical y pH del material.

El trigo como ensilaje ha sido otra alternativa de gran interés en la producción bovina,

frente a otros ensilajes de cereales como la avena y la cebada (Elizalde et al.1995). En

complemento Elizalde y Méndez (2005), encontraron un mejor efecto en el consumo

voluntario y contenido de proteína en ensilajes de trigo con respecto a la avena. Además,

es posible hacer un reemplazo parcial de ensilaje de pradera por uno de trigo, debido a que

no habría un efecto significativamente negativo en la producción, ni en la composición de

la leche en vacas que estén sobre los 2 meses de su lactancia (Sutton et al. 2002). Knicky y

Lingvall (2005) encontraron óptimos efectos fermentativos, además de menores pérdidas

de MS, al usar un inoculante con Lactobacillus en el ensilaje de trigo.

Manterola (2011), reportó que el rastrojo de maíz, es bajo en materias nitrogenadas (4,5 %

de PB), presenta mayor porcentaje de hemicelulosa que de celulosa, su bajo porcentaje de

lignina lo hace más digestible que las pajas de cereales. Por lo que presenta un valor

energético superior a ellas, fluctuando entre 1,69 y 2,1 Mcal.kg-1

de MS.

La pomasa de manzana (residuo orgánico del proceso de extracción de jugo) que

representa entre 15 y 20% del procesamiento industrial de la fruta (Rodríguez et al., 2013),

así como el suero de leche, se pueden aprovechar mediante procesos de fermentación para

obtener proteína de calidad para la alimentación animal, y a la vez disminuir la

contaminación, de esta forma se obtiene la Manzarina, producto con 21 % de PC y 15 % de

PV (Díaz-Plascencia et al. 2010).

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El uso de subproductos de cultivos hortícolas, está muy generalizado en zonas de

producción; siendo usado por las explotaciones de vacunos de leche en mayor o menor

medida a lo largo del año; en un rango del 20 al 40 % se aprovecha en forma ocasional

subproductos del brócoli, cuyo precio es simbólico o equivalente a su valor de transporte

(Martínez et al. 2008), además aporta a la dieta proteína hasta en un 33 %, fibra 15 %, y se

logra una producción similar a dietas tradicionales con alfalfa o concentrado, incremento

de proteína (5,3 %) pero decremento de grasa (2,8 %) (Losada et al. 1992).

1.5.4 Uso de aditivos para el ensilaje: Según Stefanie et al. (2001), a partir de la década

de 1990, el uso de aditivos para mejorar las condiciones del proceso de ensilaje comenzó

hacerse muy común, existe un amplio rango de aditivos químicos y biológicos comerciales

adecuados para el ensilaje. Los inoculantes con bacterias se convirtieron en el tipo más

frecuente de aditivo empleado en ensilajes de maíz, gramíneas y leguminosas.

El principal objetivo de aplicar aditivos en el ensilaje, es reducir el pH más rápidamente a

fin de preservar los carbohidratos y proteínas, e inhibir el crecimiento de microorganismos

que podrían deteriorar el ensilaje (Zhang et al. 2014).

Los aditivos se pueden dividir en dos grupos principales: inhibidores de la fermentación

(ácidos orgánicos) y estimuladores de fermentación (cepas de lactobacilos o azúcares

fácilmente degradables) (Ventura-Canseco et al. 2012). El principal subproducto útil,

usado como aditivo, es la melaza de caña de azúcar, la cual utilizó en ensilaje de estiércol

de ganado, en ensilaje de maní (Arachis hypogaea) y camote (Ipomoea batatas) (Ventura-

Canseco et al. 2012).

Estudios realizados a más de 1000 ensilajes y 25000 silos indican, que en un 90 % de los

casos se encuentran respuestas favorables en la disminución del pH y el incremento en la

relación ácido láctico: ácido acético, en comparación con los ensilajes no tratados con

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inoculantes, también se evidencia una disminución en los niveles de etanol y de nitrógeno

amoniacal de los materiales a los que no se les adicionó BAL (Bolsen et al. 2000).

El uso de inóculos concentrados de bacterias productoras de ácido láctico (BAL) ayuda a

optimizar el proceso fermentativo de ensilaje, especialmente cuando se trabaja con forrajes

tropicales, bajos en contenido de BAL naturales y carbohidratos de rápida fermentación,

las BAL funcionan como estimulantes de la fermentación e inhibidores del deterioro

aeróbico, resultados satisfactorios se obtuvieron al combinar BAL heterofermentativas

facultativas con BAL heterofermentativas obligadas (Lactobacillus buchneri) (Tobía et al.

2003). En la tabla 4, se muestran las categorías de aditivos para ensilajes.

Tabla 4. Categorías de aditivos para el ensilaje (McDonald et al. 1999), citados por

Stefanie et al. (2001).

Tipo de aditivo Ingrediente activo típico Comentarios

Estimulantes de

fermentación

BAL, Azúcares (melaza), Enzimas Puede afectar la

estabilidad aeróbica

Inhibidores de

fermentación

Acido fórmico, Ácido láctico, Ácidos

minerales, Nitritos, Sulfitos, Cloruro de

sodio

Inhibición de

clostridios

Inhibidores de

deterioro aeróbico

BAL, Ácido propiónico, Ácido benzoico,

Ácido sórbico

Nutrientes Urea, Amoníaco, Minerales Puede mejorar

estabilidad aeróbica

Absorbentes Pulpa seca de remolacha azucarera, Paja

La mayoría de los aditivos comerciales contienen más de un ingrediente activo con lo cual

se logra incrementar la eficacia y abarcar un rango más amplio de funciones, algunas

combinaciones muy usadas incluyen inoculantes que estimulan la fermentación láctica

homofermentativa junto con enzimas que permiten liberar ciertos azúcares, o

combinaciones que permiten la fermentación y deterioro de substancias inhibidoras como

el ácido fórmico, sulfitos y ácido propiónico Stefanie et al. (2001).

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1.5.5 Uso de la melaza y el suero de leche, como aditivos del ensilaje: La melaza de

caña (75 % MS) es un subproducto ampliamente usado, agregándose hasta el 10 por ciento

de peso w/w para suplir carbohidrato fácilmente fermentable a ensilajes de forrajes

tropicales. Su aplicación en el ensilado de pastos tropicales, precisa una dosis alta (4 a 5

%), en forrajes de cultivos con muy bajo contenido de MS, una parte considerable del

aditivo puede perderse en el efluente del silo en los primeros días del ensilaje (Mûhlbach

2001).

El suero de leche es un residuo barato de la producción de queso y se adiciona al ensilaje

de paja de trigo y de salvado de arroz. Una combinación de melaza y suero de leche

deshidratado, se utiliza como suplemento para ensilar subproductos de pescado y como

aditivos para el ensilaje de maíz (Bautista-Trujillo et al. 2009), pero es importante

encontrar la concentración óptima de uno de ellos (Ventura-Canseco et al. 2012).

El suero de leche ácido y dulce, concentrado, posee una composición rica en lactosa,

proteínas, minerales y elementos traza, y puede aprovecharse en lugar de su eliminación

como residuo (Alsaed et al. 2013). El suero de leche aumenta la acidez y ciertos

componentes tales como albúmina y lacto globulina son ricas en aminoácidos azufrados

(cisteína y metionina) y minerales. El suero también contiene bacterias de ácido láctico

(BAL), tales como Lactobacillus delbreueckii, L. helveticus y Streptomyces termophilus.

El ácido láctico al reducir el pH inhibe el crecimiento de bacterias indeseables (Ventura-

Canseco et al. 2012).

1.5.6 Contenido ruminal y estiércol bovino como ingredientes para ensilajes.

Trillos (2006) manifiesta que el contenido ruminal, también conocido como “ruminaza” es

un subproducto originado del sacrificio de animales, contiene todo el material que no

alcanzó a ser digerido por el rumiante, posee una gran cantidad de flora y fauna microbiana

y productos de la fermentación ruminal, por esto se puede decir que es una alternativa para

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la alimentación de rumiantes por sus características químicas, biológicas, bromatológicas y

su amplia disponibilidad. Galindo (2008) indica que el contenido ruminal es rico en

microorganismos de varios tipos, entre los que se incluyen bacterias ácido lácticas de

forma bacilar como Lactobacillus ruminus y Lactobacillus vitulinus, que utilizan azúcares

como sustrato. De igual manera Hómez (2013) refiere que la composición química del

contenido ruminal es interesante por poseer un 12 % de MS, 16,2 % de PB, 25,4 % de FC,

13,5 % de cenizas, 2,3% de EE, 42,6 % de ELN, 0,21 % de Ca y un 0,6 % de P.

Por otro lado el Sitio argentino de producción animal (2000) indica que el contenido

ruminal puede aprovecharse en la alimentación animal, por ejemplo: en forma seca,

reemplaza hasta 100 g del peso del cereal en las raciones para cerdos; ensilado es

apetecible para cerdos, consumen hasta 0,5 kg diarios; se utiliza mezclado con sangre en

raciones para aves de corral; separando el líquido, la parte sólida se deseca y se da a los

bovinos, la parte líquida se precipita o condensa y seca para raciones de cerdos;

extrayendo el líquido, se deseca y emplea como cama para gallineros y después se

suministra como alimento en rumiantes. Otra investigación de Ríos y Ramírez (2012)

reporta que utilizaron con éxito contenido ruminal ensilado, durante 30 d junto a maíz y

Gliricidia sepium en engorde de conejos.

Blanco (2000) refiere que la población microbiana del estiércol bovino es similar a la del

contenido ruminal. En ambos lugares predominan las especies anaerobias. Como el

estiércol se forma en el intestino grueso, aquí los anaerobios obligados superan a los

aerobios en 100 veces como mínimo. Las bacterias predominantes que se aíslan del ciego

incluyen varios géneros encontrados en el rumen. También son predominantes los bacilos

Gram negativos, como Bacteroides, Butyrivibrio y Fusobacterium. También se encuentran

cocos Gram positivos como Streptococcus bovis y S. faecalis y algunas especies de

Selenomonas. El ciego proporciona un ambiente ideal para mantener una elevada

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población bacteriana, ya que dispone de un suministro relativamente constante de

sustratos, temperatura y pH. Los sustratos disponibles incluyen alimentos no digeridos

previamente, residuos de alimentos parcialmente digeridos, células provenientes de la

descamación y secreciones intestinales tales como bilis, enzimas y mucinas.

1.5.7 Implicaciones sanitarias del uso del ensilaje como alimento: Machin (2001),

manifestó que la preocupación de alimentar animales con productos que puedan contener

agentes patógenos es muy entendible, puesto que muchas de las fuentes usadas como

sustratos para el ensilaje pueden estar contaminadas, el ensilaje puede contaminar la leche

cruda con esporas bacterianas, lo cual ha sido confirmado con PCR, su prevención se haría

con una buena fermentación, para ello la aplicación de cultivos de BAL o aditivos

químicos puede ayudar en gran medida (Giffel et al. 2002).

Petersson-Wolfe et al. (2011) detectaron en ensilajes de maíz y de pasto, inoculados con

LAB comercial, luego de 3 semanas de fermentación, mayor población de Enterococcus

causantes de mastitis en vacas, que en el control sin inoculación, pero no de Streptococcus,

ni de bacterias Gram negativas, esto sugiere que los Enterococcus tienen la capacidad de

sobrevivir a pH bajos en el ensilaje.

Se ha demostrado que la fermentación ácida del ensilaje, reduce o elimina patógenos, todas

las bacterias que corrientemente causan infecciones alimentarias se inhiben en ambientes

de pH < 4. La forma de acción está ligada a bajos niveles de pH, presencia de substancias

antibióticas producidas por BAL y a la capacidad de los ácidos orgánicos de atravesar la

membrana celular de los microorganismos por disociación y su capacidad de bajar el nivel

de pH interno del organismo a niveles que lo destruyen.

En ensilaje de cebada inoculado con Pediococcus pentosaceus y Propionibacterium

jenzenii, se demostró desde el día 15 hasta el 42 ó final de fermentación, la eliminación

total de E. coli O157:H7, inoculada experimentalmente al inicio del proceso en el silo, lo

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cual demuestra la acción del ácido láctico y descenso rápido del pH (Bach et al. 2002). Las

BAL también producen antibióticos y bacteriocinas que frecuentemente tienen efectos

bacteriostáticos contra otras especies bacterianas. Los ácidos minerales no tienen la misma

capacidad de disociación que los ácidos orgánicos y por ello son menos efectivos en el

antagonismo bacteriano dentro del ensilaje (Machin 2001).

Tres inoculantes con Lactobacillus, Enterococcus y Pediococcus, en ensilaje de maíz,

disminuyeron la producción y contenido de tres aminas indeseables: tiramina, putrescina y

cadaverina (Steidlová and Kalac 2003). En estudios de laboratorio se detectó la habilidad

de Lactobacillus rhamnosus RC007 para bajar rapidamente el pH e inhibir el crecimiento

de hongos como Fusarium graminearum y Aspergyllus parasiticus y la producción de sus

micotoxinas (aflatoxina B1 y zearalenona), esto muestra su potencial como inoculante de

ensilajes y bio-controlador en la alimentación animal (Dogi et al. 2013).

1.5.8 Ventajas del ensilaje de residuos de cosecha y de subproductos locales: Según

Kayouli y Lee (2001) los problemas para el ensilaje de subproductos agroindustriales son

la disponibilidad estacional, en ciertos casos, su alto contenido de agua. A menudo estos

subproductos se convierten en fuentes de contaminación ya que muy pronto se avinagran,

son invadidos por mohos y pierden gran cantidad de nutrientes solubles en el efluente del

residuo, los resultados demuestran que el ensilado es una opción apropiada para su

conservación por períodos prolongados, tecnología que presenta estas ventajas:

Alternativa para una alimentación estratégica en períodos críticos

Alimentos para reducir la presión sobre las praderas pastoreadas

Buen alimento y barato, hecho en finca, que reduce costos de producción de leche y carne

Mejora la palatabilidad, reduce substancias tóxicas presentes en especies vegetales y

destruye microorganismos patógenos

Puede asumir el papel de alimento base que debe ser suplementado con otros alimentos.

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CAPÍTULO 2. OBTENCIÓN DE PREPARADOS MICROBIANOS A BASE

DE SUERO FRESCO DE LECHE, CONTENIDO RUMINAL O ESTIERCOL

BOVINO, COMO INÓCULOS PARA ENSILAJES.

Introducción

Ruíz et al. (2009) reportaron que para la optimización del proceso de ensilaje es

recomendable utilizar aditivos, principalmente inoculantes bacterianos, para mantener o

mejorar el valor nutritivo y garantizar una buena fermentación del material ensilado. Muck

y Kung Jr (1997), manifestaron que estos aditivos biológicos contienen bacterias

productoras de ácido láctico que se agregan a la población bacteriana natural para

garantizar una fermentación rápida y eficiente del ensilaje. Al agregar aditivos se observa

mejor preservación del material ensilado, elevación de la concentración de azúcares

solubles y mayor degradabilidad ruminal (Hristov y McAllister 2002).

Es factible producir inóculos bacterianos a partir de forrajes tropicales. La literatura señala

que cada cepa inoculante debe ser aislada del cultivo que se va a ensilar (Tobía et al.

2003); estos autores encontraron que los mejores inoculantes se obtienen de las cepas

provenientes del jugo de la misma familia de plantas que va a ser ensilada.

Los tratamientos con inoculantes tuvieron efectos positivos sobre la fermentación del

ensilaje de maíz, mejoraron la ingesta, la digestibilidad aparente y la retención de N. Se

demostró que la inoculación del ensilaje mejoró su calidad (Nkosi et al. 2012).

Aunque las mezclas microbianas se plantean como una alternativa para mejorar los

rendimientos en producción de ácido láctico y de muchos otros metabolitos de interés,

lograr el sinergismo microbiano suficiente para optimizar la producción de ácido láctico

demanda abundante investigación, dadas las diferentes condiciones físicas de

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temperatura, pH, tipo de sustrato y concentración de sustrato, óptimas para cada especie

microbiana (Cock y Naranjo 2005).

En Ecuador existe interés por generar tecnología propia en el ámbito de los aditivos

biológicos para el proceso de ensilaje, por lo que el desarrollo de un preparado microbiano

a partir de residuos agroindustriales abundantes y con carga microbiana de BAL como el

suero fresco de leche, el contenido ruminal y el estiércol bovino, diseñado para mejorar el

proceso de ensilaje de residuos agrícolas, resulta de gran importancia científica,

tecnológica, económica y social.

Objetivo

1. Desarrollar preparados microbianos a partir de suero fresco de leche, contenido

ruminal o estiércol bovino, caracterizarlos y evaluarlos como activadores

biológicos para el proceso de ensilaje.

2.1 Experimento 1. Obtención de preparados microbianos con actividad ácido

láctica, a partir de suero fresco de leche, contenido ruminal o estiércol bovino, como

inóculo para ensilajes.

2.2.1 Materiales y métodos

2.2.1.1 Características de las materias primas

Agua de consumo humano con 4 horas de reposo, con pH de 7,02 a 14 °C.

Urea comercial de uso agrícola, granulada, con 46% de nitrógeno

Melaza de caña de azúcar con 85 grados Brix y 78 % de MS.

Suero fresco de leche residuo de la industria quesera (sin sal), almacenado máximo 2

horas en recipientes limpios de plástico a la sombra.

Estiércol fresco de bovinos adultos sanos, raza Holstein, colectado en recipientes

plásticos desde el piso de cemento de un establo con techo, con una exposición

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ambiental menor a 1 hora, ganado alimentado con una mezcla forrajera de: Pennisetum

clandestinum –kikuyo- 60 %, Lolium perenne -raygras perenne- 20 % y Trifolium

repens -trébol blanco- 20 %, además banano verde picado a voluntad, sales minerales y

agua.

Contenido ruminal colectado en fundas plásticas directamente desde el sitio de apertura

del rumen de bovinos adultos raza Holstein sacrificados en el camal de la ciudad de

Riobamba, cuya alimentación básica (según entrevista a los propietarios) era forraje.

Sal mineral comercial para ganado bovino, cuya composición en elementos minerales

era: 9 % de calcio, 10 % de fósforo, 4 % de magnesio, 0,5 % de azufre, 24 % de cloro,

0,5 % de potasio, 16 % de sodio y micro minerales como: zinc, yodo, cobre, cobalto,

hierro, manganeso y selenio, en menores cantidades.

2.2.1.2 Tratamientos

Se utilizaron cinco tratamientos:

Tratamiento 1: preparado microbiano sin inóculo (PMSI)

Tratamiento 2: preparado microbiano a partir de suero fresco de leche (PMSL)

Tratamiento 3: preparado microbiano a partir de estiércol bovino (PMEB)

Tratamiento 4: preparado microbiano a partir de suero y estiércol (PMSLEB)

Tratamiento 5: preparado microbiano a partir de contenido ruminal (PMCR)

Cada tratamiento consistió en una preparación de 10 kg y tuvo tres réplicas. En la tabla 5,

se indica la dosificación de los ingredientes, la misma que fue reportada por Díaz (2002),

en un trabajo previo de investigación.

En el caso del preparado microbiano sin inóculo, se adicionó un 33 % de agua, es decir

contuvo en total: 78 % de agua, 20 % de melaza, 1% de urea y 1 % de sal mineral.

En el caso del preparado microbiano de suero fresco de leche y estiércol bovino (mixto), se

utilizó un 16,5 % del primero y 16,5 % del segundo ingrediente, en total 33 %.

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Tabla 5. Dosificación de ingredientes para el preparado microbiano

Materias Primas % Función en el proceso

SL, EB ó CR 33 Fuentes de BAL, inoculantes microbianos

Melaza de caña 20 Azúcares fermentables, fuente de energía

Urea 1 Fuente de nitrógeno no proteico

Sal mineral (bovinos) 1 Fuente de elementos inorgánicos o minerales

Agua 45 Solvente del sistema y elemento biológico básico

Total 100 SL: Suero fresco de leche de vaca, residuo de la industria quesera

CR: Contenido ruminal de bovino adulto, residuo de matadero

EB: Estiércol bovino fresco, residuo de establo

2.2.1.3 Preparación

La mezcla de los ingredientes se homogenizó y mantuvo tapado en recipientes plásticos,

durante 96 horas, a temperatura ambiente (14°C en Riobamba, Ecuador). Durante este

tiempo se evaluó la dinámica de la fermentación y se determinó según el horario

establecido los indicadores a evaluar (tabla 6).

Para realizar los análisis, en cada horario, se tomó una muestra de 200 mL de cada

réplica. Las mismas que fueron colectadas del centro del recipiente una vez

homogenizado el contenido líquido durante tres minutos, en frasco de vidrio de color

ámbar, estéril, con tapa rosca y se mantuvo refrigerada durante aproximadamente 30

minutos hasta iniciar los análisis correspondientes.

Los hongos filamentosos, levaduras, bacterias aerobias mesófilas y bacterias

coliformes se determinaron mediante Petrifilm 3M (2005). Las bacterias ácido

lácticas, mediante la siembra en agar MRS (Man, Rogosa y Sharpe). La biomasa

bacteriana por el método colorimétrico de valoración cuantitativa de las proteínas (Lowry

1951). La temperatura con termómetro digital Brand y los grados Brix con

refractómetro Atago N50E. La densidad óptica de la concentración bacteriana

mediante turbidimetría en espectrofotómetro Shimadzu Uv-120-01. La cuantificación

de enzimas proteasas totales según Hübner (1991) y las amilasas según Reddy (2004).

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Tabla 6. Indicadores determinados durante la evaluación de la dinámica de la

fermentación en los preparados microbianos

Indicadores

Tiempo (Horas)

0 8 24 48 96

Hongos filamentosos X X X X X

Levaduras X X X X X

Bacterias aerobias totales X X X X X

Bacterias ácido lácticas X X X X X

Bacterias coliformes X X X X X

Biomasa bacteriana X X X X X

pH X X X X X

Temperatura X X X X X

Grados Brix X X X X X

Densidad óptica X X X X X

Ácido láctico X O O O X

Ácido succínico X O O O X

Ácido pirúvico X O O O X

Ácido propiónico X O O O X

Ácido acético X O O O X

Ácido butírico X O O O X

Enzimas proteasas totales O O O O X

Enzimas amilasas totales O O O O X

Nitrógeno proteico X O O O X

Nitrógeno amoniacal X O O O X

Nitrógeno total X O O O X

X: Determinación realizada

O: Determinación no realizada

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Los indicadores fermentativos pH se midió con potenciómetro digital pHtester 1, el ácido

láctico y los AGCC según Cottyn y Boucqué (1968). Nitrógeno total, amoniacal y

proteico, según AOAC (1995).

2.2.2 Análisis estadístico

Se realizó análisis de varianza según el diseño completamente aleatorizado. Se aplicó

dócima de Duncan (1955) para P<0,05 y se utilizó el paquete SAS (StatSoft, Inc. 2003).

2.2 Resultados y discusión

Al analizar la producción de ácidos orgánicos en los preparados microbianos (PM), se

evidencia un comportamiento diferente para cada uno de ellos, así en referencia al ácido

láctico, tal como se aprecia en la figura 5, en todos los tratamientos, incluyendo, aquel

elaborado sin inóculo (PMSI), hubo contenido inicial de 0,27 a 2,4 mg.L-1

con diferencias

estadísticas entre tratamientos (P<0,001).

Al final del proceso de fermentación (96 horas), se detectó un marcado incremento en su

concentración, en todos los tratamientos, con diferencias estadísticas entre ellos, así se

observó un incremento de 40 veces el valor inicial, en el tratamiento que menor

concentración presentó, preparado microbiano en base a contenido ruminal (PMCR), y un

aumento de 50 veces el valor inicial en el preparado a base de suero fresco de leche

(PMSL), que generó el valor más alto de este compuesto orgánico con 120 mg.L-1

, a pesar

de que en los demás tratamientos también existió una concentración multiplicativa de hasta

148 veces el valor inicial de ácido láctico, como en el preparado microbiano sin inoculante

(PMSI), pero el valor final es más bajo que el de PMSL, seguido por el preparado

microbiano mixto, elaborado en base a suero fresco de leche y estiércol bovino

(PMSLEB), con una concentración de 90 mg.L-1

, luego el preparado microbiano en base a

estiércol bovino (PMEB) con 70 mg.L-1

, el PMSI con 40 y finalmente el PMCR con 20

mg.L-1

.

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La concentración de ácido láctico influye sobre el pH del proceso, puesto que en el PMSL

la curva de descenso de este indicador es estadísticamente diferente y expresa una buena

fermentación, con relación a los demás tratamientos. Contreras y Muck (2006) sostienen

que el ácido láctico es un ácido fuerte y que reduce con mayor eficacia el pH. De hecho se

detectó un descenso del pH desde las 8 h iniciales del proceso con un valor de 5,77 y se

mantiene esta tendencia hasta el final (96 h) en donde se registra un pH de 3,87, valor que

incide en otros factores de la fermentación, tales como la ausencia de microorganismos

coliformes, además de estabilizar el proceso.

En la tabla 7, se observa la concentración de los ácidos succínico y pirúvico, compuestos

intermedios del metabolismo microbiano para la generación de energía (Coxx y Nelson

2004), con diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos para el ácido succínico

tanto al inicio como al final del proceso, el de mayor concentración fue el PMSL con 80

mg.L-1

, seguido del PMSLEB y del PMEB con 3,5 y 2,1 mg.L-1

, respectivamente, y por

último no difieren estadísticamente PMSI y PMCR con valores menores. Para el ácido

pirúvico, cuya concentración inicial no difirió estadísticamente (P<0,001) entre PMCR y

PMSLEB, entre éste último y PMEB, además entre PMEB y PMSI, se observó en cambio

una mayor concentración inicial en el PMSL con 2,3 mg.L-1

. Este comportamiento se

mantiene en la concentración final de ácido pirúvico, en donde el valor para el PMSL es el

más alto con 70 mg.L-1

y el más bajo para el PMCR con 1,3 mg.L-1

, los demás tratamientos

no difieren estadísticamente (P<0,001).

En relación a la concentración de AGCC (tabla 7), en todos los tratamientos no se detectó

ningún valor de éstos al inicio del proceso, al final de éste, se observa que no hubo

diferencia estadística entre los tratamientos para el ácido propiónico con valores que

oscilan entre 0,63 y 3,7 mg.L-1

.

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Figura 5. Producción de ácido láctico (mg.L-1

) en los preparados microbianos.

Tabla 7. Contenido de AGCC en los preparados microbianos

Tratamiento

Indicadores

PMSI PMSL PMEB PMSLEB PMCR EE (±)

Signif.

