Orígenes, usos e implicaciones futuras
M.P.P. Christian Humberto Casillas Gómez
Dr. Victor Manuel Gómez Rodriguez
Dr. Darwin Heredia Nava
Resumen
La investigación acerca de la conservación de forrajes húmedos ha sido objeto de diversos trabajos desde mediados del siglo pasado, lo cual ha facilitado la comprensión de dicho proceso así como las diversas interacciones que ocurren en el mismo.
Como resultado de lo anterior, se han obtenido forrajes conservados de mayor calidad para los animales destinados a la producción, especialmente rumiantes. No sólo se ha logrado un mayor conocimiento sobre la fermentación, sino que además se han desarrollado diversas herramientas de análisis a nivel de laboratorio, maquinaria e implementos a nivel de campo, así como diversos avances biotecnológicos entre los cuales destacan el mejoramiento de semilla, desarrollo de enzimas, inóculos bacterianos, aditivos de origen inorgánico, por mencionar algunos.
Con el fin de aumentar el aprovechamiento de la calidad de los forrajes cosechados y asegurar las condiciones óptimas de fermentación tanto en maíz como de pastos, es importante considerar el uso de aditivos empleados en los ensilados debido al efecto positivo que poseen en la inhibición de bacterias clostridiales, reducción de la concentración de micotoxinas, promover una aumento en la estabilidad aeróbica, aumento de la digestibilidad de las fibras, aumento en eficiencia de utilización de nitrógeno presente en el ensilado por parte de los rumiantes y promover una mejor disponibilidad del almidón.
¿Por qué utilizar aditivos en los ensilados?
La conservación de forrajes radica en distintas variables de importancia como es el pH, la materia seca, la ausencia de aire, la flora epifítica y sus interacciones; las cuales son la base biológica y económica de todo lo que rodea a la producción de ensilados. En el año de 1933, Artturi Ilmari Virtanen fue el primero en demostrar de manera sistemática la importancia de la disminución del pH en el forraje almacenado para inhibir la acción de las diversas enzimas, tanto de la planta como de los microorganismos presentes. A este método lo denominó “Artturi Ilmari Virtanen” (A.I.V.) donde utilizó ácido clorhídrico y ácido sulfúrico para establecer un pH 4 y reducir la respiración del forraje, y con ello, prevenir la degradación de proteínas, vitaminas y las fermentaciones clostridiales. Así mismo, demostró la diferencia de la cantidad necesaria de ácido para obtener un pH 4 entre diferentes cultivos como son las leguminosas en comparación con los pastos.
El ensilaje ha sido definido como una manera de almacenar el forraje de las cosechas por medio de una fermentación ácida pero al mismo tiempo, conservar la calidad de dicho forraje durante mucho tiempo. Así mismo, se ha demostrado que se produce un mínimo de pérdida de nutrientes desde el momento de la cosecha comparado con otras técnicas tales como el henilaje o el henificado. Dicho proceso de conservación, se basa en la fermentación de los azúcares presentes en el forraje por los microorganismos presentes durante su cosecha; dentro de esta flora presente en el forraje, se encuentran principalmente las bacterias ácido lácticas (BAL), las cuales producen ácidos orgánicos que facilitan la disminución del pH en el medio, lo que consecuentemente inhibe el crecimiento de microorganismo nocivos para la calidad nutricional de los ensilados.
Durante décadas, los productores han tenido una amplia variedad de aditivos disponibles para la conservación del forraje, entre estos se pueden mencionar el ácido fórmico y BAL homofermentativas. Los aditivos para el proceso de ensilaje se clasifican de acuerdo a sus efectos, origen o composición (ácidos, Mezclas de ácidos, Sales, Azúcares, Inoculantes, Enzimas, absorbentes). Conforme al tipo de efecto que producen se clasifican en estimulantes e inhibidores de la fermentación, inhibidores de deterioro aeróbico, como nutrientes y absorbentes; los cuales han demostrado un aumento en los parámetros de calidad nutricional.
Impacto de la calidad de los ensilados en el desempeño productivo
Así como el proceso de ensilaje asegura un forraje de calidad e inocuidad, existen casos donde dicho proceso no se llevó a cabo de manera adecuada y por ello, el forraje almacenado se contaminó; este forraje en mal estado, es una fuente importante de microorganismos patógenos, los cuales reducen el rendimiento del ganado así como su salud, y con ello, reducen la calidad e inocuidad alimentaria de los productos lácteos.
