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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA EFECTO DE ETAPA FENOLÓGICA Y ECOTIPO SOBRE EL CONTENIDO DE TANINOS TOTALES, TANINOS CONDENSADOS Y DIGESTIBILIDAD IN VITRO EN HOJAS DE 9 ECOTIPOS DE LEUCAENA LEUCOCEPHALA. T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICA DE ALIMENTOS PRESENTA VALERIA NAZARETH HERRERA MERCED CD. MX. AÑO 2018. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. JURADO ASIGNADO: PRESIDENTE: Dra. ILIANA ELVIRA GONZÁLEZ HERNÁNDEZ VOCAL: M. en C. ARGELIA SÁNCHEZ CHINCHILLAS SECRETARIO: M. en C. FRANCISCO ALEJANDRO CASTREJÓN PINEDA 1er. SUPLENTE: M. en C. VERONICA GARCÍA SATURNINO 2° SUPLENTE: M. en C. TANIA GÓMEZ SIERRA SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: LABORATORIO DE BROMATOLOGÍA, DEPARTAMENTO DE NUTRICIÓN ANIMAL Y BIOQUÍMICA, FMVZ-UNAM ASESOR DEL TEMA: _______________________________ M. EN C. FRANCISCOALEJANDRO CASTREJÓN PINEDA SUPERVISOR TÉCNICO:_______________________________ Q. A. ÁGUEDA GARCÍA PÉREZ SUSTENTANTE: _______________________________ HERRERA MERCED VALERIA NAZARETH i ÍNDICE Página 1. Introducción 01 2. Objetivos e Hipótesis 03 2.1 Objetivo general 03 2.2 Objetivos particulares 03 2.3 Hipótesis 03 2.3.1 Hipótesis Nula 03 2.3.2 Hipótesis Alterna 03 3. Antecedentes 04 3.1 Leguminosas 04 3.1.1 Composición nutrimental de leguminosas 05 3.2 Ecotipo 06 3.3 Etapa fenológica 06 3.4 Leucaena leucocephala 07 3.4.1 Características morfológicas 08 3.4.2 Composición nutrimental 09 3.5 Metabolitos secundarios en las plantas 11 3.5.1 Funciones de los metabolitos secundarios 12 3.5.2 Clasificación de los compuestos secundarios 13 3.5.3 Compuestos polifenólicos 14 3.5.4 Biosíntesis de los compuestos polifenólicos 14 3.5.5 Flavonoides 16 3.5.6 No flavonoides 17 3.5.7 Taninos 20 3.5.7.1 Taninos Hidrolizables 21 3.5.7.2 Taninos Condensados 23 ii 3.5.7.3 Interacción TC-proteína 24 3.5.7.4 Florotaninos 28 3.6 Digestibilidad de un alimento 28 3.6.1 Digestibilidad in vivo 29 3.6.2 Digestibilidad in situ 30 3.6.3 Digestibilidad in vitro 31 3.6.4 Factores que disminuyen la digestibilidad 32 4. Materiales y métodos 34 4.1 Recolección del material vegetal 35 4.2 Deshidratación, molienda y tamizado del material vegetal 37 4.3 Procesamiento previo de la muestra 38 4.4 Obtención del extracto 38 4.5 Cuantificación de taninos totales (TT) 38 4.6 Cuantificación de taninos condensados (TC) 39 4.7 Determinación de digestibilidad in vitro de materia seca 40 4.8 Análisis estadístico 41 5. Resultados y discusión 42 6. Conclusiones 53 7. Referencias 55 iii ÍNDICE DE FIGURAS Página Figura 1. Características morfológicas de Leucaena leucocephala 09 Figura 2. Esquema de la ruta biosintética de los compuestos polifenólicos en las plantas 15 Figura 3. Estructura base de los flavonoides 16 Figura 4. Estructuras de taninos hidrolizables 22 Figura 5. Estructura general de taninos condensados 23 Figura 6. Tipos de unión de las proantocianidinas 24 Figura 7. Formación del complejo TC-proteína y protección de la proteína por su paso a través del rumen 27 Figura 8. Estructuras principales en florotaninos 28 Figura 9. Diagrama general de procedimiento experimental 34 Figura 10. Diseño de parcelas experimentales 35 Figura 11. Leucaena leucocephala en las dos etapas fenológicas de recolección 37 Figura 12. Gráfico del efecto de la interacción ecotipo*etapa fenológica sobre el contenido de TT 42 Figura 13. Gráfico del efecto de la etapa fenológica sobre el contenido de TT 44 Figura 14. Gráfico del efecto de la etapa fenológica sobre la proporción de TT respecto a TC 45 Figura 15. Gráfico del efecto de ecotipo sobre el contenido de TC 47 Figura 16. Gráfico del efecto de ecotipo sobre la proporción de TT respecto a TC 47 Figura 17. Gráfico del efecto de la interacción ecotipo*etapa fenológica sobre la DIVMS 48 Figura 18. Gráficos de correlación de Pearson 52 iv ÍNDICE DE CUADROS Página Cuadro 1. Composición nutrimental de las hojas de Leucaena leucocephala (g/100 g MS) 10 Cuadro 2. Perfil de aminoácidos de Leucaena leucocephala (g/100 g MS) 11 Cuadro 3. Clasificación de metabolitos secundarios según su estructura química 13 Cuadro 4. Clasificación de metabolitos secundarios de acuerdo al metabolito con el que interactúan 13 Cuadro 5. Diferentes clases de compuestos secundarios flavonoides 17 Cuadro 6. Diferentes clases de compuestos secundarios no flavonoides 18 Cuadro 7. Ecotipos de Leucaena leucocephala evaluados 36 v ÍNDICE DE ANEXOS Página Anexo 1. Curva de calibración del ácido tánico 63 Anexo 