Efecto del tamaño de partícula del grano de arroz (Oryza sativa L.) y la fuente de nitrógeno no proteico sobre la degradación ruminal in vitro de Cynodon dactylon

Á Olivo*, Á Ojeda*, J Landinez** y P Pizzani***

* Facultad de Agronomía. Universidad Central de Venezuela, Facultad de Agronomía. Aragua, Venezuela
ajojeda99@yahoo.com
** Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Decanato de Agronomía, Lara, Venezuela
*** Universidad Rómulo Gallegos, Área Agronomía. San Juan de Los Morros, Venezuela

Resumen

El objetivo fue evaluar el efecto del tamaño de partícula del suplemento y dos fuentes de nitrógeno no proteico (NNP) sobre la producción de gas y degradación aparente in vitro de Cynodon dactylon (6.3% PC, 36.6% FC, 0.37% Ca y 0.79% P). Se utilizó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3x2 considerando tres tamaños de partículas (TP: 0.5, 1 y 2 mm Ø)  del grano de arroz, y dos  fuentes de NNP con diferentes tasas de liberación: urea y urea protegida. Ésta última era un producto comercial constituido por urea granulada recubierta con una película de polímeros lentamente biodegradables. El grano de arroz fue equivalente a 20% del recurso fibroso, adicionando urea o urea protegida a razón de 8.7 g NNP/kg ración. Se determinó la producción de gas a las 3, 6, 9, 12 y 24 h, y la degradación aparente de la materia seca y orgánica a las 24 h.

Independientemente de la fuente de NNP, a las 12 h de fermentación, un TP de 0.5 mm incrementó (P= 0.03) la producción de gas en 32.7%, con un aumento (P<0.01) de 14.5 y 14.1% en la degradación de la materia seca y orgánica, respectivamente. No se observó (P>0.05) efecto de los factores evaluados en los restantes tiempos  de fermentación. El presente estudio demostró la ausencia de efecto de la urea protegida sobre los parámetros de fermentación ruminal in vitro, mientras el tamaño de partícula del suplemento puede considerarse un elemento para mejorar la utilización de recursos fibrosos por rumiantes.  

Palabras clave: granulometría, producción de gas, urea

Effect of rice grain (Oryza sativa L.) particle size and non protein nitrogen source on in vitro ruminal digestibility of Cynodon dactylon

Abstract

The objective was to evaluate the effect particle size of supplement and two non proteic nitrogen  (NPN) sources on in vitro gas production and apparent degradation of Cynodon dactylon (6.3% PC, 36.6% FC, 0.37% Ca and 0.79% P). A complete randomized design with a 3x2 factorial arrangement, three particles size (PS: 0.5, 1 and 2 mm Ø) of rice grain and two NPN sources with different rate of release: urea and protected urea, was used. Protected urea was a commercial product consisting of granulated urea covered with a slowly biodegradable polymers film. The rice grain was equivalent to 20% fibrous resource, including urea or protected urea in respect to 8.7 g NPN/kg diet. Gas production at 3, 6, 9, 12 and 24 h, and apparent degradation of dry and organic matter at 24 h were measured.

Independently of the NPN source used, and after 12 h of fermentation, 0.5 mm PS increased (P= 0.03) the gas production in 32.7%, and the dry and organic matter degradation (P<0.01) in 14.5 and 14.1%, respectively. No effects (P>0.05) were observed of the others evaluated factors in the rest of the fermentation period. The present study showed that protected urea didn't have effects on the parameters of in vitro ruminal fermentation, and the supplement particle size could be considered a tool to increase the fibrous resources used by ruminants. 

Keywords: gas production, granulometry, urea

Introducción

Para el rumiante en pastoreo de recursos fibrosos, la fermentación ruminal provee la mayor parte de la energía (ácidos grasos volátiles) y proteína (masa microbial) disponibles para satisfacer las necesidades nutricionales (Van Soest 1994). Entre otros factores, para optimizar la eficiencia de crecimiento microbial se requieren aportes adecuados de nitrógeno y energía fermentables, los cuales deben ser disponibles de modo sincronizado en el medio ruminal (Balbuena 2003; Cao et al 2008). Este sincronismo tiene carácter dinámico, variando en función del nivel de ingesta, perfil de las poblaciones de microorganismos, cinética de fermentación de carbohidratos y fuentes de nitrógeno, entre otros (Hristov et al 2005). 