Ácido Succínico Inicial (mg.L

-1)

- 1,30 d 0,27

b 0,43

c 0,07

a 0,04

P<0,001

Ácido Succínico

Final (mg.L-1)

1,20 a 80,00

d 2,10

b 3,50

c 0,83

a 0,12

P<0,001

Ácido Pirúvico Inicial (mg.L

-1)

0,47 c 2,30

d 0,33

bc 0,23

ab 0,07

a 0,06

P<0,001

Ácido Pirúvico

Final (mg.L-1)

2,80 b 70,00

c 2,90

b 2,60

b 1,30

a 0,14

P<0,001

Ácido Propiónico Final (mg.L

-1)

1,40 3,70 1,60 0,63 1,00 1,20 NS

Ácido Acético

Final (mg.L-1)

2,50 b 3,70

d 2,80

bc 3,10

c 2,00

a 0,14

P<0,001 a,b,c,d: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

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Con relación al ácido butírico (figura 6), los tratamientos PMEB y PMCR con 1,1 mg.L-1

,

en ambos casos, no difieren estadísticamente (P<0,001) y tuvieron la mayor concentración,

le siguen el PMSLEB y el PMSI con 0,67 y 0,83 mg.L-1

, respectivamente, sin diferencia

estadística y el PMSL tuvo la menor concentración de ácido butírico con 0,37 mg.L-1

y

difirió con los demás tratamientos.

Estos resultados parecen tener relación con la adición del suero fresco de leche y la melaza

juntos, como parte del PMSL. Al respecto, se indica, que está demostrado que la adición de

melaza y suero fresco de leche reducen la concentración de ácido butírico en la

fermentación (Bautista-Trujillo et al. 2009; Nkosi et al, 2009), citados por Nkosi y Meeske

(2010).

Para el ácido acético, producto generado por BAL heterofermentativas, se obtuvo la mayor

concentración en el PMSL con 3,7 mg.L-1

, con diferencias estadísticas (P<0,001) con los

demás tratamientos, mientras que el menor valor se detectó en el PMCR con 2 mg.L-1

, los

tratamientos PMSI y PMEB no difieren estadísticamente, igual que el PMEB con el

PMSLEB. El ácido acético entre otras funciones en la fermentación, está relacionado con

la estabilidad aerobia de los ensilajes, mediante la restricción del crecimiento de hongos

(Nkosi et al. 2010). Además este compuesto no es un ácido fuerte y no tiene mayor efecto

en el pH (Contreras y Muck 2006).

La concentración de enzimas proteasas y amilasas en todos los PM (figura 7), presenta

diferencias estadísticas entre tratamientos (P<0,001) la mayor producción de estas enzimas

se dio en el PMSL con 9,62 y 7,38 mg.mL-1

, para proteasas y amilasas totales,

respectivamente, seguido por el PMSLEB con 7,83 y 6,10 mg.mL-1

, en su orden, luego el

PMEB con 6,87 y 5,77 mg.mL-1

, seguido del PMCR con 4,21 y 3,93 mg.mL-1

, y por último

el PMSI con 2,60 y 2,05 mg.mL-1

.

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Figura 6. Producción de ácido butírico (mg.L-1

) en los preparados microbianos.

Figura 7. Producción de enzimas proteasas y amilasas totales (mg.mL-1

) en los

preparados microbianos.

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Estos resultados demuestran que los preparados microbianos que utilizaron inoculante

biológico como suero fresco de leche, en primer lugar, estiércol bovino combinado con el

suero fresco de leche, en segundo, sólo estiércol bovino, en tercer lugar y el contenido

ruminal en cuarto lugar, son fuente de microorganismos productores de estas enzimas con

acción proteolítica y amilolítica, lo cual puede favorecer una mayor degradación de

compuestos durante la fermentación.

Con relación al nitrógeno (N) (tabla 8) se demuestra que para el N total tanto inicial como

final, existieron concentraciones con diferencias estadísticas (P<0,001) entre todos los

tratamientos, se observa una mayor concentración final en el PMSLEB con 1,49 % en base

húmeda, seguido del PMSL con 1,38 %, luego el PMEB con 1,36 %, le sigue el PMCR con

1,27 % y por último el PMSI con 0,75 %.

Resultados que evidencian un incremento en el N total en el orden de 1,22 hasta 1,44

percentiles para los tratamientos con inoculación biológica, y de aproximadamente 0,72

percentiles para el tratamiento testigo o sin inoculación biológica, lo cual comprueba la

actividad microbiana en los PM.

Sobre el N proteico se observa que al inicio del proceso existieron valores que no difieren

estadísticamente (P<0,001) entre los tratamientos PMSI y PMCR, entre el PMCR y el

PMEB, no así el PMSLEB y el PMSL, los cuales difirieron entre sí y con los demás

tratamientos, al final del proceso esta diferencia se presentó entre todos los tratamientos, se

detectó una mayor concentración de N proteico en el PMSL con 0,95 %, seguido por el

PMSLEB con 0,74 %, PMEB con 0,68 %, el PMCR con 0,58 % y finalmente el PMSI con

0,43 %. Los resultados obtenidos demuestran que ocurrió tanto el crecimiento como la

síntesis microbiana durante la fermentación.

Para el N amoniacal, se detectaron diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos, al

inicio y al final del proceso, lo deseable en estas fermentaciones es una baja

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concentración por su sinergismo con el descenso del pH, así el PMSI con 0,09 %, tuvo el

menor valor, seguido del PMSL con 0,18 % y los PMEB, PMCR y PMSLEB con 0,43;

0,45 y 0,52 %, respectivamente.

Posiblemente los mayores valores de N amoniacal producidos en PMEB, PMSLEB y

PMCR, se deban a la presencia de bacterias ureolíticas en el contenido ruminal y excretas,

empleados como inóculos. En este sentido, Elías (1971) aisló varias especies de bacterias

ureolíticas del contenido ruminal de bovinos alimentados con urea como parte de dieta,

estas produjeron una actividad ureasa positiva elevada, lo que pudo estar relacionado con

los altos niveles de N amoniacal obtenidos en la presente tesis.

Para el pH se observaron diferencias estadísticas (P<0,0001) entre tratamientos, tanto al

inicio, con valores que van desde 5,76 para el PMSL hasta 8,97 para el PMEB, como al

final del proceso, con valores que van desde 3,87 para el PMSL hasta 4,73 para el PMCR,

esta variación puede deberse, entre otros factores, a la presencia tanto de microorganismos

homofermentadores como de heterofermentadores en los inóculos biológicos, puesto que el

pH final es más alto cuando la fermentación es dominada por heterofermentadores

comparado con homofermentadores (Contreras y Muck 2006).

La dinámica de la evolución del pH, dentro de cada tratamiento fue diferente en cada caso,

de tal forma que el mejor comportamiento del pH, expresado gráficamente en la figura 8,

fue para el PMSL con un descenso constante hasta alcanzar un valor de 3,87 valor que la

literatura lo reporta como inhibidor de patógenos (Machin 2001, Stefanie et al. 2001,

Ventura-Canseco et al. 2012). Una tendencia diferente se observa en los demás

tratamientos, en donde el pH sube inicialmente a la hora 8 del proceso, para luego

descender lenta pero constantemente hacia el final (96 h), a excepción del tratamiento

PMEB en donde el pH sube tanto a la hora 8 como a la 16, para decrecer luego, igual que

en los tratamientos ya citados.

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Tabla 8. Contenido de nitrógeno en los preparados microbianos

Tratamientos

Indicadores (Unidad)

PMSI PMSL PMEB PM

SLEB

PMCR EE (±)

Signif.

Nitrógeno Proteico Inicial (%*) 0,025 a 0,038

d 0,028

b 0,033

c 0,026

ab 0,001

P<0,001

Nitrógeno Proteico Final (%*) 0,430 a 0,950

e 0,680

c 0,740

d 0,580

b 0,002

P<0,001

Nitrógeno Amoniacal Inicial (%*) 0,003 a 0,007

b 0,014

c 0,017

e 0,015

d 0,001

P<0,001

Nitrógeno Amoniacal Final (%*) 0,090 a 0,180

b 0,430

c 0,520

e 0,450

d 0,002

P<0,001

Nitrógeno total Inicial (%*) 0,032 a 0,049

c 0,046

b 0,051

c 0,046

b 0,001

P<0,001

Nitrógeno total Final (%*) 0,750 a 1,380

d 1,360

c 1,490

e 1,270

b 0,002

P<0,001 a,b,c,d,e: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

* % en Base húmeda.

Figura 8. Comportamiento del pH, durante el proceso de fermentación de los

preparados microbianos.

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Este indicador pudiese estar influido por la temperatura ambiental del lugar de la

investigación (14 ˚C, Riobamba, Ecuador), puesto que en ensayos similares, Veloz (2004)

redujo el pH de varios preparados microbiano similares en 48 horas, dadas las condiciones

diferentes de temperatura del lugar de la investigación (26 ºC), en cambio Ayavaca (1999)

y Auquilla (2002) lo hicieron igual en 96 h a una temperatura de 16ºC.

La competencia biológica entre distintos tipos de bacterias que generan varios tipos de

productos y las de tipo ácido lácticas, tienen influencia directa sobre la curva del pH, al

parecer prevalecen estas últimas gracias a la producción de ácido láctico y otros ácidos

orgánicos de cadena corta (Elías et al. 1990 y García et al. 2005). De igual manera, Valiño

et al. (1994), sostienen que los ácidos orgánicos producidos por los microorganismos

durante la fermentación y el NH3 resultante de la hidrólisis de la urea afectan al pH.

En la concentración de BAL (tabla 9) se obtuvo un crecimiento exponencial de la

población microbiana, en todos los tratamientos, pero con mayor énfasis en los

tratamientos con inoculación biológica de suero fresco de leche y estiércol bovino. Hubo

diferencias estadísticas (P<0,0001) entre los muestreos según el horario ya citado dentro de

cada tratamiento, lo cual resulta lógico, por la típica curva de crecimiento microbiano, no

así entre los tratamientos cuando se compara el conteo final de BAL, en donde se observan

las mayores poblaciones en los tratamientos de PMSL y PMSLEB con 4320x103 y

2993x103 UFC.mL

-1, respectivamente, sin diferencias estadísticas (P<0,0001), a su vez, el

PMSLEB no difiere con el PMEB cuya población de BAL fue de 2237x103 UFC.mL

-1, que

difieren estadísticamente con los tratamientos restantes, los cuales presentaron menores

poblaciones. La menor concentración presentó el PMCR con 247x103 UFC.mL

-1, esto

indica menor actividad biológica lo cual no favoreció a la fermentación ácido láctica, por

ende se afectaron otros indicadores del proceso, como el pH, la producción de enzimas y el

nitrógeno proteico, entre otros.

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En la tabla 10 se aprecia la población de hongos filamentosos, en todos los tratamientos

tuvo un crecimiento exponencial, lo cual está biológicamente establecido (Prescott et al.

1999), a no ser que haya algún inhibidor eficaz de esta población y actúe durante el

proceso, lo cual en ninguno de los tratamientos ocurrió. Sin embargo, se observa una

menor velocidad de aumento de la población de hongos al final del proceso en el PMSI y

en el PMSL con 198 y 232 x103 UPC.mL

-1, respectivamente, en comparación con los

demás tratamientos que alcanzaron valores de 249, 267 y 305 x 103 UPC.mL

-1, en los

PMSLEB, PMEB y PMCR, en su orden. Pese a estas diferencias numéricas no se

establecieron diferencias estadísticas entre tratamientos, para P<0,05 según Duncan (1955).

Las bacterias aerobias mesófilas (tabla 11) en el proceso de fermentación expresan la carga

total de microorganismos en presencia de oxígeno y a temperaturas que oscilan entre 15 y

45 ˚C, su importancia radica en que expresan la actividad microbiana total en un proceso

de tipo biológico. En el presente estudio se obtuvo crecimiento normal exponencial en

todos los tratamientos, la mejor curva de crecimiento se produjo en el PMSL, tanto por el

conteo de bacterias, como por el hecho de que entre las lecturas realizadas a diferentes

horas de fermentación, hubo diferencias estadísticas (P<0,0001) lo cual expresa un

crecimiento exponencial bien definido, igual situación sucedió en el PMSI, con la

diferencia de que en este tratamiento hubo menor población bacteriana.

Al final del proceso (96 h) se apreciaron diferencias estadísticas (P<0,0001) para este

indicador entre los tres tratamientos PMSL, PMSLEB y PMSI, tratamientos que difirieron

con el PMEB y el PMCR con cargas microbianas de 1365 y 1238x103 UFC.mL

-1, en su

orden, entre los cuales no hubieron diferencias estadísticas (P<0001).

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Tabla 9. Cuantificación de BAL (1x103 UFC.mL

-1) en los preparados microbianos.

Tiempo(h)

Tratam.

0

8

24

48

96

Sign

PMCR (1x103 UFC.mL-1)

1,54 m

(4,67)

±0,07

2,30 kl

(10,00)

±0,05

4,17 i

(65,00)

±0,02

4,94 gh

(140,33)

±0,01

5,51 f

(246,67)

±0,01

P<0,0001

PMEB (1x103 UFC.mL-1)

3,21 j

(24,66) ±0,03

4,00 i

(54,33) ±0,02

6,12 e

(457,0) ±0,01

6,78 d

(878,33) ±0,01

7,71 bc

(2236,67) ±0,01

PMSI (1x103 UFC.mL-1)

1,85 lm

(6,33)

±0,06

2,62 k

(13,67)

±0,04

4,44 hi

(85,00)

±0,02

5,68 ef

(293,33)

±0,01

6,13 e

(459,33)

±0,01

PMSL (1x10

3 UFC.mL

-1)

4,97 g

(143,31) ±0,01

5,77 ef

(321,66) ±0,01

6,93 d

(1024,99) ±0,01

7,59 bc

(1986,66) ±0,01

8,37 a

(4320,00) ±0,01

PMSLEB (1x103 UFC.mL-1)

4,43 hi

(83,65)

±0,02

5,65 ef

(284,00)

±0,01

6,75 d

(855,00)

±0,01

7,20 cd

(1341,66)

±0,01

8,00 ab

(2993,33)

±0,01 a,b,c,d,e … m: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

( ) Cifras entre paréntesis, representan la población bacteriana final, expresada en UFC.mL-1 en cada horario

de muestreo que se debe multiplicar x103.

± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población bacteriana original

Tabla 10. Cuantificación de hongos (1x103 UPC.mL

-1) en preparados microbianos.

Tiempo

(h)

Tratam.

0

8

24

48

96

Signif.

PMCR (1x103

UPC.mL-1)

3,96 hij

(52,66)

±0,02

4,15 ghi

(63,33)

±0,02

4,83 cde

(125,00)

±0,01

5,19 bcd

(179,00)

±0,01

5,72 a

(305,00)

±0,01

P<0,0001

PMEB (1x103

UPC.mL-1)

3,55 j

(34,66)

±0,02

4,14 ghi

(62,66)

±0,02

4,72 def

(112,33)

±0,01

5,11 bcde

(165,33)

±0,01

5,59 ab

(267,00)

±0,01

PMSI (1x103

UPC.mL-1)

2,46 l

(11,66) ±0,04

2,96 k

(19,33) ±0,03

4,33 fgh

(75,67) ±0,02

4,84 cde

(126,00) ±0,01

5,29 abc

(197,67) ±0,01

PMSL (1x103

UPC.mL-1)

2,91 kl

(18,33)

±0,03

3,66 ij

(39,00)

±0,02

4,62 efg

(101,67)

±0,01

5,17 bcd

(176,00)

±0,01

5,45 ab

(231,67)

±0,01

PMSLEB (1x103

UPC.mL-1)

3,67 ij

(39,33) ±0,02

3,95 hij

(52,00) ±0,02

4,92 cde

(137,00) ±0,01

5,11 bcde

(165,33) ±0,01

5,52 ab

(248,67) ±0,01

a,b,c,d,e …. l: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

( ) Cifras entre paréntesis, representan la población fúngica final, expresada en UPC.mL-1 en cada horario de

muestreo que se debe multiplicar x103.

± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población fúngica original.

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Tabla 11. Cuantificación de bacterias aerobias mesófilas totales (1x103

UFC.mL-1

) en

los preparados microbianos.

Tiempo

(h)

Tratam.

0

8

24

48

96

Sign.

PMCR (1x103

UFC.mL-1)

4,16 m

(64,33) ±0,01

4,56 l

(95,33) ±0,01

5,30 jk

(200,33) ±0,01

5,66 ghij

(287,00) ±0,01

7,12 de

(1238,30) ±0,01

P<0,0001

PMEB (1x103

UFC.mL-1)

5,37 ijk

(213,98)

±0,01

5,61 hij

(274,00)

±0,01

6,33 f

(561,67)

±0,01

6,84 e

(936,66)

±0,01

7,22 de

(1365,00)

±0,01

PMSI (1x103

UFC.mL-1)

3,06 o

(21,33)

±0,02

3,78 n

(43,67)

±0,02

4,47 lm

(87,00)

±0,01

5,71 ghi

(303,33)

±0,01

6,21 f

(495,33)

±0,01

PMSL (1x103

UFC.mL-1)

5,09 k

(162,32)

±0,01

5,80 gh

(330,99)

±0,01

7,02 de

(1123,33)

±0,01

7,61 bc

(2016,66)

±0,01

8,43 a

(4570,0)

±0,01

PMSLEB (1x103 UFC.mL-1)

5,50 hij

(244,31)

±0,01

6,01 fg

(404,99)

±0,01

6,90 de

(999,33)

±0,01

7,25 cd

(1405,0)

±0,01

7,75 b

(2315,0)

±0,01

a,b,c,d,e ….o: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

( ) Cifras entre paréntesis, representan la población bacteriana final, expresada en UFC.mL-1 en cada horario

de muestreo que se debe multiplicar x103.

± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población bacteriana original

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Este comportamiento demuestra que aún el sustrato no se ha agotado y podría ser fuente

para continuar la fermentación, siempre que no hubieran factores de inhibición como el

descenso del pH.

Las levaduras, al igual que los hongos filamentosos, demostraron una curva de crecimiento

exponencial típica (Piatkin y Krivshein 1986) en todos los tratamientos (tabla 12), con

mayor población al final del proceso, en el PMCR con 306x103 UPC.mL

-1, tratamiento que

difirió estadísticamente (P<0,0001) con los demás, no así los tres tratamientos PMSL,

PMEB y PMSLEB con poblaciones levaduriformes de 156, 166 y 181 x 103 UPC.mL

-1

respectivamente, los mismos que no difieren estadísticamente. Se observa que a partir de

las 48 h de fermentación la tendencia fue disminuir la velocidad de crecimiento,

determinada por el conteo de hongos, en todos los tratamientos, lo que significa que hay

algún factor limitante en su crecimiento, como el pH, la concentración de ácidos orgánicos,

principalmente el acético (Nkosi et al. 2012), y la competencia establecida por la

microflora de BAL, aunque el sustrato no se haya agotado completamente.

La figura 9, demuestra que en todos los tratamientos al inicio, existieron coliformes, con

una mayor población en el PMEB con 38x103 UFC.mL

-1, influidos por el estiércol bovino

utilizado como inoculante, una menor carga se evidenció en el PMSI con apenas 2x103

UFC.mL-1

.

Durante las lecturas siguientes se observa que esta población bacteriana creció con

tendencia exponencial hasta las 8 h en todos los tratamientos, a partir de este período se

obtuvieron diferentes comportamientos entre los tratamientos, así en el PMSL y en el

PMEB se produjo una disminución de la carga coliforme entre la hora 8 y la 24, lo cual

demuestra la posible existencia de un factor limitante o inhibidor, la disminución del pH

influido por la concentración de ácido láctico principalmente.

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Tabla 12. Cuantificación de levaduras (1x103

UPC.mL-1

) en los preparados

microbianos.

Tiempo

(h)

Tratam.

0

8

24

48

96

Sign

PMCR (1x103

UPC.mL-1)

3,44 h

(31,27)

±0,03

4,01 fg

(55,33)

±0,02

4,98 bcd

(145,66)

±0,01

5,24 ab

(189,33)

±0,01

5,72 a

(306,00)

±0,01

P<0,0001

PMEB (1x103

UPC.mL-1)

3,07 hi

(21,63)

±0,03

3,57 gh

(35,66)

±0,03

4,44 ef

(84,67)

±0,02

4,72 bcde

(112,67)

±0,01

5,11 bc

(166,00)

±0,01

PMSI (1x103

UPC.mL-1)

1,84 k

(6,32) ±0,06

2,51 j

(12,33) ±0,04

4,03 fg

(56,33) ±0,02

4,35 ef

(77,67) ±0,02

4,66 cde

(105,33) ±0,02

PMSL (1x103

UPC.mL-1)

2,56 ij

(12,98)

±0,04

3,11 h

(22,33)

±0,03

4,33 ef

(75,67)

±0,02

4,58 de

(97,33)

±0,02

5,05 bcd

(156,33)

±0,01

PMSLEB (1x103

UPC.mL-1)

3,10 h

(22,29) ±0,03

3,31 h

(27,33) ±0,03

4,30 ef

(73,67) ±0,02

4,75 bcde

(116,00) ±0,01

5,20 b

(180,67) ±0,01

a,b,c,d,e …. k: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

( ) Cifras entre paréntesis, representan la población levaduriforme final, expresada en UPC.mL-1 en cada

horario de muestreo que se debe multiplicar x103.

± Corresponde al Error estándar (EE) a Cifras con superíndice, corresponden a la transformación logarítmica de la población levaduriforme

original.

Figura 9. Contenido de bacterias coliformes (1x103 UFC.mL

-1) durante el proceso de

fermentación de los preparados microbianos.

3,33 5,67 3,67 0 0 17,67

37,00

106,00 98,67

0 0

20

40

60

80

100

120

0 h 8 h 24 h 48 h 96 h

PMSI PMSL PMEB PMSLEB PMCR

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En los demás tratamientos esta merma en el conteo de coliformes se produjo entre la hora

24 y 48, y desde ese momento se observa una tendencia hacia la inhibición total de estos

microorganismos, aspecto que se logra a la hora 96 de fermentación en todos los

tratamientos, a excepción del PMSL, el cual logró eliminarlos entre la hora 24 y 48 del

proceso. Esto demuestra una vez más, lo citado en anteriores investigaciones sobre el

efecto del pH en los patógenos durante el proceso de fermentación ácido láctica (Machin

2001, Stefanie et al. 2001, Ventura-Canseco et al. 2012).

En la tabla 13 se presentan los resultados para la densidad óptica de cada preparado

microbiano y en la figura 10 se presentan los resultados para la concentración de la

biomasa bacteriana, donde se encontraron diferencias estadísticas (P<0,0001) entre los

tratamientos y dentro de cada tratamiento entre las muestras tomadas a diferentes horas de

fermentación (0, 8, 24, 48 y 96 h). El mayor valor para biomasa bacteriana se encontró en

el PMSL con 1,0987 %, seguido de PMSLEB, PMEB, PMCR y PMSI, lo cual evidencia

una mayor actividad microbiana cuando se usó el suero fresco de leche como inoculante

del preparado microbiano.

La concentración de sólidos disueltos en los preparados microbianos, expresados en ˚Bx

(tabla 14) tuvo un comportamiento decreciente progresivo en todos los tratamientos, con

diferencias estadísticas (P<0,0001) entre lecturas de los diferentes horarios de muestreo

dentro de cada tratamiento y entre los tratamientos. Así, por ejemplo en el PMSL, se

produjo una mayor disminución de los sólidos disueltos durante el proceso, se inició con

18,94 ˚Bx a las 0 h, y disminuyó a 18,57; 16; 14,03 y 8,93 ˚Bx para las horas 8, 24, 48 y

96, respectivamente, y en el PMSI, que corresponde al tratamiento con menor

concentración y a la vez con menor disminución de sólidos disueltos durante la

fermentación, se inició con 11,5 ˚Bx, y disminuyó paulatinamente a 10,93; 10,43; 10,47 y

8,57 ˚Bx durante los muestreos de las horas 8, 24, 48 y 96, respectivamente.

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Tabla 13. Crecimiento microbiano determinado mediante densidad óptica

(absorbancia), en los preparados microbianos.

Tiempo

(h)

Tratam.

0

8

24

48

96

EE ±

Sign

PMCR 0,017 w

0,026 v 0,064

p 0,089

m 0,207

h

0,001

P<0,0001

PMEB 0,028 u

0,042 r 0,105

k 0,176

i 0,333

e

PMSI 0,005 y 0,009

x 0,031

t 0,080

n 0,125

j

PMSL 0,036 s 0,077

o 0,251

f 0,461

c 0,999

a

PMSLEB 0,046 q 0,091

l 0,243

g 0,350

d 0,657

b

a,b,c,d,e …. w: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

Figura 10. Contenido de biomasa bacteriana (% del peso) durante el proceso de

fermentación de los preparados microbianos.

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Es evidente que en el caso de PMSL la degradación de sólidos fue de 10 ˚Bx, mientras que

en el caso del PMSI fue de 2,93 ˚Bx, lo cual demuestra una mayor actividad microbiana y

enzimática en los PM con inoculantes biológicos sobre el preparado microbiano no

inoculado o control.

Con relación al comportamiento de la temperatura (figura 11), pese a que existieron

diferencias estadísticas para su valor al inicio del proceso entre los tratamientos PMSL,

PMSI, PMEB y PMSLEB, estos adoptaron una curva similar para los demás horarios de

muestreo, la temperatura subió hasta un rango de 17, 63 a 19,43 ˚C a la hora 8, luego

decreció a 15 ˚C en los cuatro tratamientos citados, a la hora 24, momento desde el cual no

se produjo mayor variación hasta la hora 96, donde únicamente se observó un ligero

descenso hasta valores de 14,43 a 15,23 ˚C, a pesar de que se presentaron diferencias

estadísticas en la lectura final de temperatura (96 h) entre los tratamientos PMEB, PMSI y

PMSLEB, la diferencia entre el mayor y menor valor fue apenas 0,7 ˚C, lo cual en

términos biológicos y bioquímicos no parece afectar ningún indicador de la fermentación.

En un estudio, Lactobacillus plantarum, como BAL inoculante de ensilajes, resultó la más

termotolerante, seguida de Lactobacillus buchneri, toleraron temperaturas del agua de

dilución de 30 hasta 45° C durante 3 h de incubación, sin afectar su viabilidad, no así otras

LAB inoculantes, las cuales perdieron su viabilidad en el orden de 0,5 a 1 log UFC.mL-1

,

por cada 5° C de incremento de temperatura del agua de dilución desde 30 hasta 45° C,

esto indica que las LAB inoculantes varían en su termotolerancia, por lo que se debe tomar

precauciones al aplicarlas en ensilajes cuando varía la temperatura (Mulrooney y Kung

2008).

