Dinámica de la fermentación inicial de ensilaje de Albizia lebbeck

Dynamic of early fermentation of Albizia lebbeck silage

T. Clavero y R. Razz

Centro de Transferencia de Tecnología en Pastos y Forrajes. Facultad de Agronomía. Universidad del Zulia. Apdo 15908. Maracaibo 4005. Venezuela.

Autor de correspondencia e-mail: tclavero@hotmail.com

Resumen

La dinámica de la fermentación fue estudiada con ensilaje de Albizia lebbeck en el oeste de Venezuela. Material fresco fue cortado y ensilado en silos de laboratorio, con una relación 1:2 (p:v), de leguminosa: melaza , almacenados a 25ºC, los cuales fueron abiertos a 0.5, 1, 3, 5, 7, 14 y 30 días de ensilaje, respectivamente. Las muestras fueron tomadas de tres silos para cada muestreo analizándose la calidad de fermentación y los componentes nitrogenados .La dinámica de fermentación mostró una rápida reducción del pH (P<0,05) dentro de los primeros tres días de ensilaje, decreciendo a 4,11 para el día 5 y permaneciendo casi constante hasta el final del periodo de evaluación (30 días). El contenido de ácido láctico mostró un incremento significativo (P<0,05) después del primer día de ensilaje, alcanzando un máximo (8,19 g.kg^-1) el día 7, seguido de una insignificante disminución (P>0,05). El contenido de ácido acético incrementó significativamente (P<0,05) hasta el día 3 de ensilaje y alcanzó su máxima concentración (1,63 g.kg^-1) para el día 7. Ácidos propiónico y butírico fueron detectados en cantidades mínimas e insignificantes (P>0,05) durante el periodo de ensilaje. Esto fue atribuido a una rápida reducción del pH y la rápida producción de ácido láctico lo cual restringió el crecimiento de clostridias. El nitrógeno total y el nitrógeno proteico mostraron una disminución leve dentro de los tres primeros días de ensilaje, seguido por una disminución no significativa (P>0,05). El nitrógeno soluble se incrementó gradualmente y alcanzó el máximo valor en el día tres (P<0,05) y luego tendió a disminuir. Solo trazas de nitrógeno amoniacal fueron detectadas durante el ensilaje. Algunos de los cambios en los componentes nitrogenados pueden ser atribuidos a la acción de las enzimas de las plantas en los periodos iniciales del ensilaje. Este estudio demostró que el ensilaje realizado con Albizia lebbeck y la adición de melaza tiene buenas características fermentativas donde la fermentación láctica tiene lugar en el estado inicial con el resultado de una disminución del pH y una temprana estabilización del medio.

Palabras clave: Albizia lebbeck, ensilaje, calidad de fermentación, compuestos nitrogenados.

Abstract

The dynamics of fermentation were studied with Albizia lebbeck ensiled in the western part of Venezuela. Chopped fresh plant materials were ensiled into a laboratory silo, with a relationship 1:2 (w:v) of legumes: molasses, and stored at 25ºC, and then were opened on 0.5, 1, 3, 5 ,7 14 and 30 days alter ensiling, respectively. The samples were taken from three silos at each sampling time and the fermentation qualities and nitrogenous components were analyzed. The fermentation dynamics showed a fast pH reduction (P<0.05) within the initial three days of ensiling, decrease to 4.11 at day 5 and then remained almost constant until the end of ensiling (30 day). Lactic acid content showed a significant (P<0.05) increase after the first day of ensiling, reaching the peak (8.19 g.kg^-1) on day 7, followed by an insignificant decrease (P>0.05). Acetic acid content increased significantly (P<0.05) after three days of ensiling and reached a highest concentration (1.63 g.kg^-1) on day 7. Propionic and butyric acids were detected in no or only small amount over the ensiling period. This was attributed to a fast reduction in pH because of the rapid production of lactic acid which restricted growth of clostridia. Total nitrogen and protein nitrogen showed a slight decrease within the initial 3 days of ensiling, followed by an insignificant decrease (P>0.05). Soluble nitrogen increased gradually and reached the highest value on day three (P<0.05) and then tended to decrease. Ammonium nitrogen was not detected over the ensiling period. Some of the changes in nitrogenous components could be attributed to the action of plant enzymes within initial days of ensiling. This study showed that the silage made from Albizia lebbeck with molasses addition had good fermentation characteristics where active lactic acid fermentation took place in the initial stage of ensilage, resulting in a decrease pH with early stabilization of the medium.