2. Cuadros de resultados 64 Cuadro 9. Efecto de la interacción ecotipo*etapa fenológica sobre el contenido de taninos totales y digestibilidad in vitro de materia seca 64 Cuadro 10. Efecto de la etapa fenológica sobre el contenido de taninos condensados y proporción de taninos condensados con respecto a la cantidad de taninos totales 65 Cuadro 11. Efecto de ecotipo sobre el contenido de taninos condensados y proporción de taninos condensados con respecto a la cantidad de taninos totales 66 Cuadro 12. Correlación entre taninos y digestibilidad in vitro de materia seca de hojas de 9 ecotipos mediante correlación de Pearson 67 1 1. INTRODUCCIÓN En la región tropical de México, la actividad ganadera bovina es una de las actividades más importantes en el sector agropecuario del país, principalmente por su contribución en la oferta de productos cárnicos y lácteos para la alimentación humana (Gallardo, 2006). Sin embargo, la región tropical posee fuertes limitantes que impiden incrementar la productividad de los sistemas pecuarios, dentro de los cuales destacan: los serios problemas de alimentación animal (disponibilidad y calidad del forraje), aunado al elevado costo de concentrados utilizados como fuente proteica en la dieta animal (Szott et al., 2000). Por esa razón, los productores de los sistemas ganaderos cada vez están más interesados en conocer alternativas de alimentación que permitan mayor digestibilidad y uso eficiente de los nutrimentos, contribuyendo así a disminuir los costos de producción. Una de esas alternativas es la incorporación en la dieta del ganado de follajes de leguminosas arbustivas y arbóreas tropicales, que presentan características sobresalientes en cuanto a consumo, digestibilidady composición nutrimental ya que tienden a ser altas en materia seca, proteína y más bajas en pared celular que las gramíneas tropicales. No obstante, presentan un contenido más alto en pared celular y lignina que la mayoría de las leguminosas de zonas templadas. En México se encuentra la leguminosa Leucaena leucocephala, especie no valorada en su totalidad, y que es una buena alternativa cuando los forrajes son escasos y de mala calidad nutrimental (Romero, 2000). 2 Sin embargo, todas las especies de leguminosas contienen elevados niveles de compuestos secundarios. Algunos de estos compuestos se han denominado factores antinutrimentales o antifisiológicos, porque pueden causar un efecto negativo en el valor nutrimental del alimento, lo que podría alterar la salud animal, afectando el rendimiento del animal debido a una reducción en la digestibilidad del propio forraje o del resto de la dieta. En cuanto al contenido de compuestos secundarios en Leucaena, se ha reportado que presenta alcaloides, saponinas y taninos, éstos últimos en contenido elevado. Los taninos son compuestos polifenólicos de alto peso molecular de los cuales existen dos tipos: hidrolizables (TH) y condensados (TC), siendo éstos últimos los de mayor interés debido a su mayor capacidad de interactuar con otras moléculas ya que deprimen el consumo y la digestibilidad del forraje afectando así la producción animal (Otero e Hidalgo, 2004). Cabe señalar que tanto el valor nutritivo como el contenido de compuestos secundarios varían de acuerdo a la etapa de madurez y el ecotipo de la leguminosa por lo que es necesario el análisis de la leguminosa en cada una de sus etapas fenológicas así como en cada ecotipo correspondiente a una zona de uso. 3 2. OBJETIVO E HIPÓTESIS 2.1 Objetivo General Evaluar si el contenido de taninos en nueve ecotipos de Leucaena leucocephala recolectados en dos etapas fenológicas influye en la digestibilidad in vitro de esta leguminosa. 2.2 Objetivos Particulares ✓ Determinar el contenido de taninos totales por el método Folin-Ciocalteu y el contenido de taninos condensados por método de proantocianidinas en 9 ecotipos de Leucaena leucocephala recolectados en la zona sur tropical de México, en dos etapas fenológicas diferentes: etapa de crecimiento (rebrote, 2 meses) y etapa de ejote tierno (etapa en la cual aparece su fruto no maduro). ✓ Analizar la digestibilidad in vitro de la materia seca por la técnica de Tilley y Terry en esos 9 ecotipos de Leucaena leucocephala recolectados en la zona sur tropical de México. ✓ Analizar la correlación entre la concentración tanto de taninos totales como de taninos condensados con la digestibilidad in vitro de la materia seca. 2.3 Hipótesis 2.3.1 Hipótesis nula No existe efecto de los taninos presentes en los ecotipos de Leucaena leucocephala sobre la