Ensilaje de maíz utilizando aditivos y bacterias seleccionadas de la flora epifitica

Merubia H., Gonzáles L.

1. Ing. Agr. Programa Biotecnología

2. Dr. Ing. Ind. Programa Biotecnología FCyT-UMSS

 

1. Antecedentes y justificación

El aprovisionamiento de alimento en época de estiaje es uno de los problemas que confronta el ganadero, siendo un factor que influye considerablemente en los costos de producción por el consumo de alimento balanceado en estas épocas.

El presente trabajo fue planificado para alcanzar los siguientes objetivos: Evaluar la influencia de la siembra de bacterias localmente seleccionadas de la flora epifítica y banano como fuente de carbohidratos en los metabolitos primarios y secundarios del ensilado, así como la optimización de las condiciones de operación durante la fermentación con la finalidad de mejorar la calidad y estabilidad física y microbiológica del ensilado. El trabajo se realizó en el laboratorio del Programa de Biotecnología dependiente de la Facultad de Ciencias y Tecnología - UMSS, en coordinación con la Facultad de Ciencias Agrícolas y Pecuarias - UMSS.

2. Materiales y métodos

Como materiales se utilizó maíz forrajero variedad UMSS-V-107. Como aditivo se utilizó úrea 46% de N, Banano (Musa paradisíaca) para la preparación de mosto, pruebas de selección y las de optimización de la fermentación láctica y finalmente, bacterias seleccionadas de la flora epifítica. El proceso de ensilaje objeto de investigación fue realizado en pequeña escala (microsilos de 1 m3 de capacidad). Para este trabajo se han planificado experiencias secuenciales que son:

1.- La primera, de aislamiento y selección de microorganismos de especies de bacterias.

2.- La segunda, un diseño factorial que permite estudiar el comportamiento de los factores: cepas de bacterias seleccionadas (en fermentaciones en pureza y en asociaciones), concentración de banano adicionado y concentración de úrea.

3.- La tercera, de optimización de la concentración de banano y úrea ha utilizarse. Se realizan dos experiencias, la primera que estudia el rendimiento del ensilado en función de la concentración de banano adicionado y la segunda el rendimiento en función de la concentración de úrea, que determinará la cantidad óptima de úrea a utilizar. Para el análisis se utilizó un diseño factorial.

3. Resultados y discusión

3.1. Primera fase - aislamiento y selección de cepas de bacterias de la flora epifítica

Se seleccionaron tres cepas de bacterias de forma bacilar, denominadas como C2c, C6A y C1a cuyas características fisicoquímicas se presentan en la Tabla siguiente.

Tabla 1. Características Fisicoquímicas de tres cepas de bacterias nativas seleccionadas de la flora eplfítica.

PRUEBAS TECNOLOGICAS

CEPA C2c

CEPA CIa

CEPA C6A

Morfología

Formación de velo

Fermentación de azúcares

pH A 72 horas

Aerobios estrictos

Anaerobios estrictos

Anaerobios facultativos

Catalasa

Gram

Homofermentalivos

Concetración (Células/ml)

Bacilar

+

+

3.7

-

-

+

-

+

+

1013

Bacilar

+

+

3.8

-

-

+

-

+

+

1011

Cocos

+

+

4.1

-

-

+

-

+

+

109

3.2. Segunda fase - Estudio de factores con mayor Influencia en el ensilado por diseño factorial.

A fin de observar el efecto de los factores con mayor importancia en la producción de proteína, pH de estabilidad y características organolépticas en el producto del ensilaje, se ha utilizado un diseño factorial 2^5.

Tabla 2. Porcentaje de proteína y unidades de pH en el producto final del ensilaje de maíz.

Silo

Variables de estudio (*)

Variables de respuestas

U (%) B (%) C D E Proteína (%)

pH

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.0

6

6

6

6

3

3

3

3

6

6

6

6

3

3

3

3

0

+ + +

+ - +

- + -

- - +

+ + -

+ - +

- + +

- - -

+ + -

+ - +

- + +

- - -

+ + +

+ - -

- + -

- - +

- - -

10.870

11.060

11.930

9.625

9.347

8.210

7.310

6.426

13.625

11.350

9.308

8.480

9.375

8.813

8.035

6.809

5.395

3.81

4.22

3.93

4.05

4.56

4.40

4.96

5.20

3.88

4.16

4.24

4.36

4.34

4.46

4.28

4.41

4.82

Proteína en verde: 5.062 %

Variedad: UMSS - V - 107

Tiempo de Fermentación: 28 días

Cantidad Ensilada (kg/silo): 200

(*) Corresponden a los símbolos utilizados para representar a los 5 factores estudiados.

Los resultados del análisis factorial indican que la adición de banano y siembra de bacterias, son los factores con mayor incidencia en la calidad y estabilidad. Las bacterias más favorables resultaron ser la C2c y C1a sembrados en asociación, de donde se deduce que la fermentación en el ensilado es una "fermentación múltiple y secuencial".

3.3. Tercera fase - Experiencias de optimización

Biosíntesis de proteína para distintas concentraciones de la úrea.

La concentración de la úrea tiene considerable influencia en el rendimiento de la biosíntesis de proteína como se detalla en la siguiente tabla.