Key words: Albizia lebbeck, silage, fermentation quality, nitrogenous components.

Recibido el 19-9-2007 Aceptado el 1-7-2008

Introducción

El uso del forraje de árboles y arbustos representa una alternativa de gran potencial en sistemas de producción con rumiantes en el trópico. La principal ventaja reside no solo en su producción de biomasa sino la elevada calidad nutricional (nitrógeno total, digestibilidad del follaje, contenido mineral y energético) del forraje cosechado. Sin embargo, durante los periodos de lluvias se presentan excedentes en la producción de biomasa de los árboles los cuales no son consumidos por los herbívoros domésticos debido a la alta calidad de las gramíneas introducidas en los potreros (Betancourt et al., 2003).

Estos remanentes del periodo lluvioso, de no ser utilizados o cosechados producen desbalances en la calidad nutricional de los rebrotes comestibles y el desaprovechamiento del potencial productivo (Ojeda y Montejo 2001), Una alternativa pudiera ser la conservación del material no utilizado como ensilaje, de manera de garantizar la alimentación animal en la época menos lluviosa con forraje de alta calidad.

El valor nutritivo de un ensilaje estará siempre en función del valor nutritivo del forraje que le dio origen y preservar al máximo esa calidad inicial es el objetivo principal de los procesos tecnológicos aplicados en su elaboración (Ojeda 1988). Así mismo, es conocido que la conservación de forraje mediante ensilaje está basado en la fermentación natural en la cual las bacterias lácticas convierten azúcar bajo condiciones anaeróbicas en ácido láctico. Como consecuencia el pH disminuye y el forraje es preservado. Sin embargo, en los primeros estados de la ensilabilidad, cuando todavía existe actividad microbial aeróbica, pueden ocurrir cambios importantes que pueden afectar la calidad final del ensilaje.

Como la fermentación inicial juega un papel importante en la calidad del ensilaje, el objetivo de este trabajo fue evaluar la calidad de la fermentación en los estados iniciales del ensilaje de material fresco de Albizia lebbeck Benth.

Materiales y métodos

Descripción y ubicación del área experimental. El trabajo se realizó en el occidente de Venezuela (estado Zulia), en una zona clasificada como Bosque Seco Tropical, caracterizada por una precipitación promedio de 500 mm/año, con una temperatura promedio anual de 29ºC y humedad relativa de 75% ( COPLANARH, 1974). A una altura sobre el nivel del mar de 30 m y pH del suelo de 5,6.

Procedimiento de elaboración de los microsilos. El forraje de Albizia lebbeck Benth para este experimento fue cosechado de una plantación que tenía mas de 3 años de establecida, con una densidad superior a las 15000 plantas.ha^-1 la cual recibió un corte de homogenización al inicio del periodo lluvioso.

A las siete semanas de crecimiento, cuando el material se encontraba en estado óptimo de crecimiento, se realizó la cosecha manual del forraje. El material fresco fue cortado en pedazos de aproximadamente 1 cm. de largo y ensilado con melaza en una relación 1:2 peso:volumen (Albizia:melaza), en silos de laboratorio con capacidad de 3,5 kg, tanto la mezcla de la melaza con el forraje como el prensado para la extracción del aire se realizó manualmente. Los silos se realizaron por triplicado y almacenados a temperatura ambiente de 25ºC. Los silos fueron abiertos a los 0,5. 1, 3, 5, 7, 14 y 30 días de almacenamiento.