En otro estudio se aislaron dos cepas termotolerantes de Lactobacillus rhamnosus HT1 y

HT2, evaluadas a 45° C y pH 4, con buenos rendimientos en ensilaje de raigrás italiano,

esto es pH bajo, menor producción de N-NH3 y alta producción de ácido láctico

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Tabla 14. Concentración de sólidos disueltos (˚Bx), en los preparados microbianos en

función del tiempo de fermentación.

Tiempo

(h)

Tratam.

0

8

24

48

96

EE ±

Sign

PMCR (˚Bx) 17,43 e

16,47 g 14,00

j 12,97

k 11,53

m

0,03

P<0,0001

PMEB (˚Bx) 17,93 d 17,03

f 15,43

i 11,93

l 10,93

n

PMSI (˚Bx) 11,50 m

10,93 n 10,43

o 10,47

o 8,57

q

PMSL (˚Bx) 18,94 a 18,57

b 16,00

h 14,03

j 8,93

p

PMSLEB (˚Bx) 18,43 c

17,93 d 15,43

i 12,93

k 10,43

o

a,b,c,d,e: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

Figura 11. Comportamiento de la temperatura (˚C) durante el proceso de

fermentación de los preparados microbianos.

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por lo que se pueden utilizar como inoculantes en condiciones de trópico y subtrópico

(Chen et al. 2012).

Todas las variables o indicadores analizados en este trabajo, forman parte del sistema de

control de la calidad para preparados microbianos con inoculación biológica, puesto que es

importante garantizar productos con un contenido real de compuestos orgánicos y sobre

todo de microorganismos ácido lácticos activados para trabajar en ensilajes, ya que según

Cubero et al. (2010), se publican trabajos con inóculos producidos en finca de forma

artesanal, en los que se desconoce las poblaciones de microorganismos benéficos, por falta

de control de calidad en su elaboración, de tal forma que su impacto tanto en el proceso

como en el producto final, es incierto.

Aunque lo más moderno actualmente, para el control de calidad, es el uso de la técnica de

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real, la cual se utilizó en un estudio,

para detectar y cuantificar a Lactobacillus buchneri, técnica que detectó desde 100 UFC.g-1

de ensilaje, lo cual es importante para el control de calidad de los inoculantes y de ensilajes

(Schmidt et al. 2008), se plantea como control básico de la calidad determinar al menos

estos cinco indicadores en inóculos microbianos: pH, cuantificación de BAL,

cuantificación y relaciones de ácido láctico y AGCC, contenido de nitrógeno amoniacal.

2.3 Selección de los mejores preparados microbianos

Los tres mejores preparados microbianos obtenidos fueron en su orden:

1) A base de suero fresco de leche

2) A base de una combinación de suero fresco de leche y estiércol bovino

3) A base de estiércol bovino.

Estos poseen las siguientes características superiores:

Buena concentración de AGCC y ácido láctico

pH bajo capaz de eliminar patógenos como los coliformes

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Buen contenido de enzimas proteasas y amilasas

Nitrógeno proteico, amoniacal y total, dentro de los rangos apropiados para este tipo de

fermentaciones

Alta concentración de BAL (>106 UFC.mL

-1)

Sin coliformes

Una población <106 UFC.mL

-1 de hongos y levaduras

Sólidos disueltos de 8,9 a 11,5 °Brix

Características por las cuales, se prevé un buen rendimiento como inoculantes microbianos

en ensilajes de residuos agrícolas. Estos tres preparados microbianos fueron utilizados

como inoculantes microbianos en la siguiente fase de producción de ensilajes a base de

siete residuos agrícolas pos cosecha.

No fueron seleccionados los preparados microbianos a base de contenido ruminal y aquel

sin inoculación (control), por sus características inferiores como posibles inoculantes de

ensilajes.

Para tener una mejor comprensión del porqué de los resultados obtenidos en este capítulo,

se aislaron e identificaron a partir de los PM seleccionados las bacterias ácido lácticas

presentes en ellos, lo cual se demuestra en el siguiente capítulo de esta tesis.

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CAPITULO 3. AISLAMIENTO Y CARACTERIZACION DE BACTERIAS

ÁCIDO LÁCTICAS, A PARTIR DE LOS PREPARADOS MICROBIANOS.

Introducción

Los lactobacilos son bacterias Gram positivas, anaeróbicas o aeróbicas facultativas, que

aparecen en grandes cantidades en la mayor parte del tracto gastrointestinal de aves y

mamíferos. Se ubican generalmente en lugares donde hay gran variedad de sustancias

ricas en carbohidratos disponibles (Jaramillo et al. 2010).

Del tubo digestivo de terneros criados en condiciones artificiales se aislaron en mayores

cantidades Pediococcus acidilactis, Lactobacillus farciminis, Lactobacillus reuteri,

Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Lactobacillus salivarius y Lactobacillus

casei. Con excepción de L. farciminis, estos microorganismos se reportaron en otras

especies animales (Rosmini et al. 2004).

A partir de la identificación bioquímica fue posible identificar en la leche de oveja

guirra las especies Lactobacillus acidophilus, L. brevis, L. delbrueckii lactis, L.

delbrueckii delbrueckii, L. paracasei paracasei, L. pentosus, L. plantarum, L.

rhamnosus, Lactococcus lactis subsp lactis, Lactococcus raffinolactis, Leuconostoc

mesenteroides mesenteroides y Pediococcus pentosaceus (Amorocho 2011).

Se aislaron, caracterizaron e identificaron, por primera vez desde plantas de maíz,

alfalfa, trébol y otras, del Tibet que crecen a -10° C, 140 cepas de BAL que pueden ser

útiles para desarrollar inoculantes para ensilajes en esas latitudes y bajas temperaturas

(Pang et al. 2012).

En un estudio en suero de leche costeño, que corresponde a una fermentación

espontánea de leche en calabazos (fruto seco de Lagenaria vigalis), por acción de

bacterias ácido lácticas (BAL) y otros microorganismos, se aislaron siete cepas con

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características probióticas según clasificación API® 50 CHL fueron: Enterococcus

durans 381, E. faecium 02, Lactobacillus fermentum, L. fermentum 72, L. fermentum 1-

1, L. fermentum 75 y L. rhamnosus 73 (Cueto-Vigil et al. 2010).

La búsqueda de microorganismos promisorios con actividad ácido láctica, ocupa a

muchos investigadores, dado el interés que generan los resultados positivos al ser

utilizados como inóculos en múltiples procesos de fermentación, es de especial

importancia aislar, caracterizar y evaluar cepas bacterianas autóctonas, con información

genética para trabajar y adaptarse a sustratos nativos y abundantes en el medio. Estas

cepas forman parte de diversos nichos ecológicos en la naturaleza y están disponibles

para ser estudiados y aprovechados. Por lo expuesto, este capítulo trata sobre el

aislamiento y caracterización de cepas bacterianas a partir de preparados microbianos

elaborados a base de residuos agroindustriales y diseñados como inoculantes biológicos

del ensilaje de residuos agrícolas post cosecha.

Objetivo

2. Aislar cepas de bacterias ácido-lácticas (BAL) a partir de los preparados

microbianos y caracterizarlas a nivel de género y especie.

3.1 Experimento 2. Aislamiento y caracterización de bacterias ácido-lácticas

(BAL), a partir de los preparados microbianos.

3.1.1 Materiales y métodos

3.1.1.1 Recolección y procesamiento de las muestras

Se homogenizó el preparado microbiano y se tomó una muestra de 500 mL, de cada una

de las tres réplicas de los cinco tratamientos del experimento 1. Se utilizaron frascos

estériles de vidrio ámbar, con tapa rosca, se identificaron y se llevaron al laboratorio.

Estos frascos se colocaron en un agitador orbital durante 5 minutos a 100 rpm, para

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lograr una completa homogenización y distribución uniforme de los microorganismos

en el medio, de aquí se tomó 3 sub muestras de 10 mL de cada frasco.

3.1.1.2 Aislamiento y caracterización de las cepas

Las muestras de los preparados microbianos (10 mL) se diluyeron en 90 mL de agua de

peptona al 1 % (dilución 10-1

) y se homogenizaron en el agitador orbital, durante 5

minutos a 100 rpm. A continuación, se hicieron diluciones sucesivas 10-5

y 10-6

en agua

con tween 80 (4%), se agitaron en auto vortex por 1 min y se sembraron en agar MRS

(Man, Rogosa y Sharpe), según Rogosa (1951). Las placas fueron incubadas a 37ºC

durante 72 h bajo condiciones anaerobias (AnaeroGen) según Oxoid (1990). Las cepas

ácido lácticas fueron identificadas fenotípicamente como cocos, coco-bacilos y bacilos

Gram-positivos no esporulados, catalasa y oxidasas negativas. El metabolismo de los

carbohidratos se estudió con el sistema API-50 CHL (BioMérieux, Francia), según las

instrucciones del fabricante (Figura 12), cada cepa seleccionada proveniente del agar

MRS se inoculó en medio 50CH a una concentración de McFarland 2 (Anexo 1). Se

llenó cada pocillo de la galería y se selló con vaselina para crear anaerobiosis, se

incubaron a 37ºC por 48 h. El cambio de color del pocillo indica la formación de ácidos

que disminuyen el pH, (figura 12).

Los perfiles obtenidos en la fermentación de carbohidratos, se registraron en la base de

datos APILAB Plus version 3.3.3 (bioMérieux, Marcy l´Etoile, Francia), y se obtuvo la

identificación a nivel de género y especie de cada cepa. Se utilizaron como cepas de

referencia a Lactobacillus casei ATCC 393, Lactobacillus salivarius ATCC 11741,

Enterococcus faecium ATCC 19434, y Pediococcus damnosus ATCC 25249. Los

cultivos puros de bacterias ácido lácticas se conservaron en tubos con agar MRS en

refrigeración (5±2 ºC) y en caldo MRS con la adición del 15 % (v/v) de glicerol en

congelación a -80 ºC.

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Figura 12. Esquema de trabajo con el sistema API 50 CHL y muestra de una tira

que indica el viraje de color en los pocillos, provocado por la fermentación que

efectuó la cepa sobre los carbohidratos.

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3.2 Resultados y discusión

Se aislaron un total de 39 cepas BAL (tabla 15), de las cuales 4 fueron del preparado

microbiano sin inoculante, lo cual representó el 10,26 % del total de cepas aisladas, 12

fueron aisladas del preparado microbiano a base de suero fresco de leche, esto significó

el 30,77% del total, 7 cepas fueron aisladas del preparado microbiano a base de estiércol

fresco de bovino, lo que representó el 17,95 %, 10 cepas correspondieron al preparado

mixto de suero fresco de leche y estiércol bovino, esto fue el 25,64 % del total y por

último se aislaron 6 cepas a partir del preparado microbiano a base de contenido

ruminal, con el 15,38 % del total.

Actualmente se dispone de muchos medios de cultivo para el aislamiento y

diferenciación de las bacterias lácticas aunque solo a algunos de ellos se les considera

selectivos, entre ellos está MRS para Lactobocillus spp. (Beldarraín et al. 2011). Este

medio de cultivo permitió un buen crecimiento de todas las especies de BAL en este

estudio, lo cual demuestra su utilidad en trabajos de investigación de este tipo.

Una vez cultivados los microorganismos es necesario observar su fenotipo, es decir sus

características físicamente visibles y medibles en un laboratorio, estos métodos

fenotípicos, a pesar de que por sí solos resultan en ocasiones insuficientes para la

correcta identificación de las especies, siguen en vigor y han sido ampliamente

utilizados para la identificación de diferentes grupos de bacterias (Ruíz 2010).

La insuficiencia de la metodología de caracterización basada en el fenotipo se debe

principalmente a la inestabilidad de las características fenotípicas de las BAL, lo cual

puede estar relacionado con la presencia de plásmidos, fenómeno que obstaculiza estas

pruebas en su taxonomía (Pot y Tsakalidou 2009).

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Tabla 15. Número y proporción de cepas de bacterias ácido lácticas, aisladas y

caracterizadas de los preparados microbianos

Preparado

microbiano

Numero de

cepas BAL

% del

total

Cepas aisladas % dentro del grupo

Sin Inoculante 4 10,26 Lactobacillus plantarum (2)

Lactobacillus brevis (1)

Lactococcus lactis (1)

50

25

25

A base de suero

fresco de leche

12 30,77 Lactobacillus rhamnosus (3)

Lactobacillus paracasei (2)

Lactobacillus acidophilus (2)

Lactobacillus casei (3)

Lactobacillus fermentum (2)

25

16,67

16,67

25

16,67

A base de estiércol bovino

7 17,95 Enterococcus faecium (3) Lactobacillus salivarius (2)

Lactobacillus plantarum (2)

42,86 28,57

28,57

A base suero

fresco de leche y

estiércol bovino

10 25,64 Lactobacillus casei (3)

Lactobacillus fermentum (1)

Lactobacillus plantarum (2)

Lactobacillus rhamnosus (1)

Lactobacillus acidophilus (2)

Lactobacillus paracasei (1)

30

10

20

10

20

10

A base de

contenido

ruminal

6 15,38 Lactobacillus vitulinus (2)

Lactobacillus ruminus (2)

Pediococcus damnosus (1)

Lactobacilus reuteri (1)

33,33

33,33

16,67

16,67

TOTAL 39 Cepas 100 %

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Se considera que las características fenotípicas son métodos clásicos de identificación

basados en las relaciones filogenéticas en función de similitudes entre una serie de

caracteres expresados por las cepas estudiadas. El estudio de estas propiedades tienen

gran validez predictiva y representan una pequeña parte de la información genética, en

donde su expresión, está condicionada por los factores ambientales. Este tipo de estudio

comprende la caracterización cultural, morfológica, fisiológica y bioquímica

(Amorocho 2011).

La caracterización bioquímica se basa en las respuestas del microorganismo a la

fermentación de azúcares, permite diferenciar entre especies de Lactobacillus (McLeod

et al. 2008). En las BAL la ruta más estudiada es la de la lactosa y la capacidad de

fermentación varía entre las diferentes especies lácticas (Hernández 2005).

Los sistemas comerciales que pueden ser usados para la caracterización bacteriana son

API 20 STREP, API 50 CHL, VITEK 2 COMPACT (bioMérieux, France), Diabts

(Rosco, Denmark), BIOLOG GP Micro Plate (BIOLOG Inc US), los cuales ofrecen

bases de datos para la identificación de microorganismos determinados (Pot y

Tsakalidou 2009).

Específicamente en el caso de las BAL, muchos autores emplean la técnica API 50

Biomeriux para la identificación bioquímica (Beldarraín et al. 2011). Por lo que es

habitual la identificación de BAL aisladas de diferentes matrices mediante este sistema

comercial (Ouoba et al. 2009; Todorov y Dicks, 2009; Avila et al. 2010).

Pese a ello, la identificación a nivel de cepa es importante cuando se caracterizan a

probióticos, porque los efectos beneficiosos que puedan tener estas bacterias sobre la

salud no se pueden atribuir de forma generalizada a un género o especie, sino que

dependen de la cepa (Amorocho 2011).

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También se ha buscado métodos de laboratorio más prácticos, eficaces, económicos y

útiles para la selección de cepas BAL promisorias que podrían actuar como inóculos

para ensilajes, así se reportó el desarrollo de un método basado en un medio con

extracto de pastos, en donde se inoculan primero las cepas a evaluar, si estas bajan

rápidamente el pH y limitan la producción de N-NH3, se evalúan en ensilaje real y los

resultados han sido similares y reproducibles, por lo que resulta un método útil en la

búsqueda de cepas BAL como inoculantes de ensilaje (Saarisalo et al. 2007).

La caracterización bacteriana desarrollada en este estudio, permitió que del preparado

microbiano sin ningún inoculante, se aislaran cuatro cepas de bacterias ácido lácticas,

dos de Lactobacillus plantarum, lo cual corresponde al 50 %, una de Lactobacillus

brevis y otra de Lactococcus lactis, cada una de éstas representan el 25 % del total del

grupo.

Estas cuatro cepas representan juntas en un mismo nicho ecológico, lo que se denomina,

un consorcio microbiano, el cual, es una asociación natural de dos o más poblaciones

microbianas, de diferentes especies, que actúan conjuntamente como una comunidad en

un sistema complejo, donde todos se benefician de las actividades de los demás. La

asociación refleja estilos de vida sinérgicos o sintróficos (que significa “comiendo

juntos”) en el que el crecimiento y el flujo cíclico de nutrientes se conduce más efectiva

y eficientemente que en poblaciones individuales (Ingraham e Ingraham 2007).

En cambio, en el preparado microbiano en base a suero fresco de leche, se aislaron y

caracterizaron 12 cepas de BAL, con predominio de Lactobacillus rhamnosus (tres

cepas) y Lactobacillus casei (tres cepas), es decir el 25 % de cada una de ellas, seguidas

de Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei y Lactobacillus fermentum (dos

cepas de cada especie bacteriana), lo que representó el 16,67 % cada cepa.

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Ha sido informado que Lactobacillus casei y Lactobacillus rhamnosus son bacterias de

fácil identificación por las características de las colonias y por su morfología observada

al microscopio mediante tinciones simples y Gram (Collado 2004).

En este preparado microbiano, a base de suero fresco de leche, existe mayor actividad

bacteriana, demostrada en la cantidad y variedad de cepas aisladas y caracterizadas, lo

cual se evidencia en los resultados de los compuestos obtenidos y sus cantidades

(Capítulo II), lo que ratifica lo expuesto por Ingraham e Ingraham (2007), quienes

sostienen que los cultivos bacterianos mixtos, pueden tener funciones complicadas que

poblaciones individuales no podrían; además, la vida en asociación puede generar

mayor resistencia a las fluctuaciones del ambiente y promover la estabilidad de los

miembros, en el tiempo. Estos rasgos distintivos dependen de dos características,

primero, los miembros de un consorcio se comunican el uno con el otro, ya sea por el

intercambio de sustancias o por señales moleculares, cada población detecta y responde

a la presencia de otras dentro del consorcio, al ejercer sobre ellas un control positivo o

negativo en su crecimiento o metabolismo, o en ambos; esta comunicación permite la

segunda característica importante, la división del trabajo, así la producción total de un

consorcio depende de la combinación de tareas desempeñadas por los constituyentes

individuales, es decir, por las poblaciones microbianas involucradas (Ingraham e

Ingraham 2007), otra importante característica de los consorcios es su capacidad para

cumplir funciones que requieren múltiples pasos.

En el preparado microbiano a base de estiércol bovino se aislaron 7 cepas de BAL, con

predominio de Enterococcus faecium con 3 cepas, lo cual equivale al 42,86 % del total

de cepas de este preparado, seguido de Lactobacillus plantarum y Lactobacillus

salivarius con dos cepas cada una, lo que representó el 28,57 % de cada cepa. Se

observa nuevamente, la presencia de un consorcio microbiano, lo cual tiene incidencia

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en los productos finales, puesto que funcionalmente, un consorcio microbiano supera la

suma de sus partes; sus miembros mantienen la compatibilidad metabólica y ecológica

siempre y cuando las transformaciones ambientales que se generan permitan que estos

coexistan cercanamente (Ingraham e Ingraham 2007).

En el preparado microbiano de suero fresco de leche y estiércol bovino se aislaron y

caracterizaron 10 cepas de BAL, con predominio de Lactobacillus casei (30 % del total

de cepas de este preparado), seguido de Lactobacillus plantarum y Lactobacillus

acidophilus (20 % de cada cepa) y por último una cepa de Lactobacillus fermentum,

Lactobacillus rhamnosus y Lactobacillus paracasei (10 % de cada una).

En el preparado microbiano con contenido ruminal, se aislaron y caracterizaron 6 cepas

de BAL, en donde dos correspondieron a Lactobacillus vitulinus y dos a Lactobacillus

ruminus, lo cual representó el 33,33 % de cada cepa con relación al total de cepas

aisladas en este preparado microbiano. Lactobacillus reuteri y Pediococcus damnosus

solo se aisló una cepa, esto equivale al 16,67 % de cada uno con relación al total. Tal

como se observa en la tabla 16, las especies de BAL aisladas y caracterizadas

corresponden en su mayoría al género Lactobacillus sp con 34 cepas que corresponden

al 87,18 %, lo cual determina la incidencia e importancia de este grupo en procesos de

fermentación ácido láctica, le sigue el género Enterococcus sp con 3 cepas, lo cual

equivale al 7,70 % de total, luego aparecen los géneros Lactococcus sp y Pediococcus

sp con una cepa en cada caso, lo cual representa el 2,56 % para cada género.

En todos los preparados microbianos desarrollados, se evidenció la presencia de

consorcios microbianos y no especies únicas de bacterias ácido lácticas, esto en adición

a los resultados obtenidos y reportados en el Capítulo II de la presente tesis, permite

concluir, que un cultivo mixto o consorcio de microorganismos, supera a los cultivos

puros de especies únicas, puesto que, son capaces de utilizar sustratos más complejos

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por su sinergismo y en reacciones sucesivas y complementarias, son más resistentes a

los antagonistas, generan mayor cantidad de productos y son más eficientes en la

conversión de sustratos. Por otro lado, se ha verificado la presencia de diferentes cepas

de BAL, las cuales se agrupan en homofermentativas o heterofermentativas, basado en

el producto final de su fermentación (Madigan et al. 2004). Las homofermentativas

como Lactococcus, Streptococcus, Pedicococcus, Vagococcus y algunos Lactobacillus,

poseen la enzima aldolasa y producen ácido láctico como producto principal de la

fermentación de la glucosa utilizando la vía de glucólisis (Embden-Meyerhof)

(Axelsson 1998). Por su parte, los géneros Leuconostoc, Oenococcus, Weisella,

Carnobacterium, Lactosphaera y algunos Lactobacillus son heterofermentativos y

convierten hexosas a pentosas por la vía 6-fosfogluconato-fosfocetolasa, por lo que

además de ácido láctico, generan otros productos como acetato, etanol y CO2 (Ramírez

et al. 2011). En cambio, las heterofermentativas facultativas tienen la capacidad de

utilizar ambas vías, siendo homofermentativo su metabolismo principal; si se modifican

algunas condiciones de cultivo, tales como: la concentración de glucosa, pH y la

restricción de nutrientes, se induce la vía 6-PG/PK causando la fermentación

heteroláctica (Axelsson 2004).

En esta investigación se identificaron cepas homofermentativas, heterofermentativas

obligadas y heterofermentativas facultativas, su distribución se observa en la tabla 17.

La diferencia de una vía a otra es la presencia o ausencia de la enzima aldolasa, enzima

clave en la glucólisis, las heterofermentativas al carecerla, producen solamente 1 mol de

ATP de la glucosa en lugar de 2 como lo hacen las homofermentativas (Mora y García

2007), esto generaría mayor temperatura en ensilajes con inoculación de BAL

homofermentativas, lo cual a su vez favorece un mejor ambiente para el crecimiento de

otros microorganismos y con ello el deterioro aeróbico más temprano del ensilado.

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Tabla 16. Distribución por género, de BAL aisladas desde preparados microbianos

a base de suero fresco de leche, estiércol bovino y contenido ruminal

Género bacteriano Número de cepas % del total

Lactobacillus sp 34 87,18

Lactococcus sp 1 2,56

Enterococcus sp 3 7,70

Pediococcus sp 1 2,56

Total 39 100

Tabla 17. Distribución de cepas BAL aisladas de preparados microbianos, según su

afinidad metabólica de fermentación

Tipo de metabolismo

(Madigan et al. 2004)

Número

de cepas

% del

total

Número de Cepas

Homofermentativa 22 56,41 Lactococcus lactis (1)

Lactobacillus rhamnosus (4)

Lactobacillus paracasei (3)

Lactobacillus acidophilus (4)

Enterococcus faecium (3)

Lactobacillus salivarius (2)

Lactobacillus vitulinus (2)

Lactobacillus ruminus (2)

Pediococcus damnosus (1)

Heterofermentativa

obligada

5 12,82 Lactobacillus brevis (1)

Lactobacillus fermentum (3)

Lactobacillus reuteri (1)

Heterofermentativa

facultativa

12 30,77 Lactobacillus plantarum (6)

Lactobacillus casei (6)

Total 39 100 39

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Las BAL se encuentran en ambientes naturales o nichos de microorganismos de donde

se pueden aislar, así Martín et al. (2008) reportaron el aislamiento de 350 cepas de

bacterias ácido lácticas (BAL), a partir de quesos frescos, las cuales fueron probadas en

contra de cuatro microorganismos patógenos, tres Gram+ (Listeria monocytogenes,

Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes) y un Gram- (Salmonella agona), las

cepas que mostraron capacidad antagónica, su efecto inhibidor fue: el pH y la

producción de ácidos orgánicos, aunque otras mostraron un efecto inhibidor diferente al

pH.

Las BAL poseen varios mecanismos antagónicos contra patógenos, se destacan la

producción de bacteriocinas, que son derivados del metabolismo, con función

antimicrobiana, de naturaleza peptídica, sintetizadas ribosomalmente y que afectan a

bacterias relacionadas con las que las producen. Las bacteriocinas han sido encontradas

en casi todas las especies bacterianas acido lácticas examinadas hasta la fecha, y aún

dentro de una especie podrían ser producidas diferentes tipos de bacteriocinas,

(Jaramillo et al. 2010).

Las cepas BAL de tipo probiótico que incluyan genes con resistencia a los antibióticos,

pudieran transferir estos, a patógenos intestinales (Mathur y Singh 2005). La obtención

de BAL útiles para ensilajes, debe considerar que las mejores cepas provienen de

sustratos semejantes y que la cepa debe probarse en condiciones ecológicas semejantes

a las anteriores a ser aislada (Rosmini et al. 2004).

En un estudio precedente se aisló cepas de BAL de ensilaje de caña de azúcar y se

evaluó su efecto al ser inoculadas en el mismo tipo de ensilaje, produjeron altas

concentraciones de ácido acético y propiónico, menor población de levaduras, bajo

contenido de etanol y ácido butírico, además de menores pérdidas de materia seca, las

mejores fueron Lactobacillus hilgardii UFLA SIL51 y SIL52, se recomienda su uso

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como cultivos iniciadores en ensilajes de caña de azúcar (Ávila et al. 2014). Cinco

cepas de Lactobacillus plantarum y una de Pediococcus acidilactici aisladas desde

heces intestinales de bovinos sanos, con resistencia a la acidez, a la bilis y a la

aerobiosis, tuvieron actividad inhibitoria contra E. coli O157 y F5. Estas BAL

normalmente se presentan en las plantas y que son utilizadas como inoculantes de

ensilajes, por lo que su identificación en este nuevo hábitat, resulta profilácticamente

promisorio (Rodríguez-Palacios et al. 2009).