Los agentes patógenos asociados a los ensilados contaminados son enterobacterias, las cuales degradan las proteínas y con ello generan aminas biogénicas que contribuyen al desarrollo de E. coli. La presencia de Listeria monocytogenes favorece las enfermedades del sistema inmune para animales y humanos, meningitis, encefalitis, septicemia, gastroenteritis, mastitis y abortos, y con ello, un aumento de la mortalidad. Los Bacillos spp., contribuyen al deterioro aeróbico de la leche, aun en altas temperaturas ya que sobrevive a la pasteurización, por lo que reduce la inocuidad de los productos lácteos. La presencia de Clostridium spp. aumenta la fermentación de azúcares y degradación tanto de ácido láctico como de aminoácidos, lo cual provoca problemas de cetosis, producción de aminas biogénicas, bajo consumo de materia seca, atonía ruminal y disminución de los eructos. En el caso de Salmonella spp., esta provoca diarreas hemorrágicas, fiebre, así como bajo desempeño productivo y con ello, compromete la inocuidad alimentaria tanto de animales como de humanos.
Es conocido el efecto positivo que proveen los inoculantes bacterianos y aditivos químicos para los ensilados, tales como promover una mejor fermentación, incrementar una mejor recuperación de nutrientes en conjunto de materia seca, además de extender la estabilidad aeróbica de manera considerable, además de tener la capacidad de reducir la presencia y efectos de los microorganismos patológicos en los ensilados y prevenir enfermedades en la granja, sin embargo, es importante considerar que un manejo adecuado durante el proceso de la conservación nos permite tener un forraje de buena calidad.
Tipos de aditivos empleados en ….
Aditivos químicos
Los ingredientes activos de los aditivos químicos son ácidos débiles y sus correspondientes sales; entre éstos se puede mencionar al ácido fórmico, sórbico, benzoico, propiónico y acético; su uso y frecuencia de aplicación va a depender de la capacidad amortiguadora del forraje, es decir, no será la misma cantidad ni frecuencia de uso al conservar forraje de maíz o de leguminosas. Estas últimas al tener una mayor concentración de proteínas, favorecerán un mayor amortiguamiento del pH del forraje, por lo que debe emplearse una mayor cantidad del ácido.
El ácido fórmico provoca una acidificación directa y suprime las bacterias no deseadas y con eso favorece la conservación del ensilado; en el caso de los ácidos sórbico, benzoico, propiónico y acético aumentan la estabilidad aeróbica del ensilado mediante la inhibición directa de levaduras y hongos, en el caso del ácido sórbico, también inhibe algunas bacterias como Clostridia spp.
El ácido no disociado permanece activo en la superficie de los microorganismos y compite con los aminoácidos por el sitio activo de diversas enzimas, por lo que altera la permeabilidad de los microorganismos y con ello, favorece la disminución de los mismos; el uso de sorbato, benzoato y el ácido acético son empleados de manera común para reducir la cantidad de hongos presentes. Un aditivo menos utilizado para controlar levaduras y mohos es el amoníaco anhidro, su principal inconveniente es que éste puede ser bastante peligroso para el operador al momento de las aplicaciones, además de que las raciones con ensilado tratado con amoníaco se debe considerar la cantidad de N no proteico en el consumo de los animales debido a una posible intoxicación.
Ácidos anti fúngicos como el ácido sórbico, benzoico y propiónico, pueden ser aplicados solos o en combinación; se ha demostrado que previenen parcial o completamente el deterioro de los ensilados por largos periodos de tiempo una vez expuestos al aire.
El uso de los aditivos químicos ha demostrado una reducción en el número de esporas bacterianas, tales como Bacillus cereus y Clostridium spp.; tal es el caso del uso de mezclas de benzoato de sodio, nitrato de sodio, hexamina y propionato de sodio, donde se obtuvieron resultados favorables en la inhibición de esporas en ensilados con alta humedad.
Aditivos enzimáticos
Las enzimas son proteínas catalíticas por medio de las cuales los seres vivos canalizan el flujo de materia y energía. Si las enzimas no existiesen, la gran mayoría de las reacciones necesarias para la vida ocurrirían a velocidades que no se podrían concebir, ya que las velocidades de las reacciones no catalizadas enzimáticamente podrían durar desde milésimas de segundo hasta miles de millones de años.
En la actualidad, diferentes tipos de enzimas se emplean como aditivos en la conservación de los forrajes para favorecer la conservación con un mayor valor nutricional para el ganado lechero; diversos aditivos se diseñaron para degradar los carbohidratos de las paredes celulares o los almidones. Algunas investigaciones se han enfocado en el desarrollo de enzimas proteolíticas como aditivos alimenticios para rumiantes, las cuales no son empleadas comúnmente como aditivos para ensilados por la excesiva proteólisis que ocurre durante dicho proceso; sin embargo, en los ensilados de maíz, la degradación proteolítica actúa directamente sobre las prolaminas de la matriz de almidón, lo que genera una mejor digestibilidad in vitro del almidón.