Variables de estudio. Las variables evaluadas fueron: pH (medición realizada con un electrodo de vidrio), nitrógeno amoniacal (NA), por el método de destilación de micro-kjeldahl (AOAC 1995), contenido de nitrógeno total (NT), nitrógeno proteico (NP), nitrógeno soluble (NS) por el método de Richard y Van Soest (1974) y ácidos grasos volátiles ( láctico, acético, propiónico y butírico) por el método de Ming-Hua y Choung (2001).

Análisis estadístico. El diseño experimental utilizado fue completamente al azar con tres repeticiones. Los datos se analizaron a través del paquete estadístico SAS (1989), usando GLM. Las comparaciones entre periodos de almacenamiento fueron determinadas por la prueba de Tukey.

Resultados y discusión

Las características de fermentación del ensilaje de A. lebbeck se presentan en el cuadro 1. Los mayores productos de la fermentación fueron ácido láctico y acético. Se observó una rápida y significativa (P<0,05) reducción del pH inmediatamente después de iniciado el periodo de ensilaje (día 1) , con un mayor decrecimiento hasta el día 5, con un valor de 4,03 (P<0,05) y continuo con un decrecimiento insignificante, manteniendo valores casi constantes hasta el final del periodo de evaluación, donde se alcanzó el mínimo valor de 3,86, al final el pH se encontró por debajo de 4,2, recomendado como valor aceptable en un proceso de ensilaje (Cárdenas et al., 2003).

Cuadro 1. Cambios en fermentación y componentes nitrogenados en ensilaje de Albizia lebbeck.

Medias con letras distintas en la misma fila difieren significativamente (P<0.05).

Con relación a los ácidos grasos volátiles, el contenido de ácido láctico se incrementó significativamente (P<0,05) desde el primer día de ensilaje, alcanzando su máximo valor (8.19 g.kg^-1 MS) el día 7, y luego decreció, sin impacto significativo hasta el final del periodo de evaluación. El contenido de ácido acético mostró un incremento significativo (P<0,05) desde el inicio del ensilaje, con un pico máximo de 1,63 g.kg^-1 de MS a los 7 días de almacenamiento. Los ácidos propiónico y butírico no fueron detectados o se presentaron en cantidades insignificantes durante el periodo de evaluación. El contenido de ácidos grasos, básicamente láctico y acético, mostraron un incremento significativo desde el inicio del ensilaje, con un máximo a los 7 días, indicando que la mayor actividad fermentativa se desarrollo dentro de ese periodo.

Es reconocido que la ruptura celular y la liberación de los contenidos celulares son un prerrequisito para la producción de las bacterias lácticas. Así mismo, la adición de carbohidratos solubles, como la melaza, promueve fermentaciones lácticas muy vigorosas (Vallejo 1995) especialmente de algunas bacterias lácticas homo fermentativas, las cuales disminuyen el pH de la masa ensilada. Se produce una concentración hidrogeniónica lo suficientemente alta, que limita o impide el crecimiento de otras bacterias como Clostridium que pudieran producir como resultado de su actividad ácidos como propiónico y butírico, lográndose una adecuada y rápida estabilización microbiana del ensilaje. Este mismo efecto fue encontrado por McDonald et al. (1991) y Betancourt et al. (2002).

Los compuestos nitrogenados del ensilaje de Albizia experimentaron cambios durante el proceso de conservación (cuadro 1). Durante la dinámica fermentativa, el contenido de nitrógeno amoniacal (NA) fue insignificante durante todo el proceso de ensilaje. Los valores de NA fueron inferiores al 1%, lo cual de acuerdo con Ojeda et al., (1990) se encuentra muy por debajo del valor de 7% considerado como nivel óptimo.

Los contenidos de nitrógeno total (NT) y nitrógeno proteico (NP) declinaron en los primeros días del ensilaje, lográndose estabilizarse entre los días 5 y 7, respectivamente, con valores de proteína cruda (NT x 6,25) que excedieron al nivel de 8% establecido como deficiente para rumiantes (Betancourt et al., 2002).