La urea es la fuente de nitrógeno no proteico (NNP) de mayor difusión en la suplementación de rumiantes en el trópico. Sin embargo, su inclusión en la dieta es limitada debido a que su hidrólisis libera nitrógeno amoniacal a una tasa superior a la que puede ser convertido en proteína microbiana, por lo que el excedente absorbido debe ser excretado, con una considerable inversión de energía metabolizable, y un importante impacto ambiental (Löest et al 2001; Vélez et al 2006). 

Para regular la disponibilidad de nitrógeno no proteico en el ambiente ruminal, y facilitar su sincronismo con la energía dietaria fermentable, se ha sugerido el uso de fuentes de liberación controlada (Tikofsky y Harrison, 2006).  El recubrimiento ó encapsulado de partículas de urea con una película de polímeros lentamente biodegradables es una alternativa que permite mayor eficiencia en la síntesis de proteína microbial y un incremento en la densidad de nutrientes de la ración (Galo et al 2006). Debido a que el desarrollo microbial es también dependiente de la disponibilidad de energía, el empleo de estas fuentes de NNP de liberación controlada, conjuntamente con estrategias que permitan modular la tasa de fermentación de carbohidratos, son alternativas para aumentar la eficiencia de uso de la energía para crecimiento microbiano (Y_ATP), y por tanto, incrementar la disponibilidad de nutrientes al rumiante (Hristov et al 2005; Ribeiro et al 2011). 

El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del tamaño de partícula del grano de arroz y la fuente de nitrógeno no proteico sobre la producción de gas in vitro y la degradación ruminal aparente de un heno de Cynodon dactylon.

Materiales y métodos

Recursos a evaluar

Se empleó Cynodon dactylon (6.3% proteína cruda, 36.6% fibra cruda, 0.37% calcio y 0.79% fósforo) colectado en una parcela experimental ubicada en la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela  (10º 16´ 20" Norte y 67º 36´35" Oeste), a  unos 455 msnm, temperatura media anual de 25°C y humedad relativa de 75% (INIA 2012). Como fuente de carbohidratos fermentables se utilizaron granos de arroz sin pericarpio, tegumento y aleurona (8.1% proteína cruda, 0.93% fibra cruda, 0.04% calcio y 0.10% fósforo), los cuales fueron adquiridos en el mercado local.  

Diseño del experimento

Se empleó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3x2, considerando el tamaño de partícula del grano de arroz (TP: 0.5, 1 y 2 mm Ø) y la fuente de NNP [urea (U) y urea protegida (UP)]. La UP consistió de urea recubierta con una película de polímeros biodegradables que genera un material comercial con 41% de nitrógeno, y una tasa de liberación de nitrógeno similar a la de la harina desgrasada de soya (Tikofsky y Harrison 2006). El grano de arroz se incorporó a razón de 20% del recurso fibroso, mientras U y UP a nivel de 8.7 g NNP/kg ración, equivalentes a 74 g NNP para un vacuno adulto con un peso vivo de 450 kg, y un consumo de 1.9% de su peso.  

Producción de gas y degradación in vitro

La producción de gas se midió de acuerdo a Theodorou et al (1994), empleando envases de 130 cm³. Para mayor precisión en la valoración de las fuentes de NNP, en las soluciones se sustituyó el bicarbonato amónico por bicarbonato sódico, manteniendo constante el aporte de ion bicarbonato al conjunto. El inoculo ruminal fue colectado del rumen de tres animales sacrificados en una sala de beneficio comercial ubicada en Maracay, estado Aragua (10°14'21"Norte y 67°38'4"Oeste).  La producción de gas se registró con un transductor de presión (Red Lion^®, Modelo DP5-1/8 DIN) a las 3, 6, 9, 12 y 24 h, estimando los parámetros de su cinética con un modelo exponencial (France et al 1993) empleando el procedimiento NLIN de SAS (2003). La degradación aparente de la materia seca a las 24 h se determinó filtrando el contenido de cada envase en crisoles de vidrio con placa de porcelana porosa (poro # 1). 

Caracterización química

Se realizaron análisis químicos proximales (AOAC 2006), calcio (Fick et al 1979) y fósforo (Fiske y Subarrow 1925). El contenido de materia orgánica fue estimado a través de la diferencia entre la materia seca y la fracción de cenizas, obtenida ésta luego de incineración de la muestra a 550 °C durante 8 h. 