digestibilidad in vitro de la materia seca. 2.3.2 Hipótesis alterna Existe efecto de los taninos presentes en los ecotipos de Leucaena leucocephala sobre la digestibilidad in vitro de la materia seca. 4 3. ANTECEDENTES 3.1 Leguminosas Las leguminosas pertenecen a la familia de plantas angiospermas con una distribución cosmopolita y con una amplia diversidad de ecosistemas. Poseen flores que producen semillas encerradas y protegidas por carpelos que posteriormente se convierte en fruto alargado, comprimido y seco comúnmente conocido como vaina o legumbre (Fraile et al., 2007). Principalmente son plantas tropicales que se desenvuelven en regiones de condiciones adversas con altas temperaturas, precipitación extrema y suelos de baja fertilidad. Estas características las hacen de un alto potencial forrajero en la ganadería ya que son una fuente de proteína de bajo costo (Sánchez, 2001). Se les agrupa como miembros de la familia Leguminosae, que a su vez se divide en tres grupos o subfamilias: Caessalpiniodeae, Mimosoideae y Papilionoideae. Se han identificado alrededor de 727 géneros y más de 19 mil especies entre árboles, arbustos y hierbas. El uso de leguminosas arbustivas en los sistemas agrícolas tropicales se remonta a los comienzos de la agricultura doméstica donde se utilizaban para diversos fines como la alimentación, la obtención de leña, como material de construcción, para dar sombra y sobre todo como forraje para alimentar al ganado. Cuando son destinadas a forraje deben tener una calidad nutrimental alta para lograr en el animal los efectos económicos requeridos para justificar la inversión de los ganaderos (Shelton, 2000). La importancia de las leguminosas en la agricultura como plantas de cultivo para forraje o pastura radica en su capacidad para fijar el nitrógeno atmosférico en la simbiosis con la bacteria Rhizobium, que se encuentra en los nódulos de las raíces. La cantidad de nitrógeno atmosférico fijado por las leguminosas varía según el tipo de leguminosa hospedante y de la estirpe de Rhizobium (Meena et al., 2013). 5 3.1.1 Composición nutrimental de las leguminosas Desde el punto de vista de forraje para alimentación del ganado las leguminosas tropicales tienen como atributo principal su contenido de proteína cruda (PC) que es elevado en comparación con las gramíneas tropicales; su contenido en base seca por lo regular varía del 14 al 28% de PC. En cuanto a elementos libres de nitrógeno (ELN) su contenido es comúnmente más bajo que en gramíneas tropicales, siendo entre 20 y 40%. El contenido de fibra cruda (FC) varía ampliamente: algunas especies más fibrosas y con mayor número de tallos pueden contener más del 35%, aunque las leguminosas cultivadas casi siempre contienen de 20 a 25%, lo que permite un mayor consumo voluntario y una mayor digestibilidad lo que genera incrementos en los rendimientos productivos de carne y leche hasta de 50% o más. La cantidad de extracto etéreo (EE) es similar al de las gramíneas se encuentra entre 1 y 5%. El contenido de calcio es relativamente alto, por lo general va del 0.5 al 2% y el contenido de fósforo fluctúa entre 0.2 y 0.3%. La digestibilidad de algunos compuestos como la PC es considerablemente alta. No obstante, conforme la edad de la planta aumenta, los tallos de las leguminosas se vuelven más fibrosos debido a que contienen más FC pero menos PC debido a que el valor de esta va disminuyendo y ese comportamiento afecta la digestibilidad (Bogdan, 1997). Cabe señalar que el valor nutritivo de las leguminosas forrajeras varía de acuerdo al componente de la biomasa, la edad, el tamaño, y el ecotipo de la leguminosa por lo que es necesaria una caracterización por zona geográfica donde ésta será usada. Además, en todas las especies de leguminosas existe una enorme diversidad bioquímica de compuestos secundarios, una parte de los cuales ha sido denominada como factores antinutricionales, los que pueden causar un efecto negativo en el valor nutricional de la leguminosa, así como en la salud del animal que la consume por lo que es necesario conocer el contenido de algunos de estos compuestos secundarios (Ramos et al.,1998). 6 3.2 Ecotipo Es la población local de una misma especie que presenta características botánicas peculiares, las cuales surgen como respuesta del genotipo a las características ecológicas de un hábitat, ambiente o ecosistema en el que se desarrolla. Resultan de una adaptación muy estrecha de la planta al ambiente local, donde la deriva genética puede verse como un agente selectivo de mayor importancia que los demás agentes de selección natural. Por lo que tiene una expresión fenotípicamente distinta en su interacción con el medio ambiente (González y Rojas, 2014). 