EVALUACIÓN QUÍMICO-NUTRICIONAL DE Lupinus exaltatus Zucc, DEL NEVADO DE COLIMA, MÉXICO, COMO FUENTE POTENCIAL DE FORRAJE

Mario Alberto Ruiz López, Ramón Rodríguez Macías y Sonia Navarro Pérez

Mario Alberto Ruiz López. Licenciado en Biología y M. en C. en Ciencias de la Nutrición Animal, Universidad de Guadalajara (UG), México. Doctor en Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Profesor-Investigador, UG, México. Dirección: Km. 15.5 Carr. GDL-NOG. Las Agujas, Nextipac, Zapopan, Jalisco, México. C.P. 45110. e-mail: mruiz@cucba.udg.mx.

Ramón Rodríguez Macías. Ingeniero Agrónomo, UG, México. M. en C., Universidad de Nuevo León, México. Doctor en Ciencias, Colegio de Postgraduados, México. Profesor Investigador, UG, México. e-mail: ramonrod @cucba.udg.mx.

Sonia Navarro Pérez. Licenciada en Biología, UG, México. M. en C., Universidad Nacional de Heredia, Costa Rica. Candidata a Doctora en Ciencias, Universidad de Amsterdam, Holanda. Profesora Investigadora, UG, México. e-mail: snavarro@cucba.udg.mx.

RESUMEN

Con el objetivo de conocer el potencial forrajero de Lupinus exaltatus se realizó un análisis proximal, fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), nitrógeno no proteico (NNP), alcaloides y digestibilidad in situ en muestras de semilla, follaje, vainas maduras y planta completa colectadas en el Nevado de Colima, México. Las semillas presentaron un contenido de proteínas del 38,4 ±0,48%, con una digestibilidad del 70,0 ±3,0% y niveles de NNP del 1,0 ±0,02%, sin embargo alto en alcaloides (2,1 ±0,05%). El follaje presentó una proporción de proteína de 23,5 ±0,9% y valores de fibra de 26,5 ±1,2%, FDN de 55,3 ±1,7% y FDA de 34,8 ±0,8%, así como la mayor digestibilidad de la materia orgánica (60,0 ±2,3%) y menores contenidos de NNP (0,6 ±0,01%) y alcaloides (1,0 ±0,018%). La planta completa mostró valores similares al follaje. Las vainas revelaron el menor valor en proteínas (8,5 ±0,3%) y de digestibilidad proteica (26,0 ±1,2%), pero el mayor contenido de fibra cruda (52,4 ±0,3%), FDN (84,1 ±3,0%) y FDA (76,5 ±2,8%), además de bajos niveles de NNP (0,2 ±0,004%) y alcaloides (0,78 ±0,02%). Lupinus exaltatus es buena fuente de proteínas, sobre todo las semillas y el follaje, por lo que estas partes de la planta representan una alternativa potencial para ser utilizadas como forraje en dietas de rumiantes una vez disminuido eliminado los alcaloides por métodos físicos.

CHEMICAL-NUTRITIONAL EVALUATION OF Lupinus exaltatus ZUCC. FROM NEVADO DE COLIMA, MEXICO, AS A POTENTIAL SOURCE FORAGE

SUMMARY

With the purpose of studying the forage potential of Lupinus exaltatus, neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), non-protein nitrogen (NPN), alkaloids and in situ digestibility of seed, foliage, mature pod and whole plant were evaluated in samples from el Nevado de Colima, Mexico. Seed protein content was 38.41 ±0.48% with digestibility of 70 ±3.0% and levels of NPN of 1.0 ±0.02%, but high alkaloid content (2.1 ±0.05%). Likewise, foliage showed a protein content of 23.5 ±0.9% and fiber content of 26.5 ±1.2%, NDF of 55.3 ±1.7 and ADF of 34.8 ±0.8%, as well as the highest organic matter digestibility (60.0 ±2.3%) and the lowest levels of NPN (0.6 ±0.01%) and alkaloids (1.0 ±0.018%). The whole plant had similar values as foliage. Pods were the lowest in protein content (8.5 ±0.3%) and protein digestibility (26.0 ±1.2%), but the highest in fiber content (52.4 ±0.3%), NDF (84.1 ±3.0%) and ADF (76.5 ±2.8%), and showed low percentages of NPN (0.2 ±0.004%) and alkaloids (0.78 ±0.02%). Lupinus exaltatus is a good protein source, particularly seeds and foliage, and therefore could be a potential alternative in ruminant diets after alkaloids are reduced or eliminated by physical methods.