Análisis de la información

Cada tratamiento contó con cuatro repeticiones,  constituida cada una por un envase de vidrio.  El volumen de gas generado (V, ml) se estimó por medio de la transformación de las lecturas de presión (p, psi), utilizando fórmula desarrollada por Giraldo et al (2006): 

V= 0.172 + 5.121p+ 0.011p² 

La producción de gas fue ajustada de acuerdo a un modelo exponencial (France et al 1993), para posteriormente ser evaluado por un análisis de varianza empleando el procedimiento GLM  (SAS 2003), y considerando las lecturas seriadas de gas como medidas repetidas en el tiempo.  La comparación entre medias se hizo con la Prueba de Rangos Múltiples de Tukey.

Resultados y discusión

Producción de gas in vitro 

TP generó diferencias a las 12 h de fermentación, con un incremento de 32.7% en la producción acumulada de gas cuando se utilizó grano de arroz con partículas de 0.5 mm (Tabla 1). Aunque la tasa y extensión de la degradación ruminal en granos de arroz es altamente dependiente de las características moleculares de su almidón, fundamentalmente  la relación amilosa:amilopectina (Okuda et al 2005); un incremento de la superficie específica de las partículas de arroz con el menor TP permitió su colonización por los microorganismos en un menor tiempo, y por consiguiente, un mayor periodo de exposición a la fermentación ruminal en el lapso de evaluación (McAllister et al 1994; Van Soest 1994). 

Luego de 24 h de fermentación in vitro, la producción acumulada de gas alcanzó 26.7 ± 4.50 ml/g MS (P>0.05), valor similar a lo señalado para recursos fibrosos herbáceos y leñosos disponibles para la alimentación animal en zonas tropicales (Nozella 2006; Aparicio et al 2007; Ojeda et al 2013).  

Degradación aparente

Cuando se utilizó el grano de arroz con tamaño de partícula de 0.5 mm se observó un incremento de 14.5 y 14.1% en la degradación de la materia seca y orgánica, respectivamente. Esto coincide con el comportamiento de la producción de gas in vitro, y refleja el impacto positivo del tamaño de partícula del suplemento empleado sobre la utilización del recurso fibroso base.  Sin embargo, la fuente de NNP no afectó la degradación aparente in vitro de la materia seca y orgánica. Un comportamiento similar fue descrito por Duque et al (2009), quienes al evaluar dos fuentes de NNP de diferente tasa de liberación (urea y urea protegida) no observaron efectos sobre la degradación in vitro de Cynodon nlemfuensis y Saccharum officinarum. 

Estos resultados evidencian que cuando se emplean materiales fibrosos muy refractarios, la cinética de degradación ruminal de la UP no permite una mejora en el metabolismo microbiano capaz de incrementar la degradación de recursos fibrosos. Esto debido probablemente a la ausencia de sincronismo en la disponibilidad de energía y nitrógeno durante las primeras horas de fermentación, lo que limita la tasa de colonización de la pared celular (Galo et al 2006, Ojeda et al 2012). Lo anterior sugiere la necesidad de considerar el suministro en forma combinada de fuentes de NNP con diferente tasa de liberación, dirigidas a suplir necesidades diferenciadas en el tiempo por las poblaciones de microorganismos ruminales (Duque et al 2009; Manella 2012).

El efecto de la interacción entre TP y fuente de NNP sobre la degradación aparente de la materia seca y orgánica se observó en una mayor pendiente en la curva que describe la recuperación de la degradación en TP de 2 mm cuando se empleó urea (Figura 1). Aunque el presente estudio no genera elementos para aclarar el motivo de este comportamiento, una mayor tasa de liberación de NNP en el caso de la urea puede ser un factor condicionante de tal respuesta. 

Conclusiones

• Se observó una relación inversa entre el tamaño de partícula del grano de arroz y la producción de gas y digestibilidad aparente del recurso fibroso durante las primeras 24 h de fermentación in vitro, sin efecto de la tasa de liberación de la fuente de nitrógeno no proteica.

Agradecimiento

Los autores expresan su agradecimiento a ALLTECH Venezuela SCS por el financiamiento parcial de la presente investigación.

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Received 23 September 2013; Accepted 18 October 2013; Published 1 November 2013

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