Recientemente se aislaron dos nuevas cepas, la KCC-10 y la KCC-19 de Lactobacillus

plantarum, desde ensilaje de ray grass italiano, como promisorias productoras de mayor

cantidad de ácido láctico en ensilajes de ray grass italiano, maíz, cebada y paja de arroz,

además de ácido acético y ácido succínico. Su crecimiento rápido pasó de 2,4x105

UFC.g-1

en el día cero hasta 0,6 a 0,7 x109 UFC.g

-1 a los 5 días. El periodo de

estabilidad aeróbica se prolongó de 5 a 50 días. Estas dos cepas pueden ser usadas

como inoculantes apropiados para prolongar la estabilidad y la calidad de fermentación

del ensilaje (Valan et al 2014).

Con la aplicación de la ingeniería genética es posible diseñar y producir nuevas cepas

con características seleccionadas, recientemente se informó la producción de

Lactobacillus plantarum recombinante, mediante la clonación e inserción del gen ß-1,3-

Glucanasa proveniente de Cellulosimicrobium cellulans, con la finalidad de convertir

esta BAL en inoculante de ensilaje para mejorar estabilidad aeróbica, su temperatura y

pH óptimos son 40° C y 6, respectivamente (Özcan et al. 2013).

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CAPÍTULO 4. EVALUACIÓN DE ENSILAJES DE RESIDUOS DE

COSECHA, INOCULADOS CON PREPARADOS MICROBIANOS.

Introducción

La producción de ensilajes con inóculos bacterianos tanto elaborados en finca, como

comerciales, es practicada por muchos productores (Cubero et al. 2010), su elección

depende de varios factores relacionados con la tecnología disponible y escala a aplicar.

El tratamiento de ensilajes con inoculantes bacterianos mejora la digestibilidad, calidad

de fermentación y estabilidad aeróbica de varios forrajes (Ruíz et al. 2009).

Estudios con ensilaje de maíz (Nkosi et al. 2009) y ensilaje de papa (Nkosi et al. 2010;

Nkosi y Meeske 2010), mostraron que se produce una mejora de la estabilidad aeróbica

del ensilaje con la inoculación de lactobacilos, de igual manera la calidad de la

fermentación del ensilaje de papa se mejoró con la adición de suero de leche y melaza

(Nkosi y Meeske 2010).

La inoculación del ensilaje de maíz con Lactobacillus lactis y Lactobacillus buchneri

redujo la concentración de nitrógeno amoniacal, pero no afectó el pH. Lactobacillus

buchneri mejoró la estabilidad aeróbica. Tanto el consumo como la digestibilidad de la

materia seca, materia orgánica, proteína bruta y fibra, además de la retención de

nitrógeno, mejoraron con la inoculación (Nkosi et al. 2010).

Los inoculantes de BAL generalmente tienen efectos positivos en las características de

ensilajes de maíz, tales como disminución del pH, mayor producción de ácido láctico,

mayor digestibilidad de la MS, especialmente al usar cepas homofermentativas, y mayor

estabilidad aeróbica al usar heterofermentativas como Lactobacillus buchneri, que

producen más acetato para controlar levaduras y promueven mayor digestibilidad de la

FDN (Filya 2003).

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Es por ello que el uso de residuos agrícolas como sustratos, junto a la aplicación cada

vez más frecuente de la inoculación microbiana en el proceso de ensilaje, con el fin de

mejorar el proceso y ciertas características específicas, fue abordado en este capítulo, el

cual se diseñó para caracterizar siete residuos agrícolas pos cosecha y evaluar su

comportamiento como sustratos de ensilajes inoculados con preparados microbianos,

para obtener un producto ensilado apto para la alimentación de rumiantes.

Objetivos

1. Caracterizar siete residuos agrícolas pos cosecha, asociados en tres mezclas

diferentes entre ellos y rastrojo de maíz solo, para la producción de ensilajes

inoculados con preparados microbianos.

2. Seleccionar el mejor ensilaje producido con esta tecnología, en base a sus

características fermentativas, bromatológicas, microbianas, organolépticas, de

digestibilidad y costo, para alimentación de vacas lecheras.

4.2 Materiales y métodos

4.1.1 Selección, recolección y caracterización de los residuos agrícolas pos

cosecha

Se seleccionaron siete residuos agrícolas pos cosecha, generados en la zona central del

país, que involucra las provincias de Chimborazo, Bolívar, Cotopaxi y Tungurahua, en

base a: disponibilidad, bajo costo, facilidad de transporte, características de su

composición química, fácil adaptación al proceso de ensilaje (picado, compactado),

experiencia empírica en su uso como alimento animal, por parte de los productores,

estos fueron, rastrojos de: maíz (Zea mays), fréjol (Phaseolus vulgaris), arveja (Pisum

sativum), trigo (Triticum aestivum) y cebada (Hordeum vulgare), cabezuelas o pellas de

brócoli (Brassica oleracea var Italica) y planta entera de pasto avena (Avena sativa). El

procedimiento para su recolección fue el siguiente:

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El rastrojo de trigo, cebada y avena, corresponde a los tallos y restos de espigas de las

plantas maduras que se recolectaron en sacos de yute posterior a la trilla mecánica.

El rastrojo de maíz, incluye toda la planta madura, excepto la raíz y la mazorca de

grano, se recolectó cortando las plantas con machete a una altura de 15 cm desde el

suelo y atando en porciones o cargas de 40 cañas aproximadamente.

El rastrojo de arveja y fréjol, corresponde a plantas enteras fisiológicamente maduras,

incluyen la raíz y las vainas sin grano, se recolectó en sacos de yute luego de la trilla

manual por golpe en un piso de cemento.

El brócoli, corresponde a pellas o cabezuelas de la planta, en buen estado, color verde

oscuro y con pocas hojas de la planta, corresponden al material de rechazo del proceso

de selección para exportación, se recolectaron en cubetas plásticas.

En la tabla 18, se observa la composición química de los residuos utilizados, en la

misma que se determinó MS, PB, FC, EE, C, MO, y ELN según AOAC (1995).

4.1.2 Procedimiento para el pre ensilaje

Los residuos agrícolas se sometieron al siguiente proceso:

1. Se extendieron en una plataforma limpia de cemento bajo sombra

2. Se eliminaron elementos extraños y visibles a simple vista

3. Con rastrillos se sacudieron y voltearon por tres veces para eliminar el barro

4. Se expusieron a un oreo bajo sombra (16 ˚C) durante 24 horas

5. Se picaron en máquina eléctrica marca Cremasco Ec Mini, con un tamaño de

partícula de 3 a 5 cm

6. El material picado se recolectó en recipientes plásticos (tinas), por separado y se

cubrió con material de plástico negro, hasta su utilización en el ensilaje, proceso que

inició 2 horas después del picado.

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En cambio, las cabezuelas de brócoli, se picaron con machete en trozos de 3-5 cm, una

hora antes de iniciar el ensilaje.

4.1.3 Mezclas de residuos agrícolas utilizadas para el ensilaje

Como se observa en la tabla 19, se establecieron tres mezclas equitativas (50 % : 50 %)

de dos residuos agrícolas cada una y el rastrojo de maíz solo, en base a criterios de

estacionalidad, disponiblidad y cercanía de un residual con otro, para el proceso de

ensilaje posterior. Para cumplir con los objetivos se ejecutó el experimento 3.

4.1.4 Experimento 3: Caracterización y evaluación de siete residuos agrícolas

post cosecha de: maíz, frejol, arveja, trigo, cebada, avena y brócoli, en la obtención

de ensilajes inoculados con preparados microbianos.

Se plantearon 12 tratamientos con un arreglo factorial 4x3, en donde el factor A es la

mezcla de residuos agrícolas (4) y el factor B es el tipo de preparado microbiano (3),

con 3 repeticiones cada uno, cada repetición fue una funda de ensilaje de 10 kg de peso:

T1 Maíz, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (MAS)

T2 Maíz, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (ME)

T3 Maíz, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (MM)

T4 Fréjol + arveja, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (FAS)

T5 Fréjol + arveja, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (FAE)

T6 Fréjol + arveja, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (FAM)

T7 Trigo + cebada, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (TCS)

T8 Trigo + cebada, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (TCE)

T9 Trigo + cebada, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (TCM)

T10 Brócoli + avena, con inoculante bacteriano a base de suero fresco de leche (BAS)

T11 Brócoli + avena, con inoculante bacteriano a base de estiércol bovino (BAE)

T12 Brócoli + avena, con inoculante bacteriano a base de suero + estiércol (BAM)

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Tabla 18. Composición química (en base seca) de los residuos agrícolas utilizados

en la producción de ensilajes inoculados con preparados microbianos

Componente (%)

Residual

Materia

Seca

Proteína

bruta

Fibra

cruda

Extracto

etéreo

Cenizas ELN

Materia

orgánica

Rastrojo maíz 75,8 (6,5) 7,5 (1,6) 38,5 (3,4) 1,55 (0,20) 11,95 (1,2) 40,5 (2,8) 88,05 (2,4)

Rastrojo cebada 75,4 (6,8) 4,9 (0,7) 39,4 (4,1) 1,78 (0,22) 12,60 (1,1) 41,32 (2,9) 87,40 (2,2)

Rastrojo trigo 74,3 (7,3) 5,2 (0,8) 39,2 (3,8) 1,65 (0,18) 12,10 (0,9) 41,85 (2,6) 87,90 (1,8)

Rastrojo fréjol 74,2 (5,3) 10,8 (1,0) 36,8 (3,9) 1,9 (0,28) 11,75 (0,8) 38,75 (2,6) 88,25 (1,6)

Rastrojo arveja 73,8 (6,1) 11,1 (1,2) 35,7 (2,8) 1,72 (0,30) 11,90 (0,9) 39,58 (2,2) 88,10 (1,8)

Rastrojo avena 68,7 (5,5) 9,3 (1,1) 34,4 (2,7) 1,98 (0,25) 12,82 (0,7) 41,50 (2,4) 87,18 (1,4)

Cabezuela brócoli 14,3 (2,1) 23,0 (2,2) 24,9 (1,8) 1,78 (0,27) 11,90 (1,4) 38,42 (1,9) 88,10 (2,8)

( ): Valores entre paréntesis corresponde a la desviación estándar

Tabla 19. Mezclas equitativas de residuos pos cosecha para ensilajes inoculados

No. Residuos agrícolas Razón de la mezcla

1 Rastrojo de maíz Residual abundante y con buenas características para

ensilaje

2 Ratrojos: fréjol +

arveja

Dos leguminosas que generalmente se cultivan en áreas

cercanas y por estacionalidad

3 Pajas: trigo + cebada Dos cereales que se cultivan en áreas contiguas de terreno

y por estacionalidad

4 Brócoli + paja de

avena

Se cultivan en la misma finca, el brócoli tiene alta

humedad y proteína, la avena aporta fibra

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4.1.5 Preparación del ensilaje

Las mezclas equitativas de residuos pos cosecha fueron sometidos a fermentación en

estado sólido (FES), mediante ensilaje en fundas de polietileno de color negro, de 50x70

cm, con capacidad para 10 Kg cada una. Para esto:

1. Se preparó una solución de melaza con el 2 % de urea, bien disuelta y homogenizada,

de esta solución se añadió a cada preparado microbiano un 10 % con relación a su

volumen, se homogenizó y se midió las cantidades a utilizar en cada tratamiento.

2. Se ensiló, mezclando manualmente en tinas plásticas los residuos agrícolas picados

en trozos de 3-5 cm, en proporción 3 Kg de residuos agrícolas más 1 L de preparado

microbiano, según cada tratamiento. Estas mezclas bien homogenizadas se colocaron

en triple funda, se extrajo el oxígeno mediante presión manual externa y se sellaron

herméticamente con cinta adhesiva, se identificaron y colocaron en una estantería de

madera ubicada dentro del laboratorio en condiciones de sombra.

La fermentación duró 25 días, tiempo que fue determinado en el trabajo de

investigación previo de Díaz (2002).

4.1.6 Toma de muestras y análisis de laboratorio

Concluido el proceso de fermentación, se abrió cada silo y se tomaron 5 muestras de

500 g de cada tratamiento, introduciendo la mano en 5 diferentes direcciones del

material ensilado y recolectando las muestras por separado cada vez, en frascos de

vidrio color ámbar con tapa rosca, se refrigeraron a 5±2 ˚C, e iniciaron los análisis de

laboratorio para determinar:

1) Componentes bromatológicos: MS, PB, FB, EE, C, MO, y ELN, según AOAC

(1995).

2) FDN y FDA, según Van Soest et al. (1991).

3) Digestibilidad In vitro de los nutrientes, según Goering y Van Soest (1970).

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4) Características organolépticas: color, olor y textura, según Gross (1969).

5) Cuantificación de microorganismos: hongos filamentosos, levaduras, bacterias

aerobias mesófilas y bacterias coliformes, según Petrifilm 3M (2005). Las bacterias

ácido lácticas en agar MRS.

6) Indicadores fermentativos: pH, con un potenciómetro digital pH tester 1, ácidos

láctico, acético, butírico y Nitrógeno amoniacal, según AOAC (1995).

7) Costo de producción del ensilado expresado en USD.kg-1

, mediante matriz de Excel.

4.1.7 Análisis estadístico

Se realizó análisis de varianza según diseño completamente aleatorizado, con un arreglo

factorial 4x3 (factor A: mezcla de residuos agrícolas y factor B: tipo de preparado

microbiano), además se aplicó la dócima de Duncan (P<0,05).

4.2 Resultados y discusión

4.2.1 Indicadores de composición química

En la tabla 20, referente a la composición química de los ensilajes, se observa que el

contenido de MS difiere estadísticamente (P<0,001) entre tratamientos, con un mayor

valor para el ensilaje fréjol-arveja-estiércol (FAE) con un 35,68 %, y el menor valor

para el ensilaje brócoli-avena-suero (BAS) con 15,8 %. Las diferencias estadísticas son

intra tratamientos en el caso del ensilaje de brócoli-avena, no así para los demás, donde

no hay diferencia entre al menos dos de los tres inoculantes utilizados.

Lo citado refleja que el contenido de MS del residual antes de ensilar influye sobre su

contenido al final del proceso. Los rastrojos secos de cereales como el trigo, cebada y

maíz, y de leguminosas como el fréjol y arveja, poseen mayor contenido de MS que el

brócoli principalmente, cuya composición es mayormente húmeda. Según Harrison y

Fransen (1991), existen pérdidas de materia seca en efluentes del silo cuando el

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Tabla 20. Indicadores químicos (en %) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas de

cosecha, inoculados con preparados microbianos.

Indicadores Residuo

PM

Maíz Frejol+

arveja

Trigo+

cebada

Brocoli+

avena

EE(±)

Signif.

Materia Seca

Suero 21,59 d 30,47

f 34,63

h 15,80

a

0,13

P<0,001 Estiércol 24,15

e 31,36

g 35,68

i 18,37

c

Mixto 21,71 d 30,74

f 35,33

i 17,26

b

Fibra Cruda

(base seca)

Suero 30,32 f 32,73

h 33,69

i 26,30

a

0,08

P<0,001 Estiércol 28,23

c 29,21

d 34,58

k 28,19

c

Mixto 29,54 e 31,28

g 34,08

j 27,26

b

Extracto Etéreo

(base seca)

Suero 1,84 fg

1,26 c 1,75

ef 1,91

fg

0,06

P<0,001 Estiércol 0,97

a 1,13

abc 1,46

d 1,84

fg

Mixto 1,07 ab

1,16 bc

1,64 e 1,96

g

Materia

Orgánica (base

seca)

Suero 88,22 k 87,54

h 86,84

g 86,09

c

0,02

P<0,001 Estiércol 86,69

f 88,55

l 86,16

d 85,42

a

Mixto 87,68 i 87,86

j 86,33

e 85,78

b

Cenizas (base

seca)

Suero 11,78 b 12,46

e 13,16

f 13,91

j 0,0157

P<0,001 Estiércol 13,31 g 11,45

a 13,84

i 14,58

l

Mixto 12,32 d 12,14

c 13,67

h 14,22

k

ELN

(base seca)

Suero 39,58 cd

39,88 d 39,71

cd 38,52

b

0,15

P<0,001 Estiércol 43,25

g 46,09

h 39,54

cd 37,81

a

Mixto 41,91 e 42,76

f 39,37

c 38,11

ab

FDA

Suero 29,15 c 34,74

g 36,06

j 25,45

a

0,01

P<0,001 Estiércol 31,14

f 35,46

i 37,54

l 29,54

d

Mixto 30,74 e 35,04

h 37,13

k 27,06

b

a,b,c,d,e …l: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

PM: preparado microbiano

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contenido de MS del ensilaje es menor al 25 %, éstas disminuyen de 7,2 a 1,6 y 0,4 %

del ensilaje de gramíneas con 15, 20 y 25 % de MS respectivamente.

Por otro lado, Wattiaux (2009) reportó que usualmente un ensilaje con mayor cantidad

de MS es más palatable en parte, debido a su bajo contenido de ácido láctico, así, vacas

de 500 kg ingieren 1 kg adicional de ensilaje por cada 5 % de incremento en MS por

encima de 20 %. Estos resultados indican que los ensilajes obtenidos con rastrojos,

poseen valores más adecuados para materia seca que el de brócoli y avena.

El contenido de proteína bruta en ensilajes a base de mezclas de residuos agrícolas

(figura 13) expresó diferencias estadísticas (P<0,001) tanto entre tratamientos, como

entre inoculantes dentro de cada tratamiento, el mayor valor correspondió para el

ensilaje brócoli-avena-suero (BAS), seguido de los ensilajes del mismo tratamiento

pero, con inoculante mixto (BAM), y con inoculante de estiércol bovino (BAE).

Los ensilajes de rastrojos tuvieron un rango de proteína del 10,59 % para trigo-cebada-

estiércol (TCE), que corresponde al valor más bajo obtenido para proteína, hasta 16,48

% para el tratamiento maíz-suero (MAS).

El incremento de proteína en el ensilaje es notable en todos los tratamientos, así en el

maíz-suero (MAS) sube en 9 percentiles, en el tratamiento maíz-estiércol (ME) se

obtiene un incremento de 6,73 percentiles y para el tratamiento maíz-mixto (MM) de 9

percentiles.

De igual manera en los tratamientos de trigo-cebada, se logró un incremento promedio

de 6,12 percentiles, al subir el contenido de proteína a un promedio de 11,17 %, al

tomar en cuenta los tres inoculantes evaluados, este comportamiento se repite en los

demás tratamientos pero con menor intensidad, así en el tratamiento de fréjol y arveja,

se logra un incremento promedio mínimo de 1,8 percentiles en el ensilaje como valor

promedio de los tres inoculantes, y en el tratamiento de brócoli-avena un incremento de

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la proteína de 2,32 percentiles, al subir de 16,15 % como valor promedio en los residuos

agrícolas a 18,47 % como valor promedio en los ensilajes de los tres inoculantes. Este

incremento de proteína se basa en la producción de proteína microbiana expresada tanto

como metabolitos extracelulares de las BAL y otros microorganismos presentes en el

proceso, como en la síntesis de la misma célula bacteriana, que al final es parte del

producto generado y aporta con proteína al resultado final.

Se evidencia que los sustratos evaluados son adecuados para el crecimiento de las cepas

BAL presentes en los preparados microbianos.

En otra investigación, Aguirre et al. (2010) al estudiar el comportamiento de dos

presentaciones de la caña de azúcar (entera y residuos) bajo tres procesos: físico

(molienda), biológico (fermentación) y químico (aditivos), encontraron una mejora en la

concentración de proteína la cual se incrementó de 2,6 a 13,2 % (10,6 percentiles) en los

residuos y de 1,5 a 10,9 % (9,4 percentiles) en la caña entera.

Con relación al contenido de fibra cruda en los ensilajes de residuos agrícolas, se

determinaron diferencias estadísticas (P<0,001) entre los tratamientos, a excepción del

tratamiento ME el cual con un valor de 28,23 % de fibra no difiere estadísticamente con

el tratamiento brócoli-avena-estiércol (BAE) con un valor de 28,19 %. El valor más

alto para la fibra se obtuvo en el tratamiento trigo-cebada-estiércol (TCE) con 34,58 %

y el menor valor le corresponde al tratamiento BAS con 26,3 %.

Dentro de cada tratamiento, al evaluar el efecto de los inoculantes, se observa que

existen diferencias estadísticas entre ellos sobre el indicador fibra, donde existe mayor

efecto del estiércol para degradar la fibra en los tratamientos con maíz y con fréjol-

arveja, no así en los de trigo-cebada y brócoli-avena, donde el mayor efecto para

degradar la fibra lo ejerce el inoculante suero fresco de leche. Efecto atribuido a la

acción del ácido láctico y los AGCC generados por microrganismos de los incolulates

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que acidifican el medio e hidrolizan la fibra con liberación de carbohidratos

fermentescibles.

Los valores encontrados para las porciones de fibra estudiadas, FDN (figura 14) y FDA,

en ensilajes de residuos agrícolas, difieren estadísticamente (P<0,001) entre todos los

tratamientos y entre los inoculantes dentro de cada tratamiento, lo cual significa que

hubo un efecto de éstos sobre el indicador. El mayor efecto sobre FDN y FDA, se

detecta con el inoculante suero fresco de leche en todos los tratamientos, esto se debe al

efecto del ácido láctico y AGCC generados por los microorganismos contenidos en este

preparado microbiano, el cual posee una flora mixta formada por BAL homo y hetero

fermentativas, lo cual le confiere características promisorias para acidificar e hidrolizar

la fibra y favorecer posiblemente una mejor digestibilidad del sustrato tratado. Así lo

manifiestan Ozkose et al. (2009), quienes encontraron reducción en las fracciones de

fibra de paja de trigo ensilado con inoculación de Lactobacillus lactis en comparación

con el control. Además, las fracciones de fibra (FDN y FDA) del ensilaje se redujeron

con la inoculación. Al igual que en otros estudios, en donde se informa que el contenido

de fibra se reduce con la inoculación (Keady y Steen 1994; Ozkose et al. 2009), citados

por Nkosi (2009) y Nikkhah et al. (2011).

Los valores de FDN oscilan desde 48,36 % en el tratamiento BASL hasta 64,35 % para

el tratamiento TCEB, lo cual demuestra la diferencia en contenido de fibra de los

residuos agrícolas, tendencia que se mantiene en los ensilajes de estos. Este

comportamiento, se repite en los mismos tratamientos para FDA, con valores que van

desde 25,45 hasta 37,54 %.

En el ensilaje de pencas de nopal con adición de pollinaza, se observó una disminución

de FDN y FDA, mejoraron la DIVMS, EM y PC, por efecto de los microorganismos de

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Figura 13. Contenido de proteína de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos

Figura 14. Fibra detergente neutro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos

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las excretas de pollo utilizadas, no se tuvo los mismos resultados al utilizar estiércol

bovino como aditivo biológico del mismo ensilaje (Alejos 2013).

Para el contenido de extracto etéreo en ensilajes de residuos agrícolas, pese a que se

encontraron diferencias estadísticas (P<0,001) entre ciertos tratamientos, no se distingue

una tendencia clara y uniforme que exprese un real efecto de algún sustrato e inoculante

sobre este indicador, con valores que concuerdan más bien con los originales de los

residuos agrícolas, con poca alteración, así el promedio para los tratamientos con maíz

fue de 1,29 % en comparación con el valor del residual original de 1,55 %, igual

comparación se efectúa con los tratamientos con arveja-fréjol (1,18 % vs 1,81 %), trigo-

cebada (1,62 % vs 1,72 %) y para brócoli-avena (1,9 % vs 1,88 %).

Sobre el contenido de cenizas de ensilajes de residuos agrícolas, hubo diferencias

estadísticas (P<0,001) entre tratamientos y entre inoculantes dentro de cada tratamiento,

lo cual tiene relación con el contenido original de cenizas de los residuos agrícolas

utilizados y de la melaza incluida, ya que se reportó en ensilaje de maíz con melaza, un

aumento de la concentración de cenizas (Kim et al. 2014), en general este componente

sufre pocas variaciones en los procesos de fermentación en estado sólido. El mayor

contenido de cenizas lo tuvo BAEB con 14,58 % y el menor valor correspondió a FAEB

con 11,45 %. Por tener relación directa con el valor de materia orgánica, el

comportamiento de ésta, es similar.

Para el indicador Extracto libre de nitrógeno (ELN), se observó que los valores más

altos correspondieron a los tratamientos de rastrojo de fréjol y arveja y sus tres

inoculantes, con 46,09 % para FAEB, 42,76 % para FAM y 39,88 % para FAS, en

contraste los menores valores correspondieron para los tratamientos a base de brócoli y

avena y sus tres inoculantes, tal como se observó en la tabla 20.

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Se determinaron diferencias estadísticas (P<0,001) para los valores de la digestibilidad

in vitro (figura 15) entre el tratamiento MAS cuyo valor fue el más alto con 63,07 %

con los demás tratamientos, y con los otros dos inoculantes del mismo residual, en

cambio no hubo diferencia estadística entre los tres inoculantes del tratamiento fréjol-

arveja, así como entre los inoculantes del tratamiento trigo-cebada. El menor valor para

la digestibilidad correspondió al tratamiento FAE con 47,66 %.

4.2.4 Indicadores fermentativos

Generalmente, el pH es una de las más sencillas y rápidas formas de evaluación de la

calidad del ensilaje (Babayemi 2009). Los valores de este indicador (figura 16),

fluctuaron entre 4,08 y 4,98, siendo el menor valor para el ensilaje MAS y el mayor

para el ensilaje TCE, se determinó diferencias estadísticas (P<0,001) entre el

tratamiento MAS con los demás tratamientos, los restantes no difirieron entre sí y se

agruparon con resultados similares, así el mayor grupo de tratamientos sin diferencia

estadística fueron MM, FAE, FAM, TCS, TCM y BAE, cuyos valores de pH se

ubicaron en un rango de 4,54 hasta 4,6.

El pH de los tratamientos MAS, FAS, TCS y TCM es considerado ideal según el

contenido de MS, los demás tratamientos se ubican con valores muy cercanos a los

ideales. Sin embargo, valores menores son mejores para garantizar ausencia de

patógenos, lo cual en este estudio se demostró mediante el análisis de coliformes, con

valores nulos para este tipo de microorganismos, en todos los tratamientos. Igual que en

este estudio, en otra investigación se demuestra que la inoculación redujo el pH del

ensilaje de sorgo dulce en comparación con el control, lo cual concuerda con estudios

previos (Nkosi et al. 2009.) que informaron reducción del pH en el ensilaje de maíz

inoculado en comparación con el control.