3.3 Etapa Fenológica Se les llama etapas o fases fenológicas a las actividades o fases periódicas y repetitivas del ciclo de vida de las plantasy su variación temporal a lo largo del año como la brotación o rebrote, la floración, la fructificación que corresponde a desarrollo de distintas estructuras de la vaina, e incluso la senescencia. Cada una de las etapas está influenciada por factores bióticos y abióticos respondiendo directamente a cambios macro y micro climáticos, siendo las variables de temperatura, fotoperiodo, radiación solar, humedad relativa y precipitación las responsables de los cambios en las etapas fenológicas en las plantas (Melgarejo, 2012). Una etapa fenológica está delimitada por dos fases fenológicas sucesivas. Dentro de ciertas etapas se presentan períodos críticos, que son el intervalo breve durante el cual la planta presenta la máxima sensibilidad a determinado evento meteorológico, de manera que las oscilaciones en los valores de este evento se reflejan en los cambios morfológicos y en el rendimiento del cultivo; estos periodos críticos se presentan generalmente poco antes o después de las fases, durante dos o tres semanas (Yzarra y López, 2011). El estudio de las etapas fenológicas ha sido considerado un factor clave para monitorear la relación existente entre el clima, el ambiente y el desarrollo de la planta (Melgarejo, 2012). 7 3.4 Leucaena leucocephala Leucaena leucocephala es una especie de leguminosa perteneciente a la subfamilia Mimosoideae. Debido a su alta calidad nutrimental, alta palatabilidad y por ser una excelente fuente de proteína para el ganado es una de las leguminosas más promisoras del trópico (Meena et al., 2013). Proporciona una tasa elevada de forraje por su buena producción de hojas con ramificación decumbente, lo que hace al forraje susceptible al ramoneo animal. Además, este forraje es considerado de excelencia debido a su alto contenido de proteína y a su alto porcentaje de digestibilidad (Lobo Di Palma, 2006). Esta leguminosa es nativa de la zona tropical y subtropical de México, pero se ha diseminado accidental o intencionalmente por introducciones primero en las islas caribeñas y después a otras áreas y en la actualidad está distribuida en todo el trópico del mundo. Las primeras introducciones fueron utilizadas principalmente como árboles para dar sombra en plantación de cultivos, pero más tarde L. leucocephala se convirtió en un cultivo forrajero muy importante en varios países (Bogdan, 1997). La planta prospera en diferentes condiciones ambientales, desde el nivel del mar hasta los 2 500 msnm, se adapta a suelos pobres, ácidos y pesados, crece en sitios secos con 600 mm/año pero también lo hace en sitios húmedos con 3 900 mm/año y con temperatura media anual de 22 a 30 ºC (Lobo Di Palma, 2006). L. leucocephala puede llegar a fijar alrededor de 500 kg de nitrógeno por hectárea anualmente en simbiosis con la bacteria Rhizobium. Los nódulos de fijación de nitrógeno se encuentran en las pequeñas raíces laterales cerca de la superficie del suelo (Meena et al., 2013). Los nombres con los que se le conoce comúnmente varían según la región de México donde se encuentre: Guaje blanco, Huaje, Vaxi, y Yage en toda la 8 República Mexicana; Yailba' ade y guaje verde (dialecto mixe) en Oaxaca; Calloaxin y guaje de casa o casero en Guerrero y Puebla; Guaje verde en Morelos (Zárate,1987). El efecto benéfico de L. leucocephala para la nutrición del ganado es más pronunciado cuando se asocia con una gramínea incrementando el valor nutritivo de la gramínea asociada, particularmente en lo que se refiere a los contenidos de proteína total y de minerales. Las gramíneas tropicales presentan contenidos de proteína total, inferiores al 7%, cuando el aporte de nitrógeno es deficiente, afecta el consumo voluntario por parte del ganado y consecuentemente, la producción animal (Bogdan, 1997). 