AVALIAÇÃO QUÍMICO-NUTRICIONAL DE Lupinus exaltatus Zucc, DO NEVADO DE COLIMA, MÉXICO, COMO FONTE POTENCIAL DE FORRAGEM

RESUMO

Com o objetivo de conhecer o potencial forrageiro de Lupinus exaltatus se realizou uma analise proximal de fibra detergente neutra (FDN), fibra detergente ácida (FDA), nitrogênio não protéico (NNP), alcalóides e digestibilidade in situ em amostras de semente, folhagem, vagens maduras e planta completa colhidas no Nevado de Colima, México. As sementes apresentaram um conteúdo de proteínas de 38,4 ±0,48%, com uma digestibilidade de 70,0 ±3,0% e níveis de NNP de 1,0 ±0,02%, no entanto alto em alcalóides (2,1 ± 0,05%). A folhagem apresentou uma proporção de proteína de 23,5 ±0,9% e valores de fibra de 26,5 ±1,2%, FDN de 55,3 ±1,7% e FDA de 34,8 ±0,8%, assim como a maior digestibilidade da matéria orgânica (60,0 ±2,3%) e menores conteúdos de NNP (0,6 ±0,01%) e alcalóides (1,0 ±0,018%). A planta completa mostrou valores similares à folhagem. As vagens revelaram o menor valor em proteínas (8,5 ±0,3%) e de digestibilidade protéica (26,0 ±1,2%), mas o maior conteúdo de fibra crua (52,4 ±0,3%), FDN (84,1 ±3,0%) e FDA (76,5 ±2,8%), além de baixos níveis de NNP (0,2 ±0,004%) e alcalóides (0,78 ±0,02%). Lupinus exaltatus é boa fonte de proteínas, sobretudo as sementes e a folhagem, pelo que estas partes da planta representam alternativa potencial para serem utilizadas como forragem em dietas de ruminantes, uma vez reduzidas eliminando os alcalóides por métodos físicos.

PALABRAS CLAVE / Alcaloides / Fibra / Forraje / Lupino Silvestre / Lupinus exaltatus /

Recibido: 03/04/2006. Modificado: 13/09/2006. Aceptado: 13/09/2006.

Introducción

Las semillas de la soya han sido utilizadas por muchas décadas como la fuente principal de proteínas en dietas de animales domésticos, por lo que esta planta ha sido ampliamente estudiada (Gueguen y Cerletti, 1994). Sin embargo, los precios de la soya se incrementaron drásticamente en el mundo al ser prohibido el uso de harina de origen animal en la alimentación animal. Debido a ello, recientemente el estudio de las plantas de los lupinos se ha incrementado en forma importante, como posible sustituto o complemento de la soya para la formulación de dietas en la alimentación animal (López-Bellido y Fuentes, 1986).

Las semillas de los lupinos presentan un alto contenido de proteínas (36-42% dependiendo de la especie), con un valor nutritivo alto. Las plantas de los lupinos crecen en suelos pobres y son tolerantes al frío, condiciones desfavorables para el crecimiento de la soya. La principal limitante del uso de los lupinos es su alto contenido (1,5-2,5%) de alcaloides quinolizidínicos en las semillas (Ruiz y Sotelo, 2001), que confieren un sabor amargo. La presencia de estos compuestos es mayor en las especies silvestres, que son consideradas tóxicas (Keeler, 1989).

Actualmente existen variedades dulces, con bajos niveles de alcaloides, que han sido desarrolladas por selección y mejoramiento. Sin embargo, estas variedades son más susceptibles al ataque de plagas y herbívoros (López-Bellido y Fuentes, 1986). Otra alternativa empleada es la utilización de especies de lupinos amargos tras aplicar procesos tecnológicos de extracción de alcaloides para su disminución en las semillas y el aprovechamiento de los compuestos como subproductos útiles en la agricultura y farmacología (Stobiecki et al., 1992).