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Figura 15. Digestibilidad In vitro (%) de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos.

Figura 16. Comportamiento del pH, en cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos

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Los valores para ácido láctico se observan en las figuras 17 y 18. Se evidencia una

relación directa entre el pH y el contenido de ácido láctico de los tratamientos, así el

MAS que tiene el menor valor de pH posee también la mayor proporción de ácido

láctico (65,75 %), lo que le permite diferir estadísticamente (P<0,001) en este indicador

con los demás tratamientos, de igual manera coincide el tratamiento TCE con el mayor

valor de pH y la menor proporción de ácido láctico (54,56 %). Además la melaza en

todos los tratamientos, es generadora de lactato a través del metabolismo microbiano

(Mûhlbach 2001).

De esta manera, el pH de todos los tratamientos se ubica en el rango adecuado para este

tipo de fermentación, cuyo valor debe ser mucho más bajo que el del producto original

(Meneses et al. 2007), citado por Ventura-Canseco et al. (2012). Sin embargo valores

menores son los más apropiados para garantizar ciertos parámetros de calidad como

ausencia de patógenos, lo cual se demostró en este estudio por la ausencia de coliformes

en todos los tratamientos.

El contenido de ácido butírico de ensilajes de residuos agrícolas (tabla 21) tuvo menor

concentración en el MAS con 4,17 %, el cual difiere estadísticamente (P<0,001) con los

demás tratamientos, se observó que el tratamiento TCE contiene mayor concentración

de éste ácido orgánico, con 6,87 %, lo cual disminuye la calidad del ensilaje, por un

posible enranciamiento y olor desagradable del producto. Si estos valores para ácido

butírico se calificaran con el sistema de Flieg (1938) reportado por Ojeda (1991)

obtendrían puntajes entre 15/50 y 10/50 puntos respectivamente.

El ácido acético en ensilajes de residuos agrícolas (tabla 21) generado por algunas BAL

heterofermentativas se determinó en un rango de 30,06 % para MAS que es el valor más

bajo, hasta 38,56 % como valor más elevado y que corresponde al tratamiento TCE,

tratamiento que tuvo además el pH más alto de todos, esto indica que este AGCC no

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Figura 17. Proporción de Ácido láctico (en % sobre los ácidos totales) de cuatro

ensilajes de residuos agrícolas, inoculados con preparados microbianos

Figura 18. Concentración de Ácido láctico (mg.g-1

) de cuatro ensilajes de residuos

agrícolas, inoculados con preparados microbianos

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Tabla 21. Indicadores fermentativos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas.

Indicador Residuo

PM

Maíz Frejol+

Arveja

Trigo+

Cebada

Brocoli+

Avena

EE(±)

Signif.

Nitrógeno

amoniacal

(% del N total)

Suero 3,46 a 5,66

c 5,35

b 7,05

g 0,01

P<0,001 Estiércol 8,92 k 7,23

h 6,86

f 9,45

l

Mixto 7,55 i 6,26

e 6,03

d 8,05

j

Ácido acético*

Suero 30,06 a

(5,70)

37,55 h

(7,90)

35,44 e

(7,10)

35,24 d

(6,90)

0,01

P<0,001 Estiércol 34,90

c

(6,30)

37,73 i

(6,90)

38,56 k

(7,10)

37,52 h

(6,80)

Mixto 33,23 b

(6,30)

38,44 j

(7,30)

35,93 f

(6,70)

36,80 g

(7,20)

Ácido butírico*

Suero 4,17 a

(0,80)

5,26 d

(1,10)

6,03 i

(1,20)

5,77 g

(1,10)

0,01

P<0,001 Estiércol 4,85

c

(0,90)

5,64 f

(1,00)

6,87 k

(1,30)

6,05 i

(1,10)

Mixto 4,36 b

(0,80)

5,54 e

(1,10)

6,57 j

(1,20)

5,96 h

(1,20)

a,b,c,d,e … l: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

*Datos de la primera fila en cada casillero de los ácidos, corresponde al % sobre los ácidos totales

*Datos de segunda fila ( ) en cada casillero de los ácidos, corresponde al contenido de estos, en mg.g-1

PM: preparado microbiano

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influye mayormente sobre él y más bien se lo relaciona con la estabilidad aeróbica pos

apertura del silo. Hubo diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos y entre

inoculantes dentro de cada tratamiento para este indicador.

Algunos trabajos reportan beneficios sobre la estabilidad aeróbica en ensilajes

inoculados, así, Filya et al. (2004) reportaron a Propionibacterium acidipropionici

como bacteria efectiva para proteger ensilajes de trigo, sorgo y maíz, ante el deterioro

aeróbico, lograron mayores concentraciones de ácido acético y propiónico,

disminuyeron el conteo de levaduras y la producción de CO2. De igual manera Filya

(2003) al utilizar Lactobacillus buchneri con L. plantarum, redujo la producción de N-

NH3, las pérdidas en la fermentación y logró mayor estabilidad aeróbica del ensilaje de

trigo, maíz y sorgo, con mayor generación de ácido acético e inhibición de levaduras, lo

cual sugiere que esta BAL heterofermentativa sola o junto a homofermentativas mejora

la estabilidad aeróbica del ensilaje. Además, Lima et al. (2010) al ensilar dos variedades

de sorgo más soya, con y sin melaza e inoculadas con Lactobacillus sp, obtuvieron

ensilajes de buena calidad, con menor cantidad de acetato y mayor de propionato.

En contraste, Xing et al. (2009) no reportaron ningún efecto de la inoculación sobre la

estabilidad aeróbica del ensilaje de sorgo dulce.

Con relación al contenido de nitrógeno amoniacal de los ensilajes (tabla 21) se

evidencian diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos y entre inoculantes

dentro de cada tratamiento, lo cual demuestra la influencia que tienen tanto el tipo de

sustrato como el tipo de preparado microbiano en la generación de este compuesto en el

ensilaje, se detectó que el valor más bajo corresponde al tratamiento MAS con 3,46 %,

valor adecuado para la calidad del ensilaje, seguido de TCS y de FAS. Los demás

valores superan el 6 % de concentración, llegando hasta 9,45 % en el tratamiento BAE,

calificado como el de menor calidad para este indicador.

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Los preparados microbianos utilizados en este trabajo, tienen cepas BAL homo y

heterofermentativas, a eso se debe la variación en los indicadores fermentativos, así lo

demostró Muck (2010), quien sostiene que cuando los forrajes se inoculan con BAL

homofermentativas antes del ensilado, el ensilaje resultante generalmente tiene un pH

más bajo y una mayor concentración de ácido láctico, concentraciones más bajas de

ácido acético, ácido butírico y NH3-N en comparación con los inoculantes BAL

heterofermentativas. De igual forma con homo fermentación, Contreras-Govea et al.

(2011) informaron que en ensilaje de alfalfa inoculado con Lactobacillus lactis, se

reduce el nitrógeno no proteico.

4.2.3 Indicadores microbiológicos

Como se observa en la figura 19, la mayor concentración de bacterias ácido lácticas

(BAL), en ensilajes de residuos agrícolas, correspondió al tratamiento MAS con

254x105 UFC.g

-1, el cual difiere estadísticamente (P<0,001) de los demás tratamientos,

y cuya carga microbiana explica la mayor concentración detectada de ácido láctico y el

menor valor del pH, por otro lado el preparado microbiano utilizado en este tratamiento

a base de suero fresco de leche, contiene varias cepas de Lactobacilos

homofermentativos, lo cual demuestra este tipo de comportamiento.

De igual manera se explica el comportamiento del tratamiento TCE cuya cantidad de

BAL se ubica en 161,6x105 UFC.g

-1, el cual posee la menor concentración de ácido

láctico y el valor de pH más alto entre todos los tratamientos, en este caso se utilizó

como inoculante el preparado microbiano a base de estiércol bovino, producto que

contuvo cepas de BAL heterofermentativas facultativas como Lactobacillus plantarum

y homofermentativas como Enterococcus faecium y Lactobacillus salivarius.

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La cuantificación de hongos filamentosos en ensilajes de residuos agrícolas (tabla 22)

demostró que el tratamiento con menor carga fue el MAS con 8,2x103 UPC.g

-1, el

mismo que difiere estadísticamente (P<0,001) de los demás tratamientos, le siguen los

otros dos tratamientos con el mismo sustrato (rastrojo de maíz) ME con 11,8 y MM con

12,6x103 UPC.g

-1, respectivamente. Al contrario el tratamiento con mayor población de

hongos fue el BAS con 17,6x103 UPC.g

-1, lo cual expresa peligro de deterioro aeróbico

al momento de apertura del silo, aunque podrían existir en ese ambiente hongos que

favorezcan la degradación de fibra, tal como lo cita Valiño (1999), quien comprobó que

el incremento en la población de hongos presentes en la microbiota del bagazo, una vez

que ha sido fermentado e incorporado los nutrientes necesarios para su crecimiento,

posibilitan la disminución de la fibra, al aumentar su valor nutritivo, esto valida su

utilización como biotransformadores de sustratos fibrosos con fines de empleo en la

alimentación animal.

En referencia a la cuantificación de levaduras en estos ensilajes (tabla 22) el tratamiento

con la menor carga fue TCE con 109,4x103 UPC.g

-1, y el de mayor carga fue TCS con

156,2x103 UPC.g

-1. Se determinó diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos.

Estos valores demuestran la amplia afinidad de las levaduras por los sustratos

evaluados. En otro estudio con el uso de inoculantes bacterianos que incluían bacterias

homofermentativas no tuvo buenos resultados en ensilaje de trigo; los ensilajes tratados

tendieron a deteriorarse más rápido que los ensilajes usados como control y a favorecer

el desarrollo de levaduras y mohos (Weinberg et al. 1999). Se sugirió que la producción

de AGCC, que inhibe el desarrollo de levaduras y mohos, era insuficiente. Al incluir

cepas especiales de ciertas bacterias este problema fue aliviado. Se ensayó con

Lactobacillus buchneri heterofermentativo en varios laboratorios de investigación y los

resultados fueron promisorios (Ashbell y Weinberg 2001).

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Figura 19. Cuantificación de BAL (1x105UFC.g

-1) en cuatro ensilajes de residuos

agrícolas, inoculados con preparados microbianos

Tabla 22. Indicadores microbiológicos de cuatro ensilajes de residuos agrícolas,

inoculados con preparados microbianos

Variables Residuo

PM

Maíz Frejol+

Arveja

Trigo+

Cebada

Brocoli+

Avena

EE(±)

Signif.

Aerobios

mesofilos

totales

(1x106 UFC.g

-1)

Suero 434,20 j 397,20

i 366,40

d 396,40

i

0,81

P<0,001 Estiércol 360,20

c 377,40

f 303,80

a 385,40

g

Mixto 360,00 c 375,00

e 319,60

b 392,80

h

Hongos

(1x103 UPC.g

-1)

Suero 8,20 a 13,80

c 14,00

c 17,60

g

0,41

P<0,001 Estiércol 12,60

b 16,60

efg 16,80

fg 16,00

def

Mixto 11,80 b 15,40

de 15,00

cd 15,40

de

Levaduras

(1x103 UPC.g

-1)

Suero 123,40 c 144,60

h 156,20

j 148,80

i

0,48

P<0,001 Estiércol 116,60

b 134,60

e 109,40

a 136,80

f

Mixto 116,40 b 126,60

d 135,20

e 141,00

g

a,b,c,d,e … j: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

PM: preparado microbiano

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Los resultados mostraron que Propionibacterium acidipropionici y la combinación de

éste con Lactobacillus plantarum no mejoraron la estabilidad aeróbica del ensilaje de

sorgo y de maíz con bajo contenido de materia seca, los cuales son proclives al deterioro

aeróbico (Filya et al. 2006). Sin embargo, los inoculantes que contienen Lactobacillus

buchneri han mejorado la estabilidad aeróbica de diferentes ensilajes (Driehuis et al.

2001; Weinberg et al. 2002;. Kleinschmidt et al. 2005; Nkosi y Meeske, 2010). Este

efecto se atribuye al efecto inhibidor de ácido acético producido por Lactobacillus

buchneri en el deterioro por hongos (Nkosi 2009).

Se ha demostrado en ensilaje de maíz que la adición de melaza incrementa el recuento

de levaduras (>105 UFC.g

-1) y esto ayuda al deterio pos apertura con aumento de

temperatura (Huisden et al. 2009). En ensilajes de maíz y trigo, el mayor deterioro

aeróbico post apertura del silo, entre 3 y 6 días de estudio, se dio a 30° C de temperatura

ambiental, con mayor proliferación de levaduras, hongos filamentosos, producción de

CO2 e incremento del pH, en comparación con los tratamientos expuestos a 10, 20 y 40°

C (Ashbell et al. 2002).

Estos valores demuestran la afinidad de las levaduras por los sustratos evaluados. En un

estudio se observó que el ensilaje de maíz con adición de inoculantes bacterianos

comerciales (Buchneri 500 y Pioneer 11C33 ) subió el lactato, disminuyeron las

levaduras, tuvo una fermentación más heteroláctica, por ende aumentó su estabilidad

(Huisden et al. 2009).

En relación a los resultados de los conteos de Bacterias aerobias totales, se observa el

valor más alto corresponde al tratamiento MAS con 434,2x106 UFC.g

-1 y el valor más

bajo fue para el tratamiento TCE con 303,8x106 UFC.g

-1, con diferencias estadísticas

entre todos los tratamientos (P<0,001). Esto demuestra que cada sustrato sirvió de base

para el crecimiento de un número diferente de microorganismos, influido por el

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preparado microbiano inoculado, esta carga bacteriana no tiene una funcionalidad

definida dentro del endilaje y puede ser beneficiosa o perjudicial, dependiendo de los

grupos bacterianos que la conforman, aunque en sentido general en ensilajes bien

elaborados se relaciona con efectos positivos y una mayor actividad biológica.

En todos los tratamientos se eliminaron los coliformes, dado que los análisis realizados

al final del proceso, es decir a la apertura del silo, demostraron resultados con cargas

nulas de este tipo de micoorganismo indicador de mala calidad higiénica de un ensilaje.

Al analizar en forma integral los resultados de los experimentos 3 y 4, se induce que el

pH bajo indica que el suero fresco de leche junto a la melaza (Ventura et al. 2012), las

sales minerales y el agua, actúan como un bioacelerante y estabilizador del proceso de

fermentación, mediante la proliferación a gran escala de bacterias acido lácticas homo y

heterofermentativas, estas producen ácidos orgánicos como el láctico y acético, que

logran descender el pH del medio (García et al. 2005), por tanto eliminar los patógenos

(Dallaire et al. 2006 y Piñeros et al. 2011), se mejora la digestibilidad del producto para

rumiantes como las vacas lecheras, finalmente los microorganismos se incorporaron en

forma de biomasa, con el aporte de proteína al producto final, demostrado por Brizuela

et al. (2007), al utilizar activadores microbianos en los procesos de transformación de

residuos agrícolas de la cosecha cañera hacia alimento para animales, en trabajos

similares de Veloz (2004), Ayavaca (1999) y Auquilla (2002), se obtuvieron resultados

semejantes con relación al descenso del pH, de igual manera lo demuestra Piñeros et al.

(2011), quienes necesitaron cuatro semanas para lograr la fermentación completa al

ensilar residuales de café, guayaba, morera, cítricos, plátano, arveja y frejol, junto al 3

% de melaza, corroborado por Sampaio et al. (2013) en ensilaje de pastos tropicales,

todo esto en un período de tiempo relativamente corto (25 d).

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Por otro lado se demuestra que esta tecnología mejora la calidad nutricional de residuos

agrícolas que como el rastrojo de maíz y otros aquí evaluados, han disminuido su valor

biológico como alimento para animales, de igual manera Saavedra et al. (2013), en un

estudio encontraron diferencias en la calidad nutricional del forraje de maíz, se observó

la pérdida de la calidad conforme avanza el estado fenológico del cultivo y la

recuperación en un grado aceptable del residuo de cosecha a través del proceso de

amonificación, el cual incrementó la proteína de 3,4 % a 6,85 %; redujo FDN de 86 % a

80,2 %; al igual que la FDA, de 62,3 % a 54,1 %; mientras que la DIVMS se

incrementó de 29 % a 43,3 % respecto al rastrojo de cosecha. Además estas tecnologías

tienen bajos costos, 0,10 USD.kg-1

, amonificando y 0,12 USD.kg-1

, ensilando con

inoculación de preparados microbianos; y son alternativa de alimentación de rumiantes

que puede ser considerada por los productores especialmente en épocas críticas.

4.2.4 Evaluación organoléptica de los ensilajes

Al evaluar tres características organolépticas de los ensilajes: color, olor y textura,

según Gross (1969) (figura 20) se determinó el valor más alto de 100 puntos en los tres

indicadores para el ensilaje MAS, al cual se le verificó un color original similar a su

material de partida, olor agradable a fruta madura y textura adecuada, lo cual, según

Kung y Shaver (2002), es propio de un buen ensilaje, seguido por los tratamientos MM,

TCS, TCM con 90 puntos en los tres aspectos, el tratamiento que obtuvo el menor

puntaje fue el ensilaje BAE con 85 puntos para olor y textura, y 80 puntos para color.

Todos los tratamiento superaron valores de 80 puntos en las tres características

evaluadas, y se califican como de buena y excelente calidad (Gross 1969) con

características adecuadas para el consumo animal.

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Figura 20. Evaluación organoléptica de ensilajes de mezclas de residuos agrísolas,

inoculados con preparados microbianos

100

90

90

85

85

85

90

80

90

85

90

85

100

85

90

90

85

85

85

85

90

90

90

85

100

90

90

85

90

90

90

85

90

90

90

85

0 20 40 60 80 100 120

Maíz suero leche

Fréjol arveja suero leche

Trigo cebada suero leche

Brócoli avena suero leche

Maíz estiércol bovino

Fréjol arveja estiércol bovino

Trigo cebada estiércol bovino

Brócoli avena estiércol bovino

Maíz mixto

Fréjol arveja mixto

Trigo cebada mixto

Brócoli avena mixto

Textura Olor Color

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4.3 Costo de producción de los ensilajes evaluados

En la figura 21, se observa el costo de producción en dólares norteaméricanos USD.kg-1

de cada ensilaje. El detalle del cálculo de este anáilis económico consta en el Anexo 4.

El menor costo con 0,12 USD.kg-1

correspondió al ensilaje MAS, seguido en términos

de menor a mayor costo por el tratamiento MM con 0,13; luego con un costo de 0,14 se

ubican los tratamientos ME, FAE y TCE, y como el tratamiento más costoso se ubica el

BAS con 0,21 USD.kg-1

. Este indicador es muy importante al momento de la

transferencia de tecnología al sector productivo, en base al cual muchas veces se toman

decisiones de producir o no, un ensilaje. Estos costos son competitivos en el mercado

ecuatoriano, en comparación con los costos de otras fuentes alimenticias suplementarias

para el ganado bovino lechero. Un estudio sobre ensilaje de residuales y subproductos

agroindustriales sugirió que es factible producirlo de manera barata y con buena calidad

(Kim et al. 2014).

Figura 21. Costo de producción (USD.kg-1

) de ensilajes de mezclas de residuos

agrícolas, inoculados con preparados microbianos

0,12

0,16 0,17

0,21

0,14 0,14 0,14

0,18

0,13

0,15 0,16

0,19

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

Maíz Fréjol+arveja Trigo+cebada Brócoli+avena

PM suero leche PM estiércol bovino PM mixto

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4.4 Selección del ensilaje para su producción en mayor volumen y evaluación en

vacas lecheras en Ecuador

Mediante la matriz de evaluación de la tabla 23, diseñada con indicadores objetivos

valorados sobre 100 puntos cada uno, se seleccionaron los tres mejores tratamientos, al

obtener los más altos puntajes en la sumatoria de valoración de indicadores, que

corresponden a los ensilajes de rastrojo de maíz inoculados con los tres preparados

microbianos, a ser evaluados en la alimentación de vacas lecheras. A este producto se le

denominó “BIORÉS”, término que significa: alimento biológico para reses o vacas, en

honor a su origen y destino. BIORÉS tiene tres variantes: BIORÉS-S para el ensilaje

con preparado microbiano con suero fresco de leche, BIORÉS-E para el ensilaje con

preparado microbiano con estiércol bovino y BIORÉS-M para el ensilaje con preparado

microbiano mixto (suero fresco de leche + estiércol bovino).

Los indicadores fueron: características bromatológicas (MS, PB, FDN), digestibilidad in

vitro (%), características microbiológicas (BAL, coliformes), características

fermentativas (pH, ácido láctico y nitrógeno amoniacal), características sensoriales

(promedio de color, olor y textura), abundancia de los residuos en el medio (cantidad

disponible), facilidad de obtención y transporte (logística), bajo costo (precio en USD) y

facilidad de proceso (picado y compactación). Los detalles de su valoración constan en

el anexo 3.

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Tabla 23. Matriz para la evaluación y selección de ensilajes para producción en mayor

volumen y prueba biológica alimenticia en vacas lecheras

Maíz Fréjol+arveja Trigo+cebada Brócoli+avena

No Parámetro Indicador Suero Estiércol Mixto Suero Estiércol Mixto Suero Estiércol Mixto Suero Estiércol Mixto

1 Características

bromatológicas

MS 90 100 90 90 90 90 80 80 80 80 80 80

PB 85 73 78 71 63 65 60 55 58 100 91 95

FDN 87 84 86 75 73 74 71 67 68 100 92 96

2

Digestibilidad

In vitro % 100 91 91 77 75 76 90 91 93 95 91 95

3 Características

microbiológicas BAL 89 62 64 66 60 64 58 56 57 65 60 61

Coliformes 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

4 Características

fermentativas

pH 100 85 88 91 88 87 89 78 88 90 88 90

Ácido láctico 100 92 95 87 86 85 89 83 88 90 86 87

NH3 100 60 80 80 80 80 80 80 80 80 60 60

5 Características

sensoriales

Promedio de

color, olor y

textura

100 87 90 88 87 88 90 88 90 87 83 85

6

Abundancia de

los residuos en

el medio

Cantidad

disponible 100 100 100 70 70 70 80 80 80 50 50 50

7

Facilidad de

obtención y

transporte

Logística 100 100 100 70 70 70 80 80 80 80 80 80

8 Bajo costo Precio 100 83 92 58 83 67 67 83 75 25 50 42

9

Facilidad de

proceso

Picado y

compactación 100 100 100 70 70 70 80 80 80 80 80 80

TOTAL 1351 1217 1253 1093 1095 1086 1113 1101 1117 1122 1090 1100

Según el mayor puntaje obtenido, se seleccionaron a los ensilajes de rastrojo de maíz con los tres

preparados microbianos para ser producidos en mayor volumen y probados en vacas lecheras en el

Ecuador. Se propone la denominación de BIORÉS para el producto obtenido.

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CAPÌTULO 5. PRODUCCIÓN Y EVALUACIÓN DE ENSILAJES DE

RESIDUOS DE COSECHA DE MAÍZ, INOCULADOS CON PREPARADOS

MICROBIANOS PARA ALIMENTAR VACAS LECHERAS.

Introducción

Según Quinga (2014), los agroecosistemas que incluyen ganadería bovina e incorporan

como innovación tecnológica el uso de ensilaje de maíz, su dinámica se basa en los

ingresos por venta de leche y sus principales indicadores de productividad y

rentabilidad son los relacionados con este producto.

Según Idris et al. (2001), el cultivo del maíz dulce es muy popular en el mundo, después

de la cosecha del grano, las cañas generan 12 t de MS.ha-1

y son una fuente de

nutrientes muy apropiada para bovinos, con un 9,6 % de proteína bruta (PB) y 7,82

MJ.kg-1

de energía metabolizable, supera a la mayoría de pastos forrajeros tropicales, es

ideal para conservar como ensilaje para uso en épocas críticas, para alimentar el ganado

de los pequeños campesinos lecheros.

El valor nutritivo y la fermentación del ensilaje de maíz pueden ser mejorados por el

tratamiento con inoculantes bacterianos y enzimas fibrolíticas. La adición de

inoculantes bacterianos (BAL) incrementó los contenidos de FDN en híbridos de maíz,

mientras que cuando se inoculó con enzima xylanasa y Trichoderma viride

(Fibrozyme®), este contenido disminuyó en los mismos, así como en los valores de pH,

así mismo, incrementó la concentración de ácido láctico. En lo que se refiere a la

proteína bruta la adición del inoculante a base de L. plantarum, P. acidilactici, E.

faecium y B. salivarius (SillAll™), mejoró su concentración (Ruíz et al 2009). Por otra

parte, los materiales de desecho de alimentos, tales como suero de leche (Bautista-

Trujillo et al, 2009) y la melaza de caña de azúcar (Van Niekerk et al. 2007 y Nkosi et

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al. 2009) se puede utilizar como aditivos para ensilaje de patatas picadas, con alta

humedad, por ejemplo.

Está citada en acápites anteriores de este trabajo, la importancia de la ganadería lechera

en Ecuador, de igual manera la existencia de residuos orgánicos mal utilizados y

algunos contaminantes, la posibilidad tecnológica de aprovecharlos mediante procesos

biotecnológicos de FES y el estudio previo desarrollado para la producción, evaluación

y selección tanto de preparados microbianos como residuos agrícolas, además las citas

que anteceden, demuestran el uso actual de este tipo de tecnología, por ello, este

capítulo aborda el uso del rastrojo de maíz, como sustrato de ensilaje inoculado con

preparados microbianos que pueden ser elaborados por el mismo productor para

sustituir los costosos productos comerciales que además incorporan cepas de BAL no

adaptadas a nuestros sustratos y ecología, y, determinar su efecto en el comportamiento

biológico y productivo de vacas lecheras en el Ecuador.

Objetivo

Producir ensilajes de residuos de cosecha de maíz inoculados con preparados

microbianos para evaluarlos en la alimentación de vacas lecheras.

5.1 Experimento 5. Producción y evaluación de ensilado, a partir de residuos

agrícolas de cosecha de maíz, inoculado con preparados microbianos, en la

alimentación de vacas lecheras.

5.1.1 Materiales y métodos

5.1.1.1 Ubicación geográfica del sitio de la investigación

La investigación se desarrolló en las condiciones geográficas y ecológicas de la ciudad

de Riobamba, Ecuador, a una altitud de 2860 msnm, bajo las condiciones

meteorológicas que se exponen en la tabla 24.