3.4.1 Características morfológicas Es un árbol perennifolio de rápido crecimiento que alcanza de 3 a 6 m de altura con raíces pivotantes. Posee copa redondeada, ligeramente abierta y rala. Sus hojas son alternas, bipinnadas, de 9 a 25 cm de largo, de color verde grisáceo, con 11 a 24 pares de folíolos que miden de 8 a 15 mm de largo, elípticos y algo oblicuos (Figura 1a) se unen a las ramas por peciolos y un pedicelo de 3 a 5 cm de grosor. Su tronco usualmente es torcido y se bifurca a diferentes alturas. Sus flores son tipo cabezuelas de color blanco amarillento (Figura 1b) de las cuales, sólo de un cuarto a un tercio desarrollan fruto (Bogdan, 1997). Sus frutos son vainas oblongas, estipitadas y planas, en capítulos florales de 30 o más vainas, verdes cuando se encuentran tiernas (Figura 1d) y cafés cuando se encuentran en etapa madura (Figura 1e), miden de 12 a 18 cm de largo y de 1.5 a 2 cm de ancho, conteniendo de 15 a 30 semillas cada vaina. Las semillas son ligeramente elípticas, aplanadas, de color café brillante, (Figura 1c) miden de 6 a 8 mm de largo y de 3 a 4 mm de ancho, dispuestas transversalmente en la vaina (Bogdan, 1997). 9 Figura 1. Características morfológicas de Leucaena leucocephala. a. Hojas bipinnadas; b. Flores tipo cabezuelas blancas; c. Semillas; d. Fruto en forma de vaina en etapa tierna; e. Fruto en forma de vaina en etapa madura. 3.4.2 Composición nutrimental Las hojas del género Leucaena leucocephala constituyen un excelente forraje como ingrediente para ganado, ya que posee alta concentración de proteína cruda, con alta digestibilidad, alto contenido de energía y buena palatabilidad cuando se compara con las gramíneas tropicales (Pinto et al., 2000). La composición nutrimental de Leucaena se presenta en el Cuadro 1 comparada con la de hojas de alfalfa, la cual es considerada como una especie forrajera con alto potencial productivo ocupando un espacio preponderante en la alimentación animal en México, debido a que tiene el valor nutrimental más alto de los cultivos forrajeros (Vivas Arturo et al., 2017). El perfil de aminoácidos se muestran en el Cuadro 2, siendo ácido aspártico y alanina los aminoácidos que se encuentran en mayor proporción en Leucaena (Bogdan, 1997). a. b. c. d. e. 10 Cuadro 1. Composición nutrimental de las hojas de Leucaena leucocephala (g/100 g MS). Componente Hojas de Leucaena leucocephala Alfalfa Proteína cruda 25.90 26.90 N total 4.20 4.30 Mimosina 7.16 0.00 Cenizas totales 11.00 16.60 Calcio 2.36 3.15 Fósforo 0.23 0.36 Beta-caroteno (mg/kg) 536.0 253.0 Taninos totales(mg/kg) 10.15 0.10 Energía bruta (Kcal/kg) 4.8 4.4 (modificado de N.A.S., 1977) El contenido de PC en L. leucocephala varía con la edad de la planta, la cual depende de la frecuencia de los cortes. Se han detectado deficiencias en los contenidos de triptófano y aminoácidos azufrados. Los contenidos de vitamina A y C, normalmente son altos (Bogdan, 1997). El mayor inconveniente de Leucaena es el efecto tóxico de la mimosina, un aminoácido que se encuentra en pequeñas cantidades en los tejidos de las hojas. Un consumo excesivo de este aminoácido por parte de los rumiantes puede conducir a la pérdida de pelo, ocasionar problemas tiroideos induciendo el desarrollo de bocio (Barnes, 2007). 11 Cuadro 2. Perfil de aminoácidos de la alfalfa y de la Leucaena (g/100 g MS). Aminoácido Hojas de Leucaena Alfalfa Ácido aspártico 1.95 2.46 Alanina 1.42 1.25 Arginina 0.81 1.15 Glicina 1.10 1.03 Histidina 0.74 0.52 Isoleucina 1.15 1.00 Leucina 0.98 0.83 Lisina 1.19 1.00 Metionina 0.31 0.31 Prolina 1.12 1.01 Serina 0.67 0.68 Tirosina 0.82 0.75 Treonina 1.02 0.88 Valina 1.84 1.50 (Akbar y Gupta, 1984). Sin embargo, la mimosina no es el único compuesto adverso existente en Leucaena leucocephala, se ha detectado la presencia de otros compuestos secundarios entre los que figuran: taninos, alcaloides, saponinas, terpenos esteroides y flavonoides de los cuales la concentraciónde taninos es la más elevada (Herrera et al., 2017). 3.5 Metabolitos secundarios en las plantas Las plantas, al igual que los animales, hongos y bacterias, realizan funciones fisiológicas en las que están implicadas rutas metabólicas tales como respiración, síntesis de proteínas y fotosíntesis. Al conjunto de dichas rutas metabólicas se le llama metabolismo primario, a partir del cual se sintetiza una serie de compuestos químicos que están involucrados en cada una de las rutas metabólicas tales como: 12 la clorofila, los aminoácidos proteicos, los ácidos nucleicos y los carbohidratos, todos ellos denominados metabolitos primarios (Vilela et al., 2011). Sin embargo, las plantas son poseedoras de un metabolismo secundario, el cual comprende un conjunto de reacciones bioquímicas que se producen de manera paralela al metabolismo primario. En estas rutas se sintetiza una amplia gama de sustancias llamadas metabolitos secundarios los cuales son un grupo diverso de moléculas que no están involucrados en las rutas metabólicas primarias de crecimiento y reproducción celular. Hasta el momento se tienen reportados más de 24 000 estructuras de metabolitos secundarios (Makkar, 2007). 