Tabla 3. Optimización de la concentración de la úrea.

Silos

Urea (%)

Banano (%)

Cepa C2c

Cepa C1a

Proteina (%)

pH

1

2

3

4

5

6

Test. 1

Test. 2

Test. 3

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0

0.0

0.0

10

10

10

10

10

10

10

0

0

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

11.390

10.706

9.373

9.417

9.309

9.326

10.820

5.802

3.012

3.71

3.84

4.26

4.80

4.85

5.20

3.62

4.18

4.04

Proteína en verde: 3.028 % .

Tiempo de fermentación: 28 días.

Los parámetros medidos en las experiencias de optimización fueron: concentración de proteína, pH y propiedades organolépticas; se ha encontrado que las concentraciones óptimas de úrea se hallan en el rango de 0.2 a 0.4 por ciento en base húmeda, concentraciones mayores a estas presentan problemas de tamponamiento y descomposición.

La concentración óptima de banano se halla en el rango de 12 a 16 porciento en base húmeda, concentraciones mayores presenta problemas de humedad y elevados costos de operación, esto se detalla en la siguiente tabla.

Tabla 4. Optimización de la concentración de banano.

Silos

Banano (%)

Urea (%)

Cepa C2c

Cepa C1a

Proteina (&)

pH

1

2

3

4

5

6

Test. 1

Test. 2

Test. 3

4

8

12

16

20

24

0

0

0

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.0

0.0

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

-

6.802

9.730

10.600

11.803

12.092

11.870

5.210

5.712

3.103

4.63

4.08

4.10

3.82

3.50

3.48

4.84

4.38

4.66

Proteína en verde: 3.028 %.

Tiempo de fermentación: 28 días.

Vambelle, 1981 entre otros autores afirman que la adición de fermentos lácticos compensa raramente y parece ser debido a dos razones: por un lado, las condiciones del medio resultan determinantes en microbiología; por otro lado, parece demostrado que sobre los forrajes verdes en estado espontáneo el número de fermentos lácticos resulta suficiente. Sin embargo, en el presente trabajo se consideró todos estos aspectos, es por eso que se utilizaron bacterias autóctonas del mismo ensilado y adaptándolas su crecimiento en un medio muy apropiado.

Con respecto a la influencia en el pH, se obtuvieron resultados muy significativos de pH para distintas concentraciones de banano y úrea, valores que garantizan la estabilidad fisicoquímica y microbiológica del producto final, estos niveles de pH son aún más bajos de los que indican Duthil, 1989 y otros autores.

3.4 Efecto sobre las características organolépticas

De modo general tuvo una considerable influencia tanto en el color como el olor del producto. Las pérdidas de manera general no fueron significativas.

4. Conclusiones

1. Se ha aislado y seleccionado cepas de bacterias de la flora epifítica, bacterias lácticas homofermentativas que, inoculadas al sustrato de chala verde, presentan un crecimiento celular adecuado excelente rendimiento en el catabolismo de azúcares y biosíntesis de ácido láctico y proteína unicelular.

2. La biosíntesis de ácidos orgánicos (ácido láctico y acético) y proteína unicelular en el ensilaje dirigido está influenciado principalmente por los factores: adición de banano y tipo de cepas de bacterias utilizadas. (C2c, C1a).

3. El enrriquecimiento del sustrato por adición del banano maduro permite un crecimiento óptimo de las bacterias lácticas, seleccionadas de una flora epifítica nativa, en consecuencia, se produce una población grande de bacterias que favorecen la bioconversión de celulosa en proteína unicelular, propiciando excelentes características organolépticas.

4. La concentración óptima de banano para un nivel de 0.4 porciento de úrea se encuentra entre 12 y 16 % más allá de este presentan problemas de excesiva humedad, propiciando una fermentación acética y en consecuencia una elevación de los costos de operación.

5. El costo por tonelada de ensilaje sin considerar costos por construcción de silos, es de 48 $us. resultando económico hasta un nivel de 18 porciento de banano, justificándose esto por el nivel de proteína que aporta, pudiendo constituirse en un alimento muy importante.

Figura 1. Cepas de bacterias seleccionadas de la flora epifítica.


Figura 2. Colección de cultivos puros.

Figura 3. Ensilaje de maíz mejorado.

Bibliografía consultada

1. DUTHIL, J. 1989. Producción de forrajes. Trad. del francés por Ruiz M. Altisent 4 ed. Madrid, España, Mundi Prensa.

2. HUGHES, H.; HEAT, M.; METCALFE, D. 1974. Forrajes la ciencia de la agricultura basada en la producción de pastos. Trad. del inglés por De La Loma J.L.; 2da. Ed. Compañía Editorial Continental S.A.

3. MARTINEZ, L. 1974. Construcción de silos torre y elaboración de ensilaje. Tesis Ing. Agr. FCAP-UMSS Cochabamba, Bolivia.

4. VAMBELLE, M. 1981. L'Ensilage, un probleme d'actualite. ! I.R.S.I.A. Comité pour l"Etude de l'Alimentation du Bétail. Sectión ensilage. Louvain (Bélgica).