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Tabla 24. Condiciones meteorológicas de la ciudad de Riobamba, Ecuador

Características

A ñ o s

2010 2011 2012 2013 Promedio

Temperatura (ºC) 13,20 13,40 13,50 13,70 13,45

Precipitación (mm) 628,80 531,60 500,40 573,60 558,60

Humedad relativa (%) 71,00 70,00 63,00 61,00 66,25

Fuente: Estación Meteorológica FRN-ESPOCH (2014).

5.1.1.2 Tratamientos experimentales

Se utilizaron 40 vacas Holstein mestizas, de entre cuatro y cinco años de edad, todas de

tercera lactancia y ubicadas en el segundo tercio de la etapa (entre 90 y 210 días post

parto), con un peso promedio inicial de 486,25 +/- 3,71 kg, distribuidas en cuatro

tratamientos con 10 réplicas cada uno, los tratamientos fueron:

T0: ensilaje de rastrojo de maíz sin inoculación

T1: ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano a base de

suero fresco de leche

T2: ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano a base de

estiércol bovino

T3: ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano mixto

(suero fresco de leche y estiércol bovino).

Bajo un diseño completamente aleatorizado. Cada semoviente representó una unidad

experimental. El estudio tuvo una duración de 120 días, divididos en 30 días de

adaptación a la dieta y 90 días de mediciones experimentales.

5.1.1.3 Preparación del ensilaje

El rastrojo de maíz fue sometido a FES, mediante ensilaje en cuatro silos tipo cajón,

construidos con tableros de madera, sobre piso de tierra compactada, cuyas dimensiones

fueron: 2 m de ancho x 1 m de alto x 6 m de largo, con capacidad para 7200 kg, cada

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uno, en 12 m3, esto es 600 kg.m

-3, y con una gradiente del 5 % de caída, con la

inoculación de uno de los tres preparados microbianos: 1) a partir de suero fresco de

leche, 2) a partir de estiércol bovino y 3) mixto a partir de suero fresco de leche y

estiércol bovino, los mismos que fueron obtenidos, evaluados y seleccionados en la

primera etapa de este trabajo. El control no tuvo inoculación, solamente adición de

melaza más urea al 2 %, en igual proporción y volumen que los demás tratamientos.

Los preparados microbianos se elaboraron en tanques metálicos circulares con

capacidad para 200 L cada uno, mediante el proceso y dosificación descrita en el

Capítulo II. A estos se les adicionó un 10 % con relación a su volumen de una solución

de melaza con el 2 % de urea, bien disuelta y homogenizada, con la finalidad de poner a

disposición de los microorganismos una fuente de carbono y una de nitrógeno para su

metabolismo en la primera etapa de la fermentación.

Se ensiló, a través del mezclado del rastrojo de maíz troceado mecánicamente en una

picadora de pasto Cremasco, en trozos de 3-5 cm, en proporción de 3 kg de rastrojo más

1 L de preparado microbiano, según cada tratamiento, y en el caso del control se utilizó

únicamente melaza con el 2 % de urea, se homogenizó sobre piso de cemento liso y

limpio con el apoyo de rastrillos de dientes largos. Estas mezclas se colocaron en los

silos forrados internamente con plástico negro, se compactó para extraer el oxígeno

mediante apisonado con un pisón de madera, en capas de 15 cm aproximadamente,

hasta llenar el silo, y se sellaron herméticamente con plástico negro y se colocaron en su

parte superior tablas presionadas con una capa de arena y piedras de aproximadamente

20 cm de altura.

La fermentación duró 25 días, tiempo que fue determinado en trabajos de investigación

previos de Díaz (2002).

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5.1.1.4 Toma de muestras para análisis de laboratorio

Al final del proceso, se abrieron los silos, por la parte frontal, cortando el plástico y se

tomó 500 g de muestra de cada repetición, para lo cual se hizo un primer corte

transversal en rebanada en la pared frontal expuesta del silo tipo cajón, se descartaron

los primeros 50 cm del ensilaje y se realizó un segundo corte igual que el primero, en

esa pared del ensilaje se tomaron 5 muestras con la mano, de los sitios que coincidían

con las 5 puntas del dibujo de una letra “W”, en frascos de vidrio color ámbar con tapa

rosca, se refrigeraron a 5±2 ˚C, e iniciaron los análisis de laboratorio.

Las muestras de leche de todas las vacas en estudio, fueron tomadas en el momento del

ordeño, en forma individual del recipiente de recolección de leche del sistema de ordeño

de cada vaca, una vez por semana durante el ensayo, en frascos estériles de vidrio con

tapa rosca, llevadas al laboratorio y conservadas en refrigeración (5±2°C) hasta efectuar

su análisis.

Las muestras de sangre de las vacas se tomaron por duplicado, desde la vena yugular,

con aplicación de buenas prácticas veterinarias, el día 75 y el día 120 al final del ensayo.

5.1.1.5 Mediciones experimentales

En las muestras tomadas del ensilaje que fue abierto el día 25 de la fermentación, se

determinaron:

La digestibilidad in vitro de: MS, MO, PC, EE, ELN y FC, según Goering y Van

Soest (1970).

NDT (%), ED (kcal) y EM (kcal), según (Shimada 2007) :

NDT (%) = ((PB x Dig) + (FC x Dig) + ((EE x Dig)x2,25) + (ELN x Dig))/100

ED (kcal) = NDT x 4,4

EM (kcal) = ED x 0,82

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En las vacas, se determinaron: el peso inicial y final (Kg) con una báscula marca

Toledo, con capacidad para 600 kg y una sensibilidad de 0,25 kg, consumo de forraje

(Kg MS.día-1

), consumo de ensilaje (Kg MS.día-1

), consumo total de alimento (Kg

MS.día-1)

, conversión alimentaria (Kg MS.L-1

leche), producción de leche (L.vaca-1

.día-

1), producción de leche ajustada al 4% de grasa (L.vaca

-1.día

-1), glucosa en sangre

(mg.dL-1

) por el método GOD-POD (Prueba de color-enzimático, glucosa oxidasa) en

Espectrofotómetro, urea en sangre (mg.dL-1

) por el método UV a tiempo fijo en

Espectrofotómetro, costo de leche (USD.L-1

) e indicador beneficio.costo-1

, mediante una

matriz de Excel, consumo proteína (g.vaca-1

.día-1

).

La calidad de la leche se evaluó mediante la determinación de: acidez (%), proteína (%),

grasa (%), densidad, sólidos totales (%), según AOAC (1995), pH con un potenciómetro

digital marca pH tester 1, además características sensoriales como: olor, sabor, color y

consistencia (valoradas en escala de puntos) según Witting (1981).

5.1.1.6 Prueba biológica alimenticia con vacas productoras de leche

Las vacas se adaptaron al ensilaje ad libitum durante 30 días, en este tiempo se

determinó que el máximo consumo de ensilaje en promedio era de 5,5 kg.vaca-1

.dia-1

y

no se registró la producción de leche. Los 90 días posteriores del estudio se suministró

entonces 5,5 Kg de ensilaje en base húmeda, a cada vaca, una vez al día, durante el

primer ordeño entre las 6:00 y 7:00 h, en comederos individuales dispuestos en el

establo, en donde se midió el consumo por vaca.dia-1

, pesando la oferta y el sobrante del

ensilaje, y luego se pastoreó las vacas divididas en grupos de 10 cada uno, según cada

tratamiento, por nueve horas diarias en una pradera con una mezcla forrajera formada

por Pennisetum clandestinum (kikuyo) (60 %), Lolium perenne (Raigras perenne) (20

%) y Trifolium repens (trébol blanco) (20 %), con el sistema de cerca eléctrica, con dos

cambios de sitio de la cerca.d-1

. Además se determinó el valor estimado del consumo de

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forraje.vaca-1

.dia-1

, en cada tratamiento, mediante el método del cuadrante con tres

lanzamientos.sitio-1

, corte a 10 cm de altura y pesaje de pasto, antes y después del

pastoreo, una vez cada dos días.

La producción diaria de leche durante los 90 días del estudio, se registró en dos ordeños,

uno por la mañana (6 h) y otro por la tarde (17 h), automáticamente para cada vaca

mediante el Software del sistema de ordeño marca alfa laval.

5.1.1.7 Manejo sanitario de los animales

El plan sanitario consistió en un examen coproparasitario completo a los animales el día

8 antes del inicio del estudio, se les desparasitó con albendazol según posología del

producto comercial. Además se administró una dosis de vitaminas ADE según

posología del producto comercial, ocho días después de la desparasitación.

Durante el estudio se valoró cada 8 días la presencia de mastitis mediante la prueba

CMT (California mastitis test) utilizando la paleta de 4 pocillos y el reactivo lauril

sulfato de sodio.

Todos los días durante el ordeño se aplicaron Buenas prácticas veterinarias (BPV),

incluyendo lavado, secado y sellado con yodo, de cada pezón de las vacas.

Además se realizó una frecuente observación del estado de salud de todos los animales,

especialmente durante la salida al pastoreo por el problema de timpanismo al estar

presente una leguminosa (trébol) como parte de la mezcla forrajera.

5.1.1.8 Análisis estadístico

Se realizó análisis de varianza según diseño completamente aleatorizado y se aplicó

dócima de Duncan para P<0,05.

Para la producción de leche, se realizó análisis de varianza con modelo multiplicativo

(Menchaca 1978).

El paquete estadístico utilizado fue Infostat, v2011 (Di Rienzo et al. 2008)

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5.2 Resultados y discusión

5.2.1 Digestibilidad de componentes del ensilaje

Los resultados para los indicadores de digestibilidad de los componentes del ensilaje se

presentan en la figura 22, donde se observa que los valores más altos para la

digestibilidad corresponden al tratamiento ensilaje de maíz inoculado con preparado

microbiano a base de suero fresco de leche (EMzSL), para todos los nutrientes

evaluados, le siguen el tratamiento ensilaje de maíz con inoculación mixta (EMzM), el

ensilaje de maíz con inoculación del preparado microbiano a base de estiércol bovino

(EMzEB) y con los valores más bajos para este indicador se ubica el tratamiento testigo

ó Ensilaje de rastrojo de maíz sin inoculación (EMz).

Para la materia seca, proteína, ELN y fibra, se encontraron diferencias estadísticas

(P<0,001) entre todos los tratamientos, no así para la materia orgánica y la grasa en

donde los tratamientos EMzEB y EMzM no difirieron entre ellos, pero si con el EMzSL

y EMz.

Según estos resultados, es posible que el ensilaje inoculado con estos preparados

microbianos poseedores de altas poblaciones de BAL y otros microorganismos, hayan

influido sobre la digestibilidad. Resultados similares han sido reportados por diferentes

investigadores, así, Franco et al. (2009) estudió la adición de un preparado de bacterias

acidolácticas (SULIBAL) a dietas mixtas de alfalfa y rastrojo de maíz, más concentrado

comercial. Este producto fue aplicado en ovinos y produjo beneficios al mejorar el

consumo in vivo y la digestibilidad estimada in situ, además plantearon que promovía la

síntesis de proteína microbiana en el rumen por la evidencia indirecta aportada en la

formación y desaparición de NH3. Nkosi et al. (2011) también concluyeron que la

inoculación del ensilaje de maíz con dos BAL Lactobacillus lactis y Lactobacillus

buchneri mejoró el consumo y la digestibilidad de la materia seca, materia orgánica,

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Figura 22. Valores de digestibilidad (en %) de los componentes del ensilaje de

rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

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proteína bruta y la fibra, y también mejoró la fermentación del ensilaje y digestibilidad

de la dieta y Ozkose et al. (2009) informaron también reducciones en las fracciones

fibrosas en ensilaje de paja de trigo inoculado con Lactobacillus lactis. Esto concuerda

con otros estudios que informaron la reducción del contenido de fibra con la inoculación

(Keady y Steen 1994) y Nadeau et al. (2000), adicionaron además enzimas con

Lactobacillus buchneri, y obtuvieron el mismo resultado. De igual manera Aksu et al.

(2004), al estudiar el efecto del inoculante comercial Bonsilage®, en ensilaje de maíz,

reportaron mejoras sustanciales en la digestibilidad de la MS (68.53 vs 59.73 %), MO

(66.95 vs 64.10 %), PB (50.30 vs 48.39 %) FDN (66.11 vs 63.35 %) y FDA (59.35 vs

55.33 %). Weinberg et al. (2007) estudiaron el efecto de fuentes de BAL en varias

combinaciones de almidón tuvieron el potencial para mejorar los indicadores de

digestibilidad de MS y FDN, in vitro y como inoculante en ensilaje de maíz y Thomas

et al. (2013) al inocular Lactobacillus plantarum y L. buchneri en ensilaje de sorgo

además de reducir la FDN en 6,47 % y la FDA en un 3,25 %, se incrementó la

degradabilidad de la pared celular y mejoró la digestibilidad in vitro de los nutrientes.

En estudios sobre la fisiología ruminal, Weinberg et al. (2003) demostraron que BAL de

12 inoculantes comerciales pueden sobrevivir en líquido ruminal in vitro, incubado a

39° C, al incrementar la población microbiana, disminuyó el pH, lo cual sugiere un

efecto positivo en el ambiente ruminal y estos autores sugirieron que estos resultados

pudieran ser el primer paso para estudiar con mayor profundidad el posible efecto de las

BAL como aditivo zootécnico en ensilajes para vacas lecheras.

En cuanto a la producción de AGV totales a nivel ruminal Mohammed et al. (2012)

reportaron mayores valores y la variación de las relaciones entre los ácidos láctico,

acético y propiónico, en vacas alimentadas con ensilaje de alfalfa inoculado con

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Lactobacillus plantarum, sin encontrar cambios en la población microbiana ruminal, en

el consumo de MS, ni en la producción láctea.

Nikkhah et al. (2011) encontraron resultados positivos de la inoculación de ensilaje de

maíz con Lactobacillus plantarum, en el contenido de butirato, pH y producción de

AGV en el rumen, en vacas Holstein.

En estudios efectuados en rumen artificial (RUSITEC) con ensilaje de planta de maíz

inoculado con Lactobacillus plantarum y L. fermentum, Homolka et al. (2009)

encontraron también mayor producción de AGV, además de acetato, n-butirato, lo cual

favoreció la eficiencia de la síntesis proteica microbial durante la fermentación, sin

efecto sobre el incremento de los ácidos grasos trans 11 C18:1 y trans 11 C18:2, ni

sobre el decremento de la biohidrogenación de los ácidos grasos C18 y Jatkauskas y

Vrotniakiené (2006) al inocular Lactobacillus plantarum y Pediococcus acidilactici en

ensilajes de pastos, encontraron afectación en la fermentación ruminal, al modificar la

relación de la flora con el incremento de la población protozoaria y la disminución de la

fracción acetato y el incremento de propionato.

Sin embargo hay trabajos que no encontraron efecto de los inoculantes comerciales o

no, sobre la reducción de la fibra como fuente energética para la producción de ácido

láctico, así como sobre la digestibilidad (Kung et al. 2007; Muck 2010; Meeske et al.

2002) aunque la inoculación mejoró la calidad de fermentación (Okine et al. 2005 y

Arriola et al. 2011).

Al parecer existen opiniones contradictorias con relación al efecto de los inoculantes

sobre la fibra y la digestibilidad que pudieran estar relacionados con las cepas BAL de

origen, su producción de ácido láctico y su influencia sobre la fermentación que

generan, para obtener el ensilado a partir de diferentes sustratos y sus mezclas, sin

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embargo concuerdan que se produce mejora en la calidad de los indicadores

fermentativos del ensilaje con estos inoculantes.

Los resultados del presente estudio, demuestran el efecto de los inoculantes sobre la

digestibilidad in vitro de MS, PC, MO, ELN, EE y FC. El mejor ensilaje es aquel

inoculado con el preparado microbiano a base de suero fresco de leche (PMSL), puesto

que alcanza valores altos de digestibilidad para un ensilaje de residuos celulósicos de

rastrojo que pudiera estar relacionado con un efecto positivo al interactuar las cepas

BAL con los microorganismos ruminales y estimular la funcionalidad del rumen, lo que

concuerda con los resultados obtenidos en los trabajos anteriormente citados.

5.2.2 Aporte energético de los ensilajes

En la figura 23 se muestran los resultados relacionados con el aporte energético de los

ensilajes inoculados y el control, expresado como energía digestible (ED) y energía

metabolizable. Se observa que los mayores valores en cuanto a estos dos indicadores se

presentan en los tratamientos con inoculación, con diferencias estadísticas entre todos

los tratamientos. El mayor aporte energético se obtiene en el tratamiento EMzSL con

2,76 Mcal.kg-1

de ED y 2,26 Mcal.kg-1

de EM que pudiera convertir a este ensilaje en

una fuente promisoria de energía para la producción de leche.

La literatura relaciona estudios en ensilaje de planta de maíz inoculado con productos

comerciales de BAL homo y heterofermentativas, éstas produjeron mayor energía

digestible y metabolizable, además mejoró el consumo de MS en 6,14 %, la ganancia de

peso y la conversión alimenticia en 8 y 3,4 %, respectivamente, en bovinos de engorde

(Acosta et al. 2012). Los resultados citados con el uso de productos comerciales de

BAL homo y heterofermentativas coinciden con el presente estudio donde se trabajó

con preparados microbianos que contenían microorganismos con igual efecto sobre el

metabolismo fermentativo.

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Figura 23. Energía digestible y energía metabolizable (Mcal.kg-1

) del ensilaje de

rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

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Al estudiar los ensilajes inoculados con los preparados microbianos se obtuvo aportes

en los nutrientes digestibles totales (NDT) con diferencias estadísticas (P<0,001) entre

todos los tratamientos. Al igual que la ED y EM, este indicador mostró su mayor valor

en el EMzSL con 62,7 %, seguido de EMzM con 59,04 %, luego el EMzEB con 57,67

% con respecto al EMz con 56,62 %. No se encontró en la literatura disponible datos

referidos a este indicador en inoculantes microbianos sobre sustratos fibrosos de

residuos de cosecha, por lo que es de gran importancia ofrecer estos primeros resultados

de NDT, los cuales evidentemente junto con la ED y EM, demuestran el efecto de la

inoculación con estos preparados microbianos en el ensilaje de rastrojo de maíz de gran

interés en la alimentación de bovinos de leche.

5.2.3 Peso inicial y final de las vacas

En la tabla 25 se presentan los datos del peso inicial de los semovientes, el cual se ubicó

en un rango de 485,6 a 487,1 kg, con una media de 486,25 kg ± 3,71 sin notarse

diferencias estadísticas (P<0,001), de igual manera para el peso final en donde los

valores se ubicaron entre 490,6 hasta 491,82 kg, con una media de 491,13 kg ± 3,68 sin

diferencias estadísticas. Los resultados encontrados indican que los tratamientos de

ensilajes con y sin inoculación no influyeron en el peso de las vacas.

El incremento de peso observado de 5 kg, entre el inicio y el final del trabajo, durante

120 días, se ajusta a la curva de crecimiento y ganancia de peso normal por edad en

vacas lecheras de este tipo.

5.2.4 Consumo de alimento y conversión alimentaria en las vacas

Como se observa en la tabla 25 en los indicadores relacionados con el consumo tanto de

forraje verde como de ensilaje, se evidencia que el mayor consumo de forraje

corresponde al tratamiento EMzM con 0,22 kg de MS.d-1

con respecto al control

(P<0,01). Sin embargo cuando se realiza el análisis del consumo de ensilaje en este

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Tabla 25. Peso vivo y consumo de alimento de vacas suplementadas con ensilaje de

rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos

Tratam.

Variables

EMz EMzSL EMzEB EMzM Sign

Peso Inicial 485,60

±2,32

485,70

±4,03

487,10

±4,93

486,60

±3,44

NS

Peso Final 490,61

±0,3748

491,82

±0,3743

490,60

±0,3758

491,47

±0,3737 NS

Consumo de forraje

(Kg MS.día-1

)

9,68 a

±0,0468

9,65 a

±0,0467

9,77 a

±0,0469

9,90 b

±0,0466

P<0,01

Consumo de ensilaje

(Kg MS.día-1

) 0,96

b

±0,0123

1,16 c

±0,0123

0,92 a

±0,0123

0,97 b

±0,0123 P<0,001

Consumo total de

alimento (Kg

MS.día-1

)

10,65 a

±0,0545

10,81ab

±0,0545

10,67 a

±0,0547

10,86 b

±0,0544 P<0,05

a,b,c: letras distintas indican diferencias significativas P<0,05 según Duncan (1955).

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mismo tratamiento se encontró que no difiere estadísticamente del control y el mayor

valor se encontró en el tratamiento EMzSL con 0,3 kg de MS.d-1

respecto al control

(P<0,001) y los valores de consumo total de alimento reflejan que el tratamiento EMzM

tuvo el mayor valor sin diferir del tratamiento EMzSL.

En la evaluación organoléptica de ensilajes de mezclas de residuos agrícolas en donde

se obtuvieron los mejores valores con el ensilaje de maíz con suero de leche, datos

discutidos en el capítulo 4, se relacionan con el indicador de consumo, lo cual sugiere

que el ensilaje inoculado con preparado microbiano a base de suero fresco de leche,

pudiera generar características sensoriales adecuadas para darle mayor palatabilidad.

Okine et al. (2005) encontraron similares resultados con inoculante comercial a base de

BAL al ensilar pulpa de patatas, además, reportaron un incremento en el consumo de

MS. De igual forma Meeske y Basson (1998) en rumiantes menores reportaron

incrementos en el consumo de ensilaje de maíz inoculado con bacterias ácido lácticas,

así como mejor ganancia de peso y mayor eficiencia de conversión. También

Bayatkouhsar et al. (2011) detectaron mayor consumo de MS en vacas alimentadas con

ensilaje de planta entera de maíz inoculado con un producto comercial (Lactisil).

Además Nikkhah et al. (2011) reportaron mayor consumo de MS en vacas Holstein de

media lactancia alimentadas con 329 g.kg-1

de ración en MS de ensilaje de maíz

inoculado con Lactobacillus plantarum, y Acosta et al. (2012) citaron un incremento en

el consumo de MS del 6,14 %, en bovinos de engorde alimentados con ensilaje de

planta de maíz inoculado con BAL homo y heterofermentativas.

Sin embargo, Arriola et al. (2011b) no encontraron diferencias en el consumo de

ensilaje de maíz, inoculado con tres productos comerciales y Mohammadzadeh et al.

(2012) reportaron disminución en el consumo de MS de ensilajes de maíz afectado por

la helada e inoculados con dos productos bacterianos comerciales en vacas lecheras.

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El análisis de estos resultados sugiere que el consumo de los ensilajes puede estar

condicionado a la diferencia entre los indicadores de textura, olor y color

proporcionados por el tipo de residuo, la acción de las mezclas de ácidos orgánicos

producidos por el metabolismo microbiano de los preparados microbianos y su

concentración al final de la fermentación, factores que en conjunto determinan la

palatabilidad para el consumo en vacas lecheras, tal como se evidencia en este trabajo.

En la figura 24 se presentan los resultados del consumo de proteína en g.vaca-1

.día-1

en

vacas alimentadas con ensilajes de rastrojo de maíz inoculados con preparados

microbianos. Estos resultados tienen origen en el contenido de proteína tanto del

ensilaje como de la pradera pastoreada y el consumo de éstos por las vacas. Los

ensilajes de mejor aceptación y por tanto de mayor aporte nutricional en las vacas,

fueron EMzM y EMzSL. Es notable la diferencia en este consumo por las vacas, en los

ensilados con inoculación de suero de leche y el mixto, sin embargo, el análisis de los

datos estadísticos muestra que a pesar de no existir diferencias entre el control y el

tratamiento EMzEB hay una respuesta animal en el consumo de proteína con 49,57

g.vaca-1

.día-1

por encima del control, lo cual demuestra el efecto de los preparados

microbianos obre este indicador.

Algunos trabajos recientes (Calsamiglia et al. 2009) sugieren que las necesidades

proteicas tanto del animal como en el rumen se han sobreestimado, y que niveles

inferiores a los actualmente recomendados serían suficientes para mantener niveles de

producción elevados con mayores eficiencias de retención de N y menor emisión de N

al medio, siempre y cuando se equilibren los niveles de aminoácidos, lo que concuerda

con el consumo de proteína observado en el presente estudio que garantizó la

producción de leche con una composición química normal y además ganancia de peso

diaria, lo cual se refleja en el siguiente acápite.

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5.2.5 Producción de leche en las vacas

En la figura 25, se aprecia la producción de leche ajustada al 4 % de grasa, que fue

estadísticamente diferente (P<0,001) en todos los tratamientos. La mejor producción

correspondió al EMzSL con 14,2 L.vaca-1

.d-1

, con una diferencia de 5,03 L.vaca-1

.d-1

con respecto al control, seguido de los otros dos ensilajes inoculados (EMzM con 11, 93

L, luego el EMzEB con 11,12 L.

Al parecer la producción está influida por el tipo de inoculante del ensilaje, puesto que

el material residual empleado como sustrato es el mismo para todos los tratamientos y

las variaciones en el contenido de materia seca no influyen en la producción, lo cual fue

demostrado por Khan et al. (2012) quienes comprobaron que la edad de corte de la

planta de maíz para ensilaje, con diferentes concentraciones de materia seca, no incidió

en la producción de leche, pero sí dio lugar a una variación en la composición de la

grasa de la leche.

En un estudio similar Meeske et al. (2002b) inoculó ensilaje de planta entera de avena

con una enzima que contenía inoculante bacteriano ácido láctico y determinó

únicamente un incremento de 1 kg.vaca-1

.d-1

en la producción de leche de las vacas

Jersey evaluadas. En otro estudio Bayatkouhsar et al. (2011) con ensilaje de planta

entera de maíz con 30 % de MS e inoculado con un preparado microbiano fresco

elaborado en laboratorio, determinó un incremento de 1,3 kg.d-1

en la producción de

leche. Por otro lado Yasuda et al. (2007) informaron que las BAL al ser mezcladas con

el forraje mejoraron la producción de leche en vacas Holstein. En otro estudio, para

mejorar la producción y calidad de la leche, Nocek et al. (2003) ofertaron suplementos

de BAL con una combinación directa de Lactobacillus plantarum y Enterococcus

faecium con inicio a los 21 d antes del parto hasta 70 d de lactancia, donde demostraron

aumentos en el consumo voluntario, la producción de leche y el porcentaje de proteína,

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Figura 24. Consumo de proteína (g.vaca-1

.día-1

) en vacas alimentadas con ensilaje

de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 25. Producción de leche en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de

maíz, inoculado con preparados microbianos.