3.5.1 Funciones de los metabolitos secundarios Estos metabolitos son considerados como sustancias ecológicamente eficaces ya que desempeñan un rol fundamental en la adaptación de las plantas al medio ambiente y están relacionados directamente con una o varias funciones específicas de la planta que los contiene. Se ha reportado que actúan como: ✓ Protectores contra radiación ultravioleta, disminuyendo el efecto nocivo de la radiación UV-B sobre el crecimiento y la fotosíntesis. ✓ Protectores contra posibles daños causados por cambios bruscos de temperatura y daño oxidativo, así mismo en contra de invasiones de hongos, bacterias y virus. ✓ Inhibidores de crecimiento de otras especies de plantas a través de la supresión de actividad hormonal, inhibición de respiración, fotosíntesis, entre otros mecanismos considerados alelopáticos. ✓ Atrayentes de polinizadores y dispersores de semillas a través de metabolitos que producen aroma y color como flavonoides y carotenoides. ✓ Protectores ante un ataque por herbívoros (insectos, aves, reptiles o mamíferos) causando toxicidad. 13 3.5.2 Clasificación de los compuestos secundarios Es difícil elegir un parámetro de clasificación para estas sustancias por lo que se han agrupado de acuerdo con similitudes en sus estructuras químicas (Cuadro 3) y de acuerdo al tipo de metabolito con el que interactúan (Cuadro 4). Cuadro 3. Clasificación de metabolitos secundarios según su estructura química. Compuesto Ejemplos Terpenos Hormonas, pigmentos y aceites esenciales. Compuestos polifenólicos Cumarinas, flavonoides, ligninas y taninos. Alcaloides Cafeína, quinina y nicotina. Glicósidos Saponinas, tioglucósidos y glicósidos cianogénicos. Aminoácidos tóxicos Latirógenos, mimosina y ácido djenkólico. (Ávalos y Pérez-Urria, 2011). Cuadro 4. Clasificación de metabolitos secundarios de acuerdo al tipo de metabolito con el que interactúan. Compuesto Ejemplos Proteínas Inhibidores de proteasas, lectinas, saponinas y taninos. Carbohidratos Inhibidores de amilasa, taninos y factores de flatulencia. Nutrimentos inorgánicos Ácido fítico, fitatos, ácido oxálico, oxalatos, glucosinolatos y gosipol. Vitaminas Antivitaminas. Enzimas Inhibidores de proteasa, inhibidores de amilasas, alcaloides, glucoalcaloides (solaninas), pirrolizidinas, metilxantinas (cafeína y teobromina). (Calvo y Mendoza, 2012). El interés sobre los metabolitos secundarios de plantas ha aumentado considerablemente debido a la diversidad de efectos que éstos tienen al ser ingeridos por los animales. 14 3.5.3 Compuestos polifenólicos. El grupo de metabolitos secundarios llamados compuestos polifenólicos, polifenoles o fenilpropanoides, comprenden una amplia variedad de compuestos que se caracterizan por la presencia de al menos un grupo hidroxilo ligado a un anillo aromático (Quiñones et al., 2012). En las plantas estos compuestos actúan como fitoalexinas, es decir, protección ante el ataque de agentes patógenos y herbívoros, también son pigmentos y actúan también como agentes polinizadores, protectores de radiación ultravioleta y antioxidantes (Watson, 2014). Hasta el día de hoy, se tienen identificados más de 4,000 compuestos polifenólicos, los cuales se dividen en dos grandes grupos: flavonoides y no flavonoides, en función del número de anillos fenólicos que poseen y de los elementos estructurales que presentan estos anillos (Vázquez et al., 2012). 3.5.4 Biosíntesis de los compuestos polifenólicos. La biosíntesis de estos compuestos tiene lugar a través de dos principales rutas metabólicas primarias: la ruta del ácido shikímico, la cual origina directamente polifenoles como los ácidos cinámicos y sus derivados y la ruta del acetato, la cual produce polifenoles simples y algunas quinonas (Decker, 1997). La ruta del ácido shikímico tiene como precursor al fosfoenolpiruvato (PEP), esta ruta proporciona los aminoácidos aromáticos como fenilalanina y tirosina, y es responsable de la biosíntesis de la mayoría de los compuestos fenólicos. Se inicia por la condensación de la eritrosa-4-fostafo procedente de la vía de las pentosas fosfato con el fosfoenolpiruvato originario de la glucólisis. Tras una serie de reacciones, se obtiene el ácido shikímico, al cual se le adhiere una segunda molécula de PEP dando lugar a fenilalanina. A partir de la fenilalanina, por eliminación de una molécula de amonio se forma el ácido cinámico. Esta reacción es catalizada por la enzima fenilalanina amonio 15 liasa (PAL), la cual se encuentra