Más de 400 especies de lupinos han sido descritas, de las cuales 12 crecen en Europa y África y más de 300 se distribuyen en América (Planchuelo, 1994). En México, cerca de 100 especies silvestres han sido identificadas y se distribuyen en la mayor parte del territorio nacional. La mayor concentración de estas especies se encuentra en la Sierra Madre Occidental y el Eje Neovolcánico Transversal (Ruiz et al., 2000). El estado de Jalisco cuenta con más de 12 especies nativas (McVaugh, 1987).

El objetivo del presente trabajo fue estudiar la composición químico-nutricional de semillas, vainas, follaje y planta completa de ejemplares de Lupinus exaltatus colectados en el Nevado de Colima, para su evaluación como fuente potencial de forraje.

Materiales y Métodos

Se colectaron ejemplares de Lupinus exaltatus en el Nevado de Colima, Jalisco, México, en la localidad conocida como El Fresnito, a 1700msnm. Cinco muestras de especimenes se herborizaron, fueron clasificados en el Instituto de Botánica de la Universidad de Guadalajara y depositados en el Herbario IBUG de la misma.

Al resto de las muestras les fueron separadas en semillas, follaje, vainas maduras y plantas completas, para ser deshidratadas a 60ºC durante 72h en una estufa de aire forzado. Posteriormente se molieron en un molino de cuchillas con una criba con orificios de 0,5mm. A las harinas obtenidas de la molienda se les practicó un análisis proximal por triplicado de acuerdo a las técnicas descritas en la AOAC (1990) para determinación de proteína, fibra, cenizas, grasa y carbohidratos (ELN), así como de fibra ácido detergente (FAD) y fibra neutro detergente (FND) de acuerdo con Van Soest (1973).

Las muestras también fueron sometidas a un análisis de digestibilidad in situ, para lo cual se utilizó un borrego macho encastado de pelibuey, de un año de edad y 40kg de peso, con fístula a nivel ruminal. El borrego fue sometido a un periodo de adaptación de 15 días con una ración de 25% de forraje de Lupinus exaltatus en forma paulatina y una dieta a base de sorgo y soya. Posteriormente, 5gr de cada harina fueron colocados por triplicado en bolsas de nylon estandarizadas (1600 perforaciones/cm²) para ser incubadas en el rumen del borrego por 72h. Transcurrido este tiempo las bolsas se sacaron del rumen para ser lavadas y deshidratadas, y realizarles un análisis de materia seca, proteína cruda y materia orgánica (Tejada, 1990).

Con el propósito de conocer la existencia de sustancias que pudieran ocasionar algún riesgo de toxicidad se realizó un análisis del contenido de nitrógeno no proteico (n= 3), siguiendo la técnica de Lucas et al, (1988), así como de alcaloides totales (Muzquiz et al., 1994). Para la determinación de alcaloides totales se tomó 1g de muestra por triplicado, se homogenizó con 5ml de ácido tricloroacético al 5% y luego se centrifugó por 5min a 700G. El sobrenadante recuperado de tres centrifugaciones se alcalinizó con 1ml de NaOH 10M y el extracto fue recuperado con 5ml de CH₂Cl₂ (3X), para ser evaporado (25-28ºC) a sequedad en un rotovapor. Por diferencia de peso se calculó el contenido de alcaloides totales.

Resultados

El análisis proximal reveló en la semilla de L. exaltatus un contenido de proteína cruda del 38,4 ±0,48% en base seca (Tabla I). El follaje y planta completa tuvieron 23,5 ±0,9 y 23,5 ±1,1% de proteína, respectivamente, mientras que en las vainas se observó el menor contenido de proteínas y los mayores contenidos de fibras y sus fracciones, fibra cruda, FDN y FDA, seguido de la planta completa y el follaje.

En la Tabla II se puede observar que en la semilla se encontró la mayor digestibilidad in situ de la materia seca y de proteína cruda con 76,6 ±3,2 y 70,0 ±3,0% respectivamente, y en el follaje la mayor digestibilidad de la materia orgánica (60,0 ±23%), mientras que las vainas revelaron las menores digestibilidades de materia seca y proteína cruda. La planta completa mostró la menor digestibilidad de la materia orgánica.

Los valores de nitrógeno no proteico (Tabla III) oscilaron entre 0,2 ±0,004 y 1,0 ±0,02% en vainas y semillas, respectivamente, y follaje y planta completa presentaron igual contenido (0,6%). Los alcaloides totales resultaron altos en las semillas, seguidas del follaje, vainas y planta completa (Tabla III).