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ambos inoculantes formaron parte de las BAL que contenían el inóculo empleado en la

elaboración del ensilaje del presente trabajo. Además, Yasuda et al. (2007) demostraron

una mayor producción de leche, sólidos totales, grasa, proteína y sólidos no grasos al

emplear una combinación de prebióticos y probióticos.

El ensilaje inoculado es rico en microorganismos BAL y otros que se encuentran

activados, por lo que se puede comparar los resultados obtenidos con los de Van Vuuren

(2003) donde se incluyeron levaduras vivas Sacharomyces cerevisiae en la ración y se

observó aumento en la ingestión, producción y grasa en la leche. Galina et al. (2010) en

cabras encontraron que el grupo de animales que consumió un suplemento liberador de

N más un preparado microbiano (rico en lactobacilos y levaduras) incrementó la

producción de leche individual en 27 %.

Para estos autores, los preparados microbianos son los que determinan la respuesta

productiva.

En contraste Meeske et al. (2002); Boga y Gorgulu (2007); Arriola et al. (2011b);

Nikkhah et al. (2011) y Mohammadzadeh et al. (2012), no encontraron influencia

cuando analizaron el posible efecto de los ensilajes inoculados sobre la producción de

leche en vacas.

No todos los resultados de los autores citados evidencian que hay efecto de los ensilajes

inoculados sobre la producción de leche en vacas, sin embargo, en el presente estudio se

destaca el ensilaje de rastrojo de maíz con inoculación de preparado microbiano a base

de suero fresco de leche, por sus características tanto microbiológicas, químicas,

fermentativas y sensoriales, mejor consumo de ensilaje, mayor aporte proteico, mejor

producción de leche y mejor conversión alimentaria, por tanto es el ensilaje de mejor

calidad producido en este trabajo. La respuesta pudo estar determinada por mayor

entrada de nutrientes al animal y mejor sincronización de la actividad ruminal por el

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efecto asociativo de los alimentos ofrecidos y la acción activadora del producto

biológico.

Aunque no se realizaron estudios en la fisiología del rumen, en acápites anteriores se

analizó el posible efecto que produciría el contenido microbiano de los ensilajes

inoculados sobre la actividad microbiana ruminal que incrementa la digestibilidad de los

componentes químicos, así como los metabolitos tales como AGV y amoniaco,

fundamentalmente, con aumento en la síntesis de proteína microbiana de sobrepaso, lo

cual se reflejó en una mayor productividad de las vacas lecheras. Algunos trabajos como

los de Newbold (2003); Van Vuuren (2003) y Marrero (2005) reportaron que el

incremento en el consumo y la digestibilidad es el resultado de una mayor actividad de

los microorganismos celulolíticos, que se asocia a la utilización de preparados

microbianos en rumiantes, ricos en microorganismos como lactobacilos y levaduras.

Otra posibilidad que se obtiene al suministrar productos biológicos activados es el

aporte de aminoácidos preformados y ácidos grasos (Elías 1983).

Además, se considera que en base a conceptos ya conocidos sobre la síntesis de la leche,

los resultados del incremento de ésta, en los experimentos realizados pueden ser

atribuidos a que en la glándula mamaria el volumen de la leche sintetizada está

fuertemente correlacionado a la síntesis de lactosa en las células secretoras, esto se debe

al fuerte poder osmótico que tiene la lactosa, lo cual pudiera incorporar agua al lumen

del alveolo y determinar el volumen de leche (Pendini 2008).

Por otro lado los precursores de la lactosa son la glucosa junto a la galactosa y como

principios glucogénicos actúan el lactato, piruvato, glicerol y ciertos aminoácidos como

la alanina y la glutamina, donde actúa como transportador la biotina (Coxx y Nelson

2004). Estos elementos son producidos en la fermentación ruminal a partir de los

hidratos de carbono solubles, ácidos grasos y compuestos nitrogenados.

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En la figura 26 se presentan los resultados de la conversión alimentaria (CA) obtenida

en vacas lecheras alimentadas con ensilajes de rastrojo de maíz inoculados con

preparados microbianos, este indicador fue mejor en el tratamiento EMzSL con un valor

de 0,79; seguida de EMzM con 0,93, luego EMzEB con 0,94 y el valor menos eficiente

fue para EMz con 1,08 con diferencias estadísticas entre los tratamientos.

Acosta et al. (2012) citaron que la conversión alimentaria mejoró en 3,4 % en bovinos

de engorde alimentados con ensilaje de planta de maíz inoculado con productos

comerciales de BAL homo y heterofermentativas.

El trabajo citado concuerda con nuestros resultados, donde los animales muestran

mayor eficiencia de conversión cuando son alimentados con ensilajes de maíz

inoculados con productos microbianos que contienen BAL.

5.2.6 Contenido de glucosa y urea en la sangre de las vacas

En la figura 27 se presentan los resultados de la concentración de glucosa y urea

determinadas tanto a la mitad del ensayo (75 d) como al final de éste (120 d), ambos

indicadores con diferencias estadísticas (P<0,001) entre tratamientos.

Los resultados obtenidos en el indicador concentración de glucosa fue mayor en la

sangre de vacas alimentadas con EMzSL con 59,79 mg.dL-1

, con diferencias estadísticas

con los demás tratamientos (P<0,001).

En el periodo de lactancia que se realizó este estudio, es el más regular y la

concentración de glucosa en la sangre presumiblemente es estable, puesto que ya pasó el

pico de producción de leche. En esta etapa la concentración de glucosa es más baja,

Sakha et al. (2006), reportó que los niveles de glucosa descienden en la sangre de vacas

Holstein durante el pico de producción de leche a los 30 días post-parto, posiblemente

debido al aumento de la demanda de energía en esta época de la lactancia.

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Figura 26. Conversión alimentaria en vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de

maíz, inoculado con preparados microbianos.

Figura 27. Contenido de glucosa y urea en sangre de vacas alimentadas con

ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos.

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Los resultados obtenidos en este trabajo son similares a los reportados por Chapa et al.

(2001), citados por Razz y Clavero (2004).

Otros autores, Knaus et al. (1998), mencionaron que al utilizar suplementos con

proteína sobre pasante, puede incrementarse la glucosa por efecto indirecto en el

aumento de la proporción de precursores glucogénicos. Por otro lado Ghorbani et al.

(2002) determinaron que la glucosa en sangre de bovinos de engorde se mantuvo

estable, pese al suministro directo de microbios vivos en la dieta para evaluar su efecto

sobre el control de la acidosis ruminal con dietas ricas en concentrado.

En el presente estudio, se observa (figura 27) que el tratamiento EMzSL influyó sobre el

mayor contenido de glucosa en sangre de las vacas, lo cual coincide en el mismo

tratamiento con un mayor consumo de proteína, estos dos factores asociados podrían

generar mayor producción de leche, por la influencia que tienen los dos principios

nutritivos sobre las rutas metabólicas para la síntesis de la leche (Coxx y Nelson 2004).

Con relación a la concentración de urea en la sangre de las vacas, se puede distinguir

una mayor concentración en los tratamientos que incluyen como fuente de inoculación

del ensilaje al estiércol bovino, EMzEB y EMzM, en su orden, la menor concentración

correspondió a EMzSL. Estos resultados evidencian efectos de los ensilajes con

preparados microbianos sobre el indicador urea.

Al respecto, Arias y Nesti (1999), señalan que cuando el consumo de proteína

degradable es alto, o el consumo de carbohidratos degradables es bajo, el nivel de

NH3.100 mL-1

sobrepasa la concentración de 3-5 mg en el rumen, que según Satter y

Slyter (1974) es la cantidad óptima para aumentar el crecimiento microbiano y síntesis

de proteína del contenido ruminal; cuando existe exceso de amonio, éste, pasa al hígado

a través de la sangre, donde es transformado y eliminado, y trae como consecuencia un

incremento de los niveles de urea en la sangre con pérdidas en 4 ATP.mol-1

de urea

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formada (Coxx y Nelson 2004). Además, Hess et al. (1999), indicaron que uno de los

factores que determinan los niveles de urea en la sangre, es la dieta que se le suministra

al animal y el grado de degradabilidad de la proteína a nivel ruminal. Asimismo,

sugieren que el contenido de urea en sangre es un buen indicador del estado de nutrición

de los animales y sirve como herramienta para ajustar el suministro de proteína y

energía en la dieta de vacas.

Sin embargo, Bayatkouhsar et al. (2011) no detectaron diferencias en los metabolitos de

la sangre en vacas alimentadas con ensilaje de planta entera de maíz inoculado con un

producto comercial (Lactisil). Por otro lado, Meeske et al. (2002) al medir la urea en

leche, reportaron decremento en su concentración en vacas Jersey, alimentadas con

ensilaje inoculado de planta entera de avena y Rajala-Schultz et al. (2001), citaron que

las disminuciones de los niveles de urea están asociadas a una mayor tasa de preñez y a

menores pérdidas embriónicas tempranas antes del reconocimiento de la preñez.

Tanto los valores de glucosa como de urea en la sangre de las vacas en estudio,

corresponden a valores normales (RAR 2000), el rango es de 6 a 22 mg.dL-1

para urea y

de 40 a 80 mg.dL-1

para glucosa de bovinos adultos.

En el presente estudio a pesar de tener resultados normales dentro del rango para

bovinos adultos, todos los valores determinados se ubican en el límite superior del

rango, lo cual demuestra que la dieta aporta suficiente proteína y energía para los

animales, cubre sus requerimientos sin producir trastornos metabólicos en los mismos.

5.2.7 Calidad de la leche de vacas alimentadas con los ensilajes

En la figura 28 se presentan los resultados tanto para acidez como para pH de la leche,

estos no presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos y tuvieron valores

normales para leche cruda según la normativa ecuatoriana (NTE-INEN 9:2012) cuyo

rango es de 13,75 hasta 13,91 % para acidez y de 6,57 hasta 6,65 para pH.

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En la figura 29 se muestran los resultados obtenidos para el contenido de grasa y

proteína de la leche. Con relación a la grasa se encontró un valor mayor en el

tratamiento EMzSL difiriendo estadísticamente de los demás tratamientos (P<0,001), lo

cual resulta de interés económico en sistemas en donde se paga la leche por su

contenido graso.

Un estudio de Wanapat et al. (2014), reportaron un ligero incremento de grasa en la

leche de vacas mestizas Holstein-Thai alimentadas con una dieta ad libitum de ensilaje

de planta entera de arroz con adición de urea y melaza (1,5 y 3 % respectivamente). De

igual manera en otro estudio Bayatkouhsar et al. (2011) determinaron un incremento de

0,65 kg.d-1

en grasa en vacas alimentadas con ensilaje de planta entera de maíz con 30

% de MS e inoculado con un preparado microbiano fresco elaborado en laboratorio.

En contraste Arriola et al. (2011b) no encontraron variación en las concentraciones de

grasa de la leche de vacas alimentadas con ensilaje inoculado con productos bacterianos

comerciales.

Los resultados del presente estudio, así como los citados de otros autores demuestran

que es posible alterar la cantidad de la grasa de la leche mediante la manipulación de la

dieta y específicamente al suministrar ensilajes inoculados, esto es importante desde el

punto de vista económico tanto por el mayor costo que la leche adquiere al contener

más grasa como por su rendimiento en la industria láctea del queso y otros derivados.

Con relación a la concentración de proteína de igual manera se determinó el mejor valor

para el EMzSL, el cual difiere estadísticamente (P<0,001) de los demás tratamientos,

mientras que no hay diferencias entre los tratamientos EMzM y EMzEB.

Se conoce que al incrementar la proteína dietética, aumenta también la de la leche,

debido quizá a la contribución en un aminoácido limitante u otro, asociado al

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incremento en el suministro en energía en la glándula mamaria (Hanigan et al. 2001).

Figura 28. Acidez y pH dela leche de vacas alimentadas con ensilaje de rastrojo de

maíz, inoculado con preparados microbianos

Figura 29. Contenido de proteína y grasa en la leche de vacas alimentadas con

ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con preparados microbianos

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Estos cambios ocurridos en la proteína se podrían atribuir al mayor consumo de materia

seca y mejor utilización de la proteína, como uno de los nutrimentos determinantes en la

variación de la producción durante la lactación (García-Trujillo y García-López 1990).

Además, el ensilaje inoculado pudo contribuir con fuentes de aminoácidos y proteína

bacteriana de sobrepaso, para la síntesis de proteína en la glándula mamaria, lo que

produce variaciones en los componentes de la leche (Ferrando y Boza 2010).

Adicionalmente, se ha demostrado que la inclusión de metionina y lisina protegida en el

rumen incrementa la producción de leche y su contenido en proteína (Madsen et al.

2003). Si tenemos en cuenta que el ensilaje utilizado contiene una alta población de

Lactobacillus y levaduras y que estos microorganismos son altos sintetizadores de

metionina y lisina (Lee et al. 2001 y Odunfa 2001), entonces es posible que el ensilaje

haya contribuido al suministro de ambos aminoácidos, al pasar a las partes bajas del

sistema digestivo. A su vez, existe la posibilidad de que ciertas especies del grupo BAL

del ensilaje se implanten en el íleon terminal y contribuyan a la síntesis de ambos

aminoácidos esenciales, como ha ocurrido en varias especies animales (Metges y Loh

2003).

Esto contrasta con el trabajo de Arriola et al. (2011b) que no encontraron variación en la

proteína de la leche de vacas alimentadas con ensilaje inoculado con productos

comerciales y Mohammadzadeh et al. (2012) quienes reportaron disminución de la

concentración de proteína de la leche en vacas alimentadas con ensilaje de maíz

afectado por una helada e inoculado con productos bacterianos comerciales.

Estos resultados sugieren que el ensilaje de rastrojo de maíz inoculado con preparado

microbiano a base de suero fresco de leche influyó en este indicador, mediante la

modificación de la dieta, ya que se trata de un ensilaje con características nutricionales,

microbiológicas y fermentativas superiores a los otros tratamientos.

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Al respecto, Pendini (2008) indicó que la composición de la dieta afecta la producción y

composición de la leche, así la nutrición o el manejo de la alimentación alteran

principalmente el contenido de grasa, en menor medida el de proteína y prácticamente

no tiene ningún efecto sobre la lactosa. La producción y composición de la leche

depende del número de células secretoras, de la capacidad de síntesis de las células y de

la cantidad de nutrientes que llegan a la glándula mamaria. Los dos primeros factores

dependen del estado fisiológico de la lactancia, edad del animal, correlación hormonal y

la salud de la ubre. La cantidad de nutrientes depende de la cantidad de alimento

consumido, la composición de la dieta y de la movilización de reservas corporales. Un

adecuado balance de carbohidratos no estructurales en la dieta suele resultar en un

incremento de los tenores de proteínas y de grasa en la leche. Por lo general la grasa

constituye del 3 al 6 % de la leche, dependiendo de la raza y alimentación. La

concentración proteica varía entre 3 y 4 % en dependencia la raza y la relación con la

cantidad de grasa (mayor cantidad de grasa, mayor cantidad de proteína).

El análisis de la cita anterior, permite inferir que para lograr un aumento en los

componentes de la leche, la dieta debe contener los nutrientes necesarios para la síntesis

y que estos nutrientes se encuentren en forma equilibrada, además, que los precursores

sanguíneos de la leche pueden ser modificados a través de la dieta, modificando la

fermentación ruminal y/o incorporando alimentos que mejoren el aporte de nutrientes

vía intestinal. Las relación energía-fibra-proteína de la dieta determina la disponibilidad

de nutrientes como glucosa, aminoácidos y triglicéridos para la síntesis láctea.

El contenido de sólidos totales fue de 12,62 %, 12,23 %, 11,89 % y 11,61 % para

EMzSL, EMzM, EMzEB y EMz, respectivamente, este valor se encuentra por encima

del valor mínimo establecido de 11,2 %, en la norma NTE-INEN 9:2012, sobresale el

tratamiento EMzSL, seguido de EMzM, EMzEB y EMz, con diferencias estadísticas

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(P<0,001) entre tratamientos. Se evidencia efecto de la dieta sobre este indicador, el

cual es el resultado de la suma de los principales componentes nutritivos de la leche

como la proteína, la grasa, los carbohidratos y otros.

En relación a la densidad (%) el tratamiento EMzSL con un valor de 1,037 difiere

estadísticamente de los demás. Este indicador está relacionado con el contenido de

sólidos en la leche y tiene importancia tanto para la nutrición del ternero, como para los

consumidores humanos que disponen de mayores nutrientes al consumir leche, de igual

manera incide positivamente sobre el rendimiento quesero en la industria láctea.

La evaluación sensorial determinó valores máximos para las escalas de puntos (5/5) en

las características de olor, sabor, color y consistencia, de la leche de las vacas de todos

los tratamientos, según Witting (1981), sin diferencias entre ellos.

Todos los valores de calidad de la leche de este estudio, se ubican dentro del rango

normal, según la normativa alimentaria vigente en Ecuador (NTE-INEN 9:2012).

5.2.8 Costo de producción de leche y estimación del indicador beneficio.costo-1

En la figura 30 se presentan los resultados del cálculo realizado para obtener los costos

de producción del litro de leche, donde se observa que el mayor costo lo posee el

tratamiento EMz con 0,37 USD.L-1

, seguido del EMzEB con 0,31; luego el EMzM con

0,29 y el más bajo costo lo presentó el tratamiento EMzSL con 0,25 USD.L-1

. Estos

costos se calcularon con datos económicos y precios reales correspondientes al primer

trimestre del año 2014 en Ecuador. El detalle del cálculo realizado se presenta en el

anexo 4.

Como se observa, el costo de producción del litro de leche obtenido en esta

investigación, es menor al reportado por la FAO (2010) de 0,375 USD.L-1

, en todos los

tratamientos, por lo que el uso de ensilaje con inoculación redujo el costo de

producción, además de generar un incremento de la producción. Los resultados

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Figura 30. Costo de producción de leche e indicador beneficio.costo-1

, mediante la

alimentación de vacas con ensilaje de rastrojo de maíz, inoculado con preparados

microbianos.

0,37

0,25 0,31 0,29

1,11

1,29

1,18 1,21

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

EMz EMzSL EMzEB EMzM

Costo en (USD.L-1 leche) Indicador Beneficio.Costo-1

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obtenidos ratifican lo expuesto por Okereke et al. (2008) citados por Thomas et al.

(2010), quienes manifestaron que los costos de alimentación en la producción animal,

representan del 70 al 80% de los costos totales, por lo que reducirlos es muy importante,

lo cual se puede lograr mediante el aprovechamiento de subproductos y residuos agro

industriales, como es el caso del presente estudio.

Para el indicador beneficio.costo-1

calculado, se determina un valor más alto para el

tratamiento EMzSL con 1,29 lo cual significa que por cada dólar invertido en la

ganadería lechera con aplicación de esta tecnología, se logra recuperar la inversión y

obtener una ganancia del 29 % ó lo que es lo mismo 29 centavos por cada dólar

invertido, le siguen en su orden los tratamientos EMzM con 1,21; el EMzEB con 1,18 y

por último el tratamiento testigo con 1,11; valor que representa lo que actualmente se

obtiene como rendimiento económico en la ganadería de leche en la zona andina del

Ecuador, con la tecnología tradicional de ensilar rastrojos de maíz sin inoculación

microbiana. El detalle del cálculo de este indicador se presenta en el anexo 4. Al

respecto Tobía et al. (2003), mencionaron que existe un beneficio económico derivado

del uso de inoculantes bacterianos en ensilajes de maíz y alfalfa, señalaron incrementos

de 6 a 10 y de 14 a 15 dólares.t-1

de maíz y de alfalfa ensilados, respectivamente,

producto de las mejoras en la preservación y en la utilización del ensilaje en la

alimentación de las vacas de leche. Este análisis económico es quizá, el indicador más

importante, a la hora de convencer al productor ganadero, que se incline por la adopción

de una nueva tecnología, por lo tanto en este estudio se tiene esta ventaja, de que la

nueva tecnología desarrollada genera mayores beneficios económicos.

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CAPÍTULO 6. DISCUSIÓN GENERAL

La investigación, por naturaleza, debe estar orientada hacia la solución de problemas,

principalmente aquellos que se consideran prioritarios para la especie humana, en la

actualidad la FAO hace un llamado urgente, a buscar alternativas para mitigar el hambre en

el mundo, flagelo que afecta a millones de personas, este aspecto motiva la búsqueda de

tecnologías adecuadas para aprovechar de mejor manera los recursos, diversificar la

producción, mejorar la productividad, crear mejor acceso a los alimentos y procurar una

distribución más equitativa de la riqueza. En este sentido se ha propuesto aportar con esta

investigación desde la óptica de la ganadería bovina productora de leche como fuente de

seguridad alimentaria, principalmente para pequeños y medianos productores en el

Ecuador y en lugares del mundo con similares condiciones agroecológicas y sociales. El

diagnóstico realizado detectó la carencia de un sistema estable de alimentación para el

ganado bovino lechero en épocas de escasez de pastos, que provoca la disminución de la

producción, de los ingresos y de la calidad de vida de los pequeños ganaderos, y por otro

lado por las condiciones de biodiversidad del país, se generan abundantes residuos

agroindustriales que son mal utilizados y contaminan el ambiente. En este punto se

propone la aplicación de la biotecnología convencional para transformar algunos de estos

residuos orgánicos en alimento de buena calidad y a bajo costo, para las vacas lecheras. La

principal tecnología utilizada es la fermentación en estado sólido (FES), acompañada de

trabajos complementarios de campo y laboratorio que permiten generar productos a través

de una tecnología de fácil transferencia a los ganaderos, aunque se identifican otros

beneficiarios en la cadena, incluyendo a los técnicos pecuarios, comerciantes,

consumidores y otros.

Los resultados obtenidos en el presente trabajo se agrupan en tres aspectos fundamentales:

1) la obtención y caracterización de preparados microbianos a base de suero fresco de

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leche, estiércol bovino y contenido ruminal, que incluyan microorganismos con actividad

ácido láctica, 2) la caracterización de siete residuos agrícolas pos cosecha que en sinergia

con los preparados microbianos, desarrollen fermentaciones eficientes mediante el ensilaje

y 3) la evaluación de los mejores ensilados obtenidos, en la alimentación de vacas lecheras

en la zona andina del Ecuador. La interrelación de estos tres aspectos abordados, generaron

la confirmación de la Hipótesis planteada al inicio del trabajo y con esto se logró dar

respuesta a los objetivos establecidos en la presente investigación.

Los inoculantes microbianos para ensilaje han tenido un gran auge en los últimos años en

diversos países; sin embargo, en muchas regiones del mundo, se carece de información

comparativa y detallada al respecto que especifique los efectos que sobre el ensilaje se

producen al utilizar un determinado aditivo. Además, se requiere información sobre la

conveniencia de su utilización al considerar la gran variedad de material que se utiliza para

ensilar (Ruíz et al. 2009).

Ecuador como otros países, tienen dependencia tecnológica en lo referente a inoculantes

bacterianos para ensilajes y deben importar éste tipo de material biológico, con erogación

de divisas y con el riesgo de que estos no funcionen tal como se esperaba, porque se debe

tomar en que cuenta que los efectos de los inoculantes pueden variar de un lugar a otro

(Schmidt & Kung 2010). Además el conocimiento profundo del metabolismo y la

fisiología de bacterias ácido lácticas aisladas de diferentes fuentes y de sus mezclas en

distintos sustratos de fermentación, permitirá generar mezclas microbianas cada vez más

definidas y reproducibles, lo que constituirá un factor de progreso en la tarea de disminuir

los costos de producción (Cock y Naranjo 2005). Ante esta situación, el presente trabajo

logró diseñar y elaborar con tecnología convencional de laboratorio y luego de campo,

mediante fermentación líquida, nuevos preparados microbianos a base de residuos

agroindustriales como: suero fresco de leche, estiércol bovino y contenido ruminal, cuyas

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características de bajo costo y abundancia, son adecuadas para el desarrollo de esta

tecnología, materiales que junto a otros elementos como la melaza de caña, la urea, las

sales minerales y el agua, en asociación, forman un medio nutricional, bioquímico y

ecológico adecuado para el crecimiento y expresión de las cepas BAL contenidas en los

residuos orgánicos ya citados.

Durante la obtención de los nuevos preparados microbianos se observaron algunos

fenómenos importantes, se evidenció tanto el crecimiento como la síntesis microbiana

durante la fermentación, así tanto las BAL como las levaduras crecieron

exponencialmente, estos microorganismos produjeron enzimas con acción proteolítica y

amilolítica, lo cual puede favorecer una mayor degradación de compuestos durante la

fermentación, los mayores valores de N amoniacal producidos en los tratamientos a base

de estiércol bovino y contenido ruminal, posiblemente se deban a la presencia de bacterias

ureolíticas con acción ureasa positiva, la competencia biológica entre distintos tipos de

bacterias que generan varios tipos de productos y las de tipo ácido lácticas, definieron la

curva del pH, indicador que descendió gracias a la producción de ácido láctico y otros

AGCC, este fenómeno de antagonismo biológico eliminó los coliformes.

Los tres mejores preparados microbianos obtenidos fueron en su orden 1) a base de suero

fresco de leche, 2) a base de una combinación de suero fresco de leche y estiércol bovino,

y 3) a base de estiércol bovino, estos poseen características adecuadas en la concentración

de AGCC y ácido láctico, un pH bajo capaz de eliminar patógenos como los coliformes, un

buen contenido de enzimas proteasas y amilasas, nitrógeno proteico, amoniacal y total,

dentro de los rangos apropiados para este tipo de fermentaciones, alta concentración de

BAL (>106 UFC.mL

-1), sin coliformes, una población <10

6 UFC.mL

-1 de hongos y

levaduras, sólidos disueltos de 8,9 a 11,5 °Brix, lo cual permite prever un buen

rendimiento como inoculante de ensilajes de residuos orgánicos. Los inoculantes

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microbiales contienen bacterias seleccionadas para dominar la fermentación de los cultivos

en el silo. Se pueden definir como inoculantes formados tanto por cepas BAL

homofermentativas que producen solo ácido láctico y dentro de ellos se encuentran

especies de Lactobacillus como Lactobacillus rhamnosus, y especies de Pediococcus spp,

y Enterococcus spp., como por cepas heterofermentativas que producen ácido láctico,

ácido acético o etanol, y bióxido de carbono como Lactobacillus casei (Contreras y Muck

2006). Estos inóculos bacterianos promueven una fermentación rápida y eficiente de los

materiales ensilados, lo cual incrementa la calidad y cantidad del producto final. Estos

aditivos presentan algunas ventajas sobre otros, tales como su bajo costo, la seguridad en

su manejo, su baja tasa de aplicación por cantidad de forraje picado, así como el hecho de

no contaminar el ambiente (Bolsen et al. 1995).