en un punto de ramificación entre el metabolismo primario y el secundario, desarrollando el papel de punto de regulación en la formación de diversos compuestos polifenólicos. Posteriormente, al ácido cinámico se le adicionan grupos hidroxilo y otros sustituyentes que permitirán la obtención de ácido trans-cinámico y p-cumárico. Estos ácidos se metabolizan para formar los precursores de cumarinas, ligninas, taninos, flavonoides e isoflavonoides (Petersen et al., 2010). Por otro lado, la ruta de los poliacetatos comienza a partir de una molécula inicial de acetilCoA que a través de una serie de condensaciones da origen a diferentes compuestos aromáticos, los que se agrupan como poliacetatos. Por reducción de los poliacetatos se forman los ácidos grasos, y por ciclación posterior se forma una gran variedad de compuestos aromáticos; un grupo de estos compuestos corresponde a las quinonas y otros metabolitos que se generan a través de rutas mixtas. Las rutas mixtas combinan precursores tanto de la vía del ácido shikímico como de la ruta de los poliacetatos. Este es el caso de un importante grupo de moléculas biológicamente activas denominadas genéricamente flavonoides (Petersen et al., 2010). Glucólisis Fosfoenolpiruvato Eritrosa-4- fosfato (vía de las pentosas) Acetil CoA MalonilCoA Ruta de los poliacetatos Ruta del ácido shikímico Fenilalanina Ácido trans- cinámico P- cumaronilCoA Ácido gálico Taninos hidrolizables FENOLES SIMPLES Polifenoles Flavonoides Figura 2. Esquema de la ruta biosintética de los compuestos polifenólicos en las plantas (Quiñones et al., 2012). 16 3.5.5 Flavonoides Los flavonoides son un grupo de compuestos polifenólicos que se encuentran ampliamente distribuidos en muchos tejidos vegetales, se encuentran presentes dentro de las células o bien, en las superficies de los diferentes órganos de las plantas. Poseen bajo peso molecular y su formación tiene lugar a partir de fenilalanina y en menor frecuencia de tirosina por medio de la ruta biosintéticade los poliacetatos (Marais et al., 2006). Este grupo de compuestos comparte un esqueleto estructural común de quince carbonos que consiste en tres porciones: dos anillos de benceno (anillo A y B) enlazados mediante un anillo heterocíclico pirano (anillo C) que juntos conforman la estructura básica de los flavonoides (Figura 3). Figura 3. Estructura base de los flavonoides. De acuerdo al estado de oxidación y patrón de sustitución del anillo C, los flavonoides se dividen en distintas subclases (Cuadro 5). Dentro de cada subclase, las estructuras difieren por el patrón de hidroxilación de los dos anillos A y B, y por la naturaleza y posición de los sustituyentes. Los flavonoides pueden ser modificados por hidroxilación, metoxilación, glucosilación y acilación (Marais et al., 2006). Estos se encuentran en la naturaleza principalmente como flavanoles (catequina), de forma monomérica o formando polímeros de unidades de flavanoles, a los que se les llama proantocianidinas o taninos condensados (Vázquez et al., 2012). 17 Cuadro 5. Diferentes clases de compuestos secundarios flavonoides. Clase de flavonoide Estructura básica Características Flavonas Poseen un grupo carbonilo en la posición 4 del anillo C y carece de grupo hidroxilo en la posición 3 del anillo C. Isoflavonas Tiene estructura similar a las flavonas, la diferencia radica en el sitio de unión del anillo B con el anillo C. Flavanonas Presenta un grupo carbonilo en la posición 4 del anillo C, carece de grupo hidroxilo en la posición 3 del anillo C. Flavonoles Posee un grupo carbonilo en la posición 4 y un grupo hidroxilo en la posición 3 del anillo C, además tiene un enlace doble entre el C2 y 3 del anillo C. Flavanoles Presenta un grupo hidroxilo en la posición 3 y un grupo carbonilo en la posición 4 del anillo C. Antocianidinas Tiene un grupo hidroxilo en la posición 3, pero además posee un enlace doble entre la posición 3 y 4 del anillo C. (Buckingham y Munasinghe, 2015) 3.5.6 No flavonoides Los compuestos polifenólicos no flavonoides son un grupo de metabolitos secundarios, los cuales tienen en común la presencia de al menos un grupo fenol en su estructura, comprenden una amplia gama de moléculas desde las más 18 sencillas, como los ácidos fenólicos con esqueletos de seis carbonos, ligados o no a esqueletos de dos hasta cuatro carbonos, hasta moléculas más complejas como los taninos hidrolizables (galotaninos o elagitaninos) (Peñarrieta et al., 2014). En el Cuadro 6 se muestran los diversos grupos de moléculas que integran este grupo de compuestos