Discusión

En México se han realizado diversos estudios en leguminosas silvestres, las que son consideradas un reservorio importante de proteína, que podría cubrir futuras demandas de alimento en el futuro (Sotelo et al., 1980). No obstante, se tienen pocos estudios con las especies del género Lupinus para su utilización como fuente de alimento, a pesar de que una gran variedad de estas especies crece en prácticamente todo el territorio nacional (Ruiz et al., 2000).

La especie analizada reveló un porcentaje de proteína en la semilla similar a la soya (38-40%) y al de las especies domesticadas de lupinos, como L. luteus, L. albus y L. mutabilis, cuyo contenido de proteína en semilla se ha establecido en 30-44% (Petterson, 1998). Este valor de proteína en L. exaltatus es cercano al doble de lo reportado en las leguminosas consumidas normalmente por animales domésticos y el hombre (Cubero y Moreno, 1983).

Asimismo, la cantidad de proteína en el follaje y planta completa de L. exaltatus es similar al de leguminosas forrajeras como la harina de alfalfa (con 16-20,5%) y superior al del trébol (12,5-19%; Flores, 1991). Sin embargo, el contenido de fibra y sus fracciones en estas partes de la planta es mayor al de la alfalfa (39,9% FDN y 168% FDA) y la leucaena (44,7% FDN y 17,8% FDA; McSweeney et al., 2005).

Existen escasos estudios acerca de la composición química en vainas de leguminosas, habiéndose reportado un mayor contenido de proteínas (11,5-22%) en especies de Acacias (NAS, 1979) en comparación al lupino estudiado.

El contenido de fibra en la especie estudiada es superior al reportado en los lupinos cultivados, cuyo valor se ha establecido entre 33,6 y 42,4% (Petterson, 1998). La elevada concentración de fibra cruda de vainas se debe a la presencia de vellosidades altamente lignificadas, características de este género y que son más notorias en las especies silvestres, por lo que sería conveniente analizar el contenido de lignina en esta parte de la planta.

Debido al alto contenido en fibra cruda, FDN y FDA presentes en las vainas, follaje y planta completa, estas partes de la planta podrían ser usadas como forraje para rumiantes, ya que estos animales son capaces de aprovechar los materiales fibrosos altos en celulosa y hemicelulosa (Van Soest, 1973).

Los valores de la digestibilidad de la materia seca y proteína cruda encontrados en las semillas de la especie evaluada son superiores a los reportados en semilla de chícharos (Pisun sativum), con digestibilidades de materia seca y proteína de 65,4 y 51,2% respectivamente (Bressani et al., 1977).

Por otra parte los contenidos del nitrógeno no proteico en las partes de la especie estudiada son muy bajos, ya que en leguminosas silvestres se ha encontrado hasta el 33% del nitrógeno total como nitrógeno no proteico. En estudios con lupinos silvestres se ha reportado que 68-85% del nitrógeno total se encuentra en forma de nitrógeno proteico (Ruiz y Sotelo, 2001). La valoración del contenido de nitrógeno no proteico en las leguminosas es importante, ya que este puede estar en forma de aminoácidos libres, HCN, péptidos, alcaloides, etc., los cuales contribuyen significativamente con la cuantificación del nitrógeno (Lucas et al, 1988).

El resultado obtenido en el análisis de alcaloides de las semillas es similar a lo reportado previamente en otras especies silvestres de lupinos mexicanas (Ruiz y Sotelo, 2001). Sin embargo, estos valores pueden considerarse altos y podrían conferir un sabor amargo y llegar a causar efectos tóxicos. La lupanina es el principal alcaloide en la mayoría de las especies silvestres mexicanas analizadas por Ruiz y Sotelo (2001) y la de mayor toxicidad en mamíferos superiores, seguida de la esparteína y la 13OH-lupanina.

Los valores nutricionales obtenidos en L. exaltatus, indican que esta especie podría explotarse como fuente de proteína, sobre todo por sus semillas. No obstante, existe el inconveniente del alto contenido de alcaloides, que sería el principal factor limitante para usarlos en dietas para animales, por lo que es necesario su desamargado. Asimismo, el follaje es interesante por su alto contenido de proteínas y bajo en alcaloides, que una vez mezclado con otros ingredientes podría disminuir el contenido de alcaloides a niveles inocuos para utilizarlo sobre todo en rumiantes.

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