Es necesario realizar un control básico de la calidad de este tipo de preparados microbianos

el cual consiste en determinar pH, cantidad de BAL, cantidad y relación de ácido láctico y

AGCC, así como el contenido de nitrógeno amoniacal, además, sería importante

determinar la presencia de bacterias clostrídicas debido al uso de estiércol como inóculo.

En base a la caracterización realizada, se seleccionó los tres preparados microbianos que

fueron utilizados como inoculantes bacterianos en la siguiente fase de producción de

ensilajes a base de siete residuos agrícolas pos cosecha. No fueron seleccionados los

preparados microbianos a base de contenido ruminal y aquel sin inoculación (control), por

sus características inferiores como posibles inoculantes de ensilajes.

A partir de los nuevos preparados microbianos, se aislaron 39 cepas BAL, de las cuales 4

fueron del preparado microbiano sin inoculante, 12 del preparado microbiano a base de

suero fresco de leche, 7 del preparado microbiano a base de estiércol fresco de bovino, 10

correspondieron al preparado mixto de suero fresco de leche y estiércol bovino y 6 cepas a

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partir del preparado microbiano a base de contenido ruminal. Lo cual demuestra que estos

residuos orgánicos son fuentes autóctonas de BAL.

Las BAL aisladas y caracterizadas corresponden en su mayoría al género Lactobacillus sp

con 34 cepas que corresponden al 87,18 %, lo cual determina la incidencia e importancia

de este grupo en procesos de fermentación ácido láctica, le sigue el género Enterococcus sp

con 3 cepas, lo cual equivale al 7,70 % de total, luego aparecen los géneros Lactococcus sp

y Pediococcus sp con una cepa en cada caso, lo cual representa el 2,56 % para cada género.

Dentro de los géneros citados se incluyen tanto cepas homofermentativas, como

heterofermentativas obligadas y heterofermentativas facultativas. Estas cepas pasarán a

formar parte de los ensilajes al ser inoculadas (Tobía et al. 2003).

Es necesario estudiar cómo se asocian los inóculos a la flora epifítica del residuo orgánico,

para ello es necesario conocerla en cada caso, por ejemplo Sampaio et al. (2013) encontró

como bacteria ácido láctica epifítica predominante en Brachiaria decumbens y Panicum

maximum a Lactobacillus fermentum, pero al ensilar estos pastos, dan respuestas diferentes

en la curva de descenso del pH, el valor más alto fue para Panicum (4,89) que para

Brachiaria (4,51). En el presente estudio se demostraron sinergias entre los

microorganismos y los sustratos, dadas sus altas poblaciones y producción de metabolitos.

Además en todos los preparados microbianos desarrollados, se evidencia la presencia de

consorcios microbianos y no especies únicas de bacterias ácido lácticas, lo cual indica, que

un cultivo mixto o consorcio de microorganismos, es capaz de utilizar sustratos complejos

por su trabajo en equipo y en reacciones sucesivas o complementarias, o ambas, son

resistentes a los antagonistas, generan mayor cantidad de sustancias o productos y son más

eficientes en la conversión de sustratos impuros.

Los siete residuos agrícolas evaluados se catalogaron como adecuados para ensilaje,

aunque, esto depende del estado de madurez fisiológica del material vegetal utilizado

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(Ramírez et al. 2013) y con buenas características de composición como alimento para

rumiantes, aunque los valores para MS un fueron tan altos, los de proteína si lo fueron

gracias al crecimiento y síntesis microbiana de BAL y otros microorganismos presentes

que incluyen levaduras, se disminuyó la fibra, hecho propiciado por la acidificación que

generaron los ácidos orgánicos de las BAL, con el incremento de la digestibilidad, su

inocuidad estuvo demostrada por el descenso del pH influido por el ácido láctico

producido. La tecnología de inoculación de ensilajes aplicada mejoró la calidad de los

residuales en un tiempo corto de fermentación de 25 d, en comparación con los ensilajes

tradicionales que normalmente necesitan mayor tiempo.

Por otro lado, el efecto de los aditivos usados en ensilajes es heterogéneo, lo que indica que

la respuesta obtenida al utilizar este tipo de productos, está influida por las características

propias de los forrajes utilizados, por lo que es recomendable seleccionar tanto al sustrato

como al aditivo adecuado para lograr ventajas en la relación costo-beneficio (Ruíz et al.

2009). El presente estudio destaca la incorporación de hortalizas como el brócoli, en el

ensilaje para la dieta de vacas lecheras, lo cual representa el aprovechamiento de un

recurso alternativo y abundante en el medio, al respecto Losada et al. (1992) informó que

el uso del brócoli reduce el consumo de concentrado, aporta 33 % de proteína, 15 % de

fibra, incrementa la proteína de la leche (5,3 %), aunque disminuye la grasa (2,8 %).

Esta investigación generó así una alternativa para el aprovechamiento de residuales

orgánicos, que se pueden aprovechar para alimentación animal mediante esta tecnología.

Al final, por metodología experimental y para cumplir con los objetivos de la investigación

se seleccionó un residuo agrícola, el cual fue llevado a proceso de producción a mayor

volumen para evaluar su rendimiento como alimento en vacas lecheras. La selección se

realizó con el uso de una matriz cuantitativa de evaluación, de la cual se obtuvo que el

mejor residuo orgánico correspondiera al rastrojo de maíz, e inoculado con los tres nuevos

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preparados microbianos elaborados a base de suero fresco de leche, estiércol bovino y una

combinación de ambos residuos orgánicos en partes iguales.

Se utilizó un grupo de vacas con pesos homogéneos, su variación fue leve, incremento al

parecer debido al avance de la edad de las vacas, más no al efecto de los tratamientos.

Al evaluar los tratamientos con rastrojo de maíz en las vacas, se observó que la mejor

digestibilidad de todos los nutrientes presenta aquel que fue inoculado con preparado

microbiano a base de suero fresco de leche, lo cual ratifica la eficiencia de los inoculantes

microbianos en ensilajes para vacas lecheras, tal como lo reportó Nkosi et al. (2011). Este

preparado microbiano contiene cepas de BAL, tanto homo como heterofermentativas, las

cuales demostraron una asociación sinérgica en el ensilaje, esto presenta ventajas sobre

ensilajes inoculados con BAL únicamente homofermentativas, que son propensos al

deterior aeróbico (Muck 2010). Según Schmidt y Kung Jr (2010), el ensilado de maíz es

sensible al deterioro aeróbico, debido a su alta concentración de almidón y ácidos

orgánicos, que son utilizados por los microorganismos indeseables, el ensilaje del presente

estudio difiere al usar como sustrato al rastrojo que carece de granos, por lo que el nivel de

almidón es bajo. Aunque los inóculos homofermentativos son más eficientes en el uso de

la energía que los heterofermentativos, así por cada molécula de glucosa se produce dos

moléculas de ácido láctico, una mayor recuperación de materia seca y poca pérdida de

energía en el ensilaje, en cambio en la heterofermentación por cada molécula de glucosa

se genera una molécula de ácido láctico, una de ácido acético o etanol, y bióxido de

carbono, éste, sale del ensilaje como un gas, con pérdidas de materia seca (Contreras y

Muck 2006).

Los resultados del presente estudio, demuestran el efecto de los inoculantes sobre la

digestibilidad in vitro de MS, PC, MO, ELN, EE y FC. Esto pudiera estar relacionado con

un efecto positivo al interactuar las cepas BAL con los microorganismos ruminales y

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estimular la funcionalidad del rumen, de aquí nace la importancia de investigar nuevas

alternativas con inoculantes formados por consorcios microbianos, los mismos que tienen

algunas ventajas sobre cepas puras.

En lo referente al aporte energético de estos ensilajes, los mejores valores tanto de ED,

EM, como de NDT, los posee el EMzSL, lo cual convierte a este ensilaje en fuente

interesante de energía durante la producción de leche. Los demás inoculantes también

expresan un efecto positivo sobre estos componentes, puesto que superan al control sin

inoculación (EMz). La literatura disponible no cita resultados sobre NDT en inoculantes

microbianos sobre sustratos fibrosos de residuos de cosecha, por lo que es de gran

importancia ofrecer estos primeros resultados.

El indicador de consumo de ensilaje en vacas, se relaciona con características sensoriales

del producto que le otorga mayor palatabilidad, los mejores valores para los dos

indicadores fueron para el ensilaje de maíz con suero de leche.

La mejor producción correspondió al EMzSL con un 50 % superior al control, seguido de

los otros dos ensilajes inoculados (EMzM y EMzEB). Al parecer esta respuesta está

influida por el tipo de inoculante del ensilaje, puesto que el material residual empleado es

el mismo para todos los tratamientos.

Concomitante a esto, se observó un incremento en la concentración de glucosa en la sangre

de vacas alimentadas con EMzSL en relación a los demás tratamientos, al tener presente

que la glucosa junto a la galactosa son los precursores de la lactosa, su disponibilidad en

mayor concentración siempre resultará importante para la producción de leche. Además, el

volumen de la leche sintetizada por la glándula mamaria está fuertemente correlacionado a

la síntesis de lactosa por las células secretoras, donde el fuerte poder osmótico de la lactosa

como precursor de la leche pudiera incorporar agua al lumen del alveolo y determinar el

volumen de leche producido.

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Por otro lado, es posible que el contenido microbiano de los ensilajes inoculados haya

influido en la actividad microbiana ruminal que incrementó la digestibilidad de los

componentes químicos, así como los metabolitos tales como AGV (Baytok et al. 2005) y

amoniaco, fundamentalmente, con aumento en la síntesis de proteína microbiana de

sobrepaso, lo cual se reflejó en una mayor productividad de las vacas lecheras.

Se obtuvo con el tratamiento EMzSL mejor consumo de ensilaje, por tanto mayor aporte

proteico de la dieta, mejor producción de leche, por ende mejor conversión alimentaria, lo

cual tuvo un impacto positivo en el costo de producción de la leche (0,25 USD.L-1

) y el

rendimiento económico de esta tecnología, cuyo indicador beneficio.costo-1

fue de 1,29,

que superó al control con 0,18 USD de ganancia por cada dólar invertido. Esto concuerda

con Díaz et al. (En imprenta 2014), quienes sostuvieron que el preparado microbiano

acelera y regula el proceso de fermentación y contribuye al incremento de proteína del

ensilaje, el mismo que al utilizarse como suplemento en vacas lecheras, concentra mayores

nutrientes e incrementa la producción de leche, que genera mayor rentabilidad económica.

Todos los valores de calidad de la leche de este estudio, se ubican dentro del rango de

valores adecuados para leche cruda de vaca, según la normativa alimentaria vigente en

Ecuador (NTE-INEN 9:2012). En donde el tratamiento EMzSL presentó mayor contenido

de proteína y de grasa, y superó al control con un 11% para los dos compuestos, lo cual es

interesante en lugares en donde el precio de la leche se define en función de ellos.

Se debe considerar que para lograr un aumento en los componentes de la leche, la dieta

debe contener los nutrientes necesarios para la síntesis y que estos nutrientes se encuentren

en forma equilibrada, además se conoce que los precursores sanguíneos de la leche pueden

ser modificados a través de la dieta, modificando la fermentación ruminal y/o incorporando

alimentos que mejoren el aporte de nutrientes vía intestinal (Pendini 2008), así desde el

punto de vista de la composición de la leche, un adecuado balance de Carbohidratos no

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estructurales en la dieta suele resultar en un incremento de los tenores de proteínas y de

grasa en la leche.

La tecnología desarrollada debe ser transferida a los productores, para ello, Reynolds

(2001), cita algunas sugerencias para aumentar la adopción del ensilaje por pequeños

campesinos en el trópico, las mismas que se ajustan a los resultados de este trabajo:

identificar y desarrollar tecnologías más sencillas y de menor costo, usar más

frecuentemente y en mayor cantidad los residuos orgánicos de cosechas, utilizar mezclas

de sustratos, usar materiales de buena calidad, fomentar el uso de la melaza al ensilar,

privilegiar el uso de subproductos para ensilarlos con el empleo de tecnologías sencillas y

así permitir un aporte continuo de alimentos durante la temporada seca, lo que acarrea

como beneficios un mayor ingreso, mejor seguridad alimentaria y menor contaminación

ambiental, desarrollar técnicas apropiadas para la producción de pequeñas cantidades de

ensilaje como fundas fáciles y prácticas para su uso por los pequeños campesinos. Pese a

los resultados de este trabajo, aún no existe un conocimiento suficiente de los

subproductos, de sus cualidades nutritivas, como de los problemas que puedan ocasionar, y

tampoco existen estructuras adecuadas para su conservación, ni para su correcta utilización

en las dietas, por falta de conocimientos (Martínez et al. 2008).

Finalmente, el incremento de la digestibilidad de ensilajes de planta entera de maíz para

vacas, es una opción efectiva para mitigar las emisiones de gases con efecto invernadero,

lo cual debe ser estudiado y cuantificado (Vellinga y Hoving 2011).

Con esta propuesta tecnológica, se aporta en nuestro país al interés estatal, por desarrollar

tecnología propia en el ámbito de los aditivos biológicos para el proceso de ensilaje y

apoyo a los pequeños productores de ganado de leche, tal como fueran los objetivos de los

proyectos de investigación financiados institucionalmente por el gobierno: FUNDACYT-

PFN 057 y BIOAGRO-ESPOCH.

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CONCLUSIONES

1. Se seleccionaron tres preparados microbianos, el de suero fresco de leche, el de

estiércol bovino y la combinación de los anteriores, como fuentes de inoculantes

bacterianos para ensilaje de residuos agrícolas, el mejor fue el suero de leche.

2. Se desarrolló una alternativa tecnológica para el aprovechamiento de varios residuos

agroindustriales, lo cual es un aporte a la mitigación de la contaminación ambiental.

3. A partir de los nuevos preparados microbianos, se aislaron 39 cepas de bacterias ácido

lácticas, identificadas como Lactobacillus, Enterococcus, Pediococcus y Lactococcus,

donde se incluyen doce especies.

4. Se caracterizaron siete residuos agrícolas pos cosecha, para la producción de ensilajes

inoculados con preparados microbianos.

5. En base a sus características fermentativas, químicas, microbianas, organolépticas, de

digestibilidad y costo, se seleccionó el ensilaje de rastrojo de maíz con los tres

preparados microbianos para alimentación de vacas lecheras.

6. Se demuestra la relación ecológica sinérgica entre los inóculos bacterianos y la

microflora epifítica de los residuos agrícolas utilizados.

7. Se comprueba que la mejor mezcla para el ensilaje es el rastrojo de maíz con el

preparado microbiano a base de suero fresco de leche, el cual demostró el mejor

comportamiento biológico, a este producto se le denominó BIORÉS.

8. El producto BIORÉS suplementado en vacas lecheras incrementó los indicadores de

calidad de la leche en grasa y proteína en un 11 % y estimuló la producción láctea.

9. Con la metodología empleada se obtiene un producto que incrementa el indicador

beneficio.costo-1

de 1,11 a 1,29 para los productores que decidan aplicarla en sus

explotaciones.

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RECOMENDACIONES

1. Introducir el producto BIORÉS, en la alimentación de vacas lecheras Holstein

mestizas, como suplemento en cualquier época del año.

2. Realizar estudios para evaluar en vacas lecheras y otros rumiantes, los demás ensilajes

de residuos agrícolas ya caracterizados, mayores tiempos de fermentación y la

influencia de este tipo de ensilajes en la fisiología del rumen.

3. Elaborar un manual de control y aseguramiento de la calidad de ensilajes de residuos

agroindustriales e inoculados con preparados microbianos.

4. Completar el registro comercial del producto BIORÉS y sus componentes

tecnológicos.

5. Completar la transferencia de tecnología a los productores de ganado de leche del área

de influencia de la investigación, en el Ecuador.

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(100),488-491.

Yasuda, K., Hashikawa, S., Sakamoto, H., Tomita, Y., Shibata, S. and Fukata, T. (2007). A

new symbiotic consisting of Lactobacillus casei subsp. Casei and dextran improves

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Zhang, T., Yan, S., Li, Z., Wei, S., Qin, G., Kuan, W. (2014). Whole soybean as probiotic

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Anexo 1. Escala de Mc Farland, para la estimación de la concentración bacteriana

en una solución

Tubo Cl2Ba (1%) SO4H2 (1%) UFC.mL-1

0,5 0,05 9,95 1,5x108

1 0,1 9,9 3,0x108

2 0,2 9,8 6,0x108

3 0,3 9,7 9,0x108

4 0,4 9,6 1,2x109

5 0,5 9,5 1,5x109

6 0,6 9,4 1,8x109

7 0,7 9,3 2,1x109

8 0,8 9,2 2,4x109

9 0,9 9,1 2.7x109

10 1,0 9,0 3,0x109

Anexo 2. Superficie, producción y generación de residuos orgánicos de siete cultivos

en Ecuador

Producto Superficie

cosechada

(ha)

Producción

nacional (t)*

Residuos

generados

(%)**

Tipo de

residuo

generado

Maíz 397203 1243327 75 Rastrojo

Trigo 9318 7450 65 Paja

Cebada 20017 10962 65 Paja

Avena 2544 27984 58 Paja

Arveja 1177 366 48 Rastrojo

Fréjol 35108 9990 45 Rastrojo

Brócoli 3422 48682 35 Cabezuelas

Fuente: Censo Nacional Agropecuario (2012).

* Producto útil comestible

** Incluye únicamente los residuos agrícolas utilizados en esta investigación

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Anexo 3. Matriz para la selección de los mejores ensilajes (Según Díaz 2014).

Maíz

Fréjol

+arveja

Trigo

+cebada

Brócoli

+avena

No Variable Indicador S E M S E M S E M S E M

1 Características bromatológicas

MS

PB

FDN

2 Digestibilidad In vitro %

3 Características

microbiológicas BAL

Coliformes

4 Características

fermentativas

pH

Ácido láctico

NH3

5 Características

sensoriales

Promedio de

color, olor y textura

6 Abundancia de los

residuales en el medio

Cantidad

disponible

7 Facilidad de obtención y

transporte Logística

8 Bajo costo Precio

9 Facilidad de proceso

Picado y

compactación

TOTAL (Sobre 1400 puntos)

Los indicadores valorados sobre 100 puntos cada uno, fueron:

1) Características bromatológicas:

Para MS, se diseñó una escala de puntaje que se asignó a cada ensilaje según su

contenido de MS

Contenido de MS (%) del ensilaje Puntaje asignado

<20 80

20-24 90

25-28 100

29-32 90

>32 80

Para PB, se asignó el mayor puntaje (100) al ensilaje que contuvo el mayor contenido

proteico, esto es al ensilaje de brócoli + avena con inoculante a base de suero fresco de

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leche, que tuvo 19,37 % de PB. Y se estableció para los demás ensilajes un puntaje en

función de su contenido proteico en relación a éste patrón.

Para FDN, se asignó 100 puntos al ensilaje de brócoli + avena con inoculante a base

de suero fresco de leche, que fue el mejor valor con 48,36 % de FDN y en función de

este se asignaron por relación directa los puntajes a los demás tratamientos.

2) Para la digestibilidad in vitro, se asignó 100 puntos al ensilaje de rastrojo de maíz

inoculado con preparado microbiano a base de suero fresco de leche, que tuvo el mejor

valor con 63,07 % para este indicador, y en función de este se calcularon los puntajes

para los demás tratamientos.

3) Características microbiológicas:

Para BAL, se asignó 100 puntos al ensilaje de rastrojo de maíz con suero fresco de

leche, por su mayor contenido de estas bacterias con 254,6x105 UFC.mL

-1, y en

función de esto se asignaron los puntajes para los demás tratamientos.

Para el indicador Coliformes, se asignó 100 puntos a todos los tratamientos,

puesto que todos habían eliminado este grupo de patógenos, al final del proceso.

4) Características fermentativas:

Para el pH, se asignó 100 puntos al ensilaje de maíz con inoculante de suero

fresco de leche, por su valor más bajo con 4,08 y en función de esto se asignaron

los puntajes para los demás tratamientos.

Para el ácido láctico, se asignó 100 puntos al ensilaje de maíz con inoculante a

base de suero fresco de leche, por su mayor proporción del compuesto con

relación a los ácidos totales de 65,75 % y en función de esto se asignaron los

puntajes para los demás tratamientos.

Para el Nitrógeno amoniacal, se diseñó una escala de puntaje que fue asignado a

cada ensilaje, según su contenido de este compuesto:

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Contenido de Nitrógeno amoniacal (%) en el ensilaje Puntaje asignado

<5 100

5,1-8,0 80

>8 60

5) Para las características sensoriales: se utilizó el valor promedio obtenido por cada

tratamiento en la evaluación de color, olor y textura, con un máximo de 100 puntos.

6) Para el indicador: abundancia de los residuales en el medio, se evaluó la cantidad

disponible del residual en época de producción y durante todo un año, y por

comparación de asignaron puntajes de 100 para el más abundante y en forma

escalonada descendente para los demás tratamientos, conforme su existencia sea

menor en cantidad, en el medio.

7) Para el indicador: facilidad de obtención y transporte, se consideró estas dos

características propias de cada residual, como elementos para su puntuación, así al

residual más fácil de obtener y transportar se le asignó 100 puntos y en forma

descendente a los demás residuales evaluados.

8) El análisis efectuado al indicador “bajo costo” permitió asignar el mayor puntaje de

100 al residual más barato en la zona al adquirir 1 t de peso, y en función de esto se

calculó los puntajes para los demás tratamientos, es decir a mayor costo menor

puntaje.

9) La facilidad de proceso, referida al picado y la compactación, para el ensilaje, permitió

asignar el mayor puntaje de 100 al residual que presenta las dos ventajas juntas, y en

forma descendente a los demás.

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Anexo 4. Cálculo de costos de los preparados microbianos y ensilajes e indicador

beneficio.costo-1

(B/C).

ANALISIS ECONOMICO

1. Costo de producción de los preparados microbianos

TRATAMIENTOS

No. CONCEPTO Sin inoc. SL EB M

EGRESOS (USD)

1 Inóculante (SL o EB) 0,00 0,33 1,32 0,83

2 Melaza de caña 6,40 6,40 6,40 6,40

3 Urea 0,30 0,30 0,30 0,30

4 Sal mineral 0,30 0,30 0,30 0,30

5 Agua 0,02 0,02 0,02 0,02

6 Materiales e implementos 2,00 2,00 2,00 2,00

7 TOTAL EGRESOS (USD) 9,02 9,35 10,34 9,84

8 Producción (L) 100,00 100,00 100,00 100,00

9 Costo en USD.L-1 de preparado microbiano 0,090 0,093 0,103 0,098

Detalle de costos (en USD)

Suero de leche (SL) 0,01 L

Estiércol bovino (EB) 0,04 kg

Melaza de caña 0,32 kg

Urea 0,3 kg

Sal mineral 0,45 kg

Agua 0,0004 L

Materiales e implementos (Solo uso) 2 Tanque, pala

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ANALISIS ECONOMICO

2. Costo de producción de los ensilajes de residuos agrícolas post cosecha

TRATAMIENTOS

Maíz Fréjol + arveja Trigo+cebada Brócoli 75+avena 25

No. CONCEPTO Sin inoc. SL EB M SL EB M SL EB M SL EB M

EGRESOS

1 Costo del preparado microbiano 2,25 2,34 2,58 2,46 2,34 2,58 2,46 2,34 2,58 2,46 2,34 2,58 2,46

2 Costo del residual 2,25 2,25 2,25 2,25 3,00 3,00 3,00 5,25 5,25 5,25 7,69 7,69 7,69

3 Mano de obra 3,00 5,00 7,00 6,00 9,00 6,00 8,00 7,00 4,00 6,00 9,00 6,00 7,00

4 Materiales e implementos 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00

5 TOTAL EGRESOS 9,50 11,59 13,83 12,71 16,34 13,58 15,46 16,59 13,83 15,71 21,02 18,27 19,15

6 Kg producidos 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

COSTO.Kg-1 de ensilaje 0,10 0,12 0,14 0,13 0,16 0,14 0,15 0,17 0,14 0,16 0,21 0,18 0,19

Detalle de los costos

Rastrojo de maíz kg 0,03

Costo del preparado microbiano

Rastrojo de fréjol kg 0,04

SI SL EB M

Rastrojo de arveja kg 0,04

0,090 0,093 0,103 0,098

Paja de trigo kg 0,07

Paja de cebada kg 0,07

Brócoli kg 0,2

Paja de avena kg 0,07

Mano de obra h 1

Materiales e implementos Plásticos 2

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ANALISIS ECONOMICO 3. Costo de producción de 1 L de leche en vacas Holstein alimentadas con ensilajes de

rastrojo de maíz inoculados e Indicador beneficio.costo-1 (B/C).

TRATAMIENTOS

No. CONCEPTO EMz EMSL EMEB EMSLEB

EGRESOS (USD)

1 Cotización de las vacas 1 1068,32 1068,54 1071,62 1070,52

2 Costo del forraje consumido 0,48 0,48 0,49 0,48

3 Costo del ensilaje consumido 0,46 0,64 0,53 0,58

4 Costos por sanidad 0,60 0,60 0,60 0,60

5 Mano de obra 0,50 0,50 0,50 0,50

6 Servicios básicos 0,10 0,10 0,10 0,10

7 Depreciación de instalaciones y equipos 1,25 1,25 1,25 1,25

8 TOTAL EGRESOS DIARIOS 3,40 3,58 3,47 3,52

9 TOTAL EGRESOS PERIODO 120 DIAS 1475,72 1497,77 1488,13 1492,33

INGRESOS

10 Producción de leche (L.vaca-1.d-1) 9,17 14,20 11,12 11,93

11 Costo venta USD.L-1 de leche 0,48 0,48 0,48 0,48

12 Ingresos diarios por venta de leche (USD)

4,40 6,82 5,34 5,73

13 Cotización de las vacas 2 (USD) 1079,34 1082,00 1079,32 1081,23

14 Ingresos por venta de leche periodo 120 dias (USD)

528,19 817,92 640,51 687,17

15 Venta de abono (estiércol) periodo 120 dias (USD)

30,00 30,00 30,00 30,00

16 TOTAL INGRESOS PERIODO 120 DIAS (USD)

1637,53 1929,92 1749,83 1798,40

17 Costo de leche USD.L-1 (Egresos/producción)

0,37 0,25 0,31 0,29

18 Indicador Beneficio.costo-1

(Ingresos/Egresos) 1,11 1,29 1,18 1,21