polifenólicos no flavonoides. Cuadro 6. Diferentes clases de compuestos secundarios no flavonoides. No flavonoides Estructura Características. Fenoles simples Poseen dos o tres grupos hidroxilo en su anillo aromático. Ácido hidroxibenzóico Presentan un grupo carboxílico y uno o más grupos hidroxilo en un anillo aromático. Ácido hidroxicinámico Se caracteriza por la presencia de un grupo carboxilo unido al anillo aromático por medio de un etileno. Cumarinas Presentan un anillo aromático unido a un heterociclo oxigenado el cual posee un grupo carbonilo en la posición C1. Xantonas Consiste en dos anillos benceno conectados mediante un grupo carbonilo y un oxígeno. Estilbenos Posee dos anillos bencénicos los cuales poseen grupos hidroxilo 19 como sustituyentes y que están unidos por medio de un etileno. Benzofenonas Su estructura está dada por dos anillos benceno unidos por medio de un grupo carbonilo. Quinonas Se caracterizan por un anillo diona completamente conjugado. Lignanos Se basa en un esqueleto de carbono que posee dos unidades de n- propilbenceno (fenil- propano) unidos en la posición beta-beta o 8-8'. Ligninas Polímero altamente ramificado de fenilpropanoides, unida covalentemente a la celulosa y otros polisacáridos de la pared celular. (Peñarrieta et al., 2014) Ambos grupos de compuestos polifenólicos (flavonoides y no flavonoides), pueden formar compuestos de alto peso molecular con características particulares llamados, en ambos casos, taninos. Sin embargo, cada grupo origina un tipo específico de tanino: los no flavonoides polimerizan para formar taninos hidrolizables, mientras que ciertos flavonoides, al polimerizar, dan lugar a taninos condensados (Flores et al., 2012). 20 3.5.7 Taninos Es un grupo heterogéneo de compuestos polifenólicos de alto peso molecular (500 a 3000 Dalton), solubles en agua, que presentan un gran número de grupos hidroxilo los cuales les confieren su capacidad para formar complejos reversibles e irreversibles principalmente con proteínas incluyendo enzimas, con polisacáridos como celulosa, hemicelulosa y pectina, alcaloides, ácidos nucleicos y minerales (McLeod, 1974). Se encuentran distribuidos ampliamente en el reino vegetal, especialmente en las familias Leguminosae, Rosaceae, Polygonaceae, Fabaceae, Rhyzophoraceae, Myrtaceae y Melastomataceae. Están presentes en todas las partes de las plantas ya sea corteza, hojas, frutos, raíces o semillas cumpliendo la función de defensa contra los microorganismos, ayudando a prevenir los ataques de hongos y bacterias patógenas. Son específicos para cada planta, variando en la estructura estereoquímica, tamaño molecular y forma polimérica y su concentración varía de acuerdo a cada tejido y a lo largo del ciclo vegetativo de la planta (Isaza, 2007). Según sus características estructurales, propiedades químicas y monómero base se dividen en: a) taninos hidrolizables (TH); b) taninos condensados (TC) o proantocianidinas y c) florotaninos, los cuales se encuentran especialmente en algas pardas (Khanbabaee y Ree, 2001). Los taninos al igual que todos los metabolitos secundarios tienen efectos característicos al ser ingeridos por los animales, que dependen de la concentración que se ingiera. Una concentración baja entre 2 a 4% de la materia seca no afecta el desempeño animal. Al formar complejo con la proteína, la protege durante su paso por el rumen creando un efecto de proteína de sobrepaso que al llegar al intestino delgado logra ser absorbida, aumentando el aprovechamiento de los aminoácidos esenciales (Makkar, 2003). 21 Sin embargo, una alta concentración en la ración (mayor a 4%) produce efectos adversos sobre la población microbiana del rumen; además afecta la palatabilidad debido a su efecto astringente disminuyendo el consumo voluntario y como consecuencia disminuyendo la producción animal. La digestibilidad también se ve afectada ya que los taninos no son normalmente absorbidos en el tracto gastrointestinal, permaneciendo en estado libre, formando complejos en el rumen, interfiriendo en la digestibilidad de las proteínas y las paredes celulares de las plantas y con grupos inhibidores de celulasas (Makkar, 2003). La concentración de los taninos no se mantiene constante ya que puede variar notablemente a lo largo de las diferentes etapas del desarrollo fenológico de la especie vegetal. Entre los factores que pueden influir en el contenido de taninos se encuentran los climáticos y geofísicos (viento, luz, temperatura, etc.) así como los factores bióticos (infecciones por virus y bacterias, pastoreo