Diversas enzimas fibrolíticas exógenas e inoculantes se emplean para degradar el material lignocelulósico de los ensilados para mejorar su calidad. Esto se debe a que la hidrólisis enzimática de los carbohidratos estructurales, permite que las bacterias los puedan fermentar, ya que esto no es posible debido a la unión con ácidos ferúlico y dimérico de la pared celular, que están unidos con lignina y con polisacáridos.
Por tanto, debido a la compleja estructura de los materiales lignocelulósicos, se proponen mezclas de enzimas para degradar la celulosa y hemicelulosa.
Bacteria ácido lácticas (BAL)
Las BAL se clasifican en homofermentativas y heterofermentativas. Las BAL homofermentativas, son el grupo más antiguo y común en inoculantes bacterianos para elaborar ensilados. En la actualidad, se han reorganizado taxonómicamente como heterofermentativas facultativas y homofermentativas obligadas, donde su diferencia radica por el uso de sustratos (hexosas, por ejemplo) y sus productos, ya sea exclusivamente ácido láctico u algún otro compuesto.
Una diferencia importante entre estos dos grupos de BAL es la producción de fosfoquetolasa por parte de las heterofermentativas facultativas (L. plantarun, L. Casei, E. faesium y Pediococcus spp.), las cuales han reportado una disminución del pH, ácido acético, ácido butírico, nitrógeno amoniacal, así como un aumento en la recuperación de materia seca en diversos cultivos que fueron ensilados; sin embargo, se ha observado una disminución considerable en la estabilidad aeróbica del ensilado. Por otro lado, las BAL heterofermentativas, pertenecen a la familia Lactobacillaceae y al género Lactobacillus, Oenococcus, Leuconostoc y Weissella. Solo unas pocas especies de Lactobacillus buchneri han sido evaluadas para determinar su efecto en la fermentación del ensilado, tales como L. buchneri, L. brevis, L. diolivorans, L. hilgardii, L. kefiri y L. parafarraginis.
Numerosos estudios han descrito que el uso de L. buchneri y L. brevis como inoculantes bacterianos, son capaces de producir enzimas fibrolíticas, las carboxilesterasas, además de una gran acción antifúngica. Así mismo, las BAL también tienen la capacidad de producir acetato, compuestos proteicos, péptidos, peróxido de hidrógeno o reuterina, los cuales son fuertes agentes antifúngicos.
Entre las BAL heterofementativas obligadas, L. buchneri es la más utilizada en preparaciones comerciales, la cual ha mostrado mejoras considerables en la estabilidad aeróbica de los ensilados además de un fuerte efecto antifúngico debido a su producción de ácido acético.
Es común encontrar combinaciones de diferentes BAL como aditivos para ensilados; estos contienen bacterias heterofementativas y homofermentativas en combinación con sales como el sorbato de potasio y benzoato de sodio. Dichas combinaciones son muy utilizadas para aumentar la conservación de ensilados debido a que generan una mayor estabilidad aeróbica de los ensilados de diferentes cultivos, ya sean pastos, cereales o maíz.
Conclusiones
El uso de aditivos resulta ser una importante herramienta que tiene el productor de leche para reducir la presencia de microorganismos patógenos en los ensilados, los cuales comprometen de manera sustancial la salud humana y animal. Así mismo, reducen la vida de anaquel de los productos lácteos producidos, lo cual representa una pérdida considerable para el productor.
Otro punto de interés a revisar sobre el uso de aditivos en los ensilados, es el efecto que tienen sobre la cinética de degradación de los forrajes conservados mediante el uso de ellos. Sin embargo, no existe suficiente información al respecto en el mundo, por lo que resulta de suma importancia el realizar estudios que determinen el efecto de éstos sobre dicha cinética de degradación.
Otro punto importante que cabe resaltar, es la fuente de obtención de los microorganismos empleados como inoculantes comerciales en los sistemas de producción de leche, ya que al pertenecer a la industria alimenticia humana, éstos interactúan en condiciones totalmente diferentes a las que ofrece una fermentación anaeróbica dentro de un silo convencional, por lo que es necesario el desarrollo de inoculantes bacterianos a base de la flora microbiana nativa obtenida directamente de ensilados en campo.
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Artículo publicado en Entorno Ganadero Agosto- Septiembre 2022