El nitrógeno soluble (NS) se incremento significativamente con los primeros días de fermentación (P<0,05), alcanzando un máximo luego de 3 días, con una ligera reducción al final de la evaluación. Ese NS no fue amoniacal, posiblemente se produjo como consecuencia de la ruptura de nitritos y nitratos debido a la acción de enzimas de las plantas y enterobacterias generando péptidos y aminoácidos. La solubilización de las proteínas originales del forraje es un proceso inherente a la preservación como ensilaje, sin embargo, los niveles de NS no sobrepasaron el 50% del NT lo cual de acuerdo a Ojeda y Díaz (1992) corresponden a ensilajes de excelente calidad, lo que significa que la conservación se realizó adecuadamente, con una inactivación rápida de las proteasas y la consecuente restricción en la solubilización de las proteínas durante la conservación.

Conclusiones

De los resultados de esta investigación se puede concluir que la aplicación del aditivo (melaza) en pequeñas partículas de forraje se logró que la acidificación del medio se realizara en un tiempo lo suficientemente rápido (7 días) como para detener el crecimiento y la actividad de Clostridium y proteasas.

La fermentación láctica fue dominante desde los primeros estados de ensilabilidad debido a la acción de bacterias lácticas homofermentativas, creando un medio donde los niveles de NA fueron insignificantes, se preservó mejor el NT y NP evitando elevadas solubilizaciones de las proteínas, conservándolas en su estado original, lo cual es atributo de una buena calidad fermentativa del ensilaje.

Literatura citada

1. AOAC. Association of Official Analytical Chemists. 1995. 16th ed. Arlington, UA. 684 pp.         [ Links ]

2. Betancourt, M., T. Clavero y R. Razz. 2002. Compuestos nitrogenados en ensilajes de Leucaena leucocephala . Revista Científica Vol XII-Suplemento 2:566-568.         [ Links ]

3. Cárdenas, J., C. Sandoval y F. Solorio. 2003. Composición química de ensilajes de gramíneas y especies arbóreas. Tec. Pec. Mex. 41(3): 283-294.         [ Links ]

4. COMISION DE PLAN NACIONAL DE APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS HIDRAULICOS (COPLANARH). 1974. Atlas: Inventario Nacional de Tierras. Región lago de Maracaibo. Venezuela. 91 pp.         [ Links ]

5. McDonald, P., R. Henderson and S. Heron. 1991. The biochemistry of silage (2nd ed.). Cambrian Printers Ltd. Aberystwyth., pp. 184-223.         [ Links ]

6. Ming-Hua, Y. and Y. Choong. 2001. A rapid gas chromatographic method for direct determination of short Caín volatile organic acids. Food Chemistry. 75:101-108.         [ Links ]

7. Ojeda, F. 1988. Valor nutritivo de forrajes tropicales conservados como ensilajes. Pastos y Forrajes. 11:199-205.         [ Links ]

8. Ojeda, F., M. Esperance y D. Díaz. 1990. Mezclas de gramíneas y leguminosas para mejorar el valor nutritivo de los ensilajes tropicales. Pastos Forrajes. 13:189-196.         [ Links ]

9. Ojeda, F. y D. Díaz. 1992. Estudio de diferentes proporciones de sorgo y dolichos ensilados con y sin preservantes. Pastos y Forrajes. 15: 77-87.         [ Links ]

10. Ojeda, F. y I. Montejo. 2001. Conservación de la morera (Morus alba) como ensilaje. Efecto sobre los compuestos nitrogenados. Pastos y Forrajes. 24:147-155.         [ Links ]

11. Richard, D. y P. Van Soest. 1977. Protein solubility of ruminants feeds. Proc. Cornell Nutr. Conf. P 91. Ithaca, NY.         [ Links ]

12. SAS. Statistical Analisis System Institute. 1989. User´s guide. 4th ed. Vol 2. 846 pp.         [ Links ]

13. Vallejo, M. 1995. Efecto del premarchitamiento y la adición de melaza sobre la calidad del ensilaje de diferentes follajes de árboles y arbustos tropicales. Tesis Mag. Sc. CATIE. Turrialba, Costa Rica, p. 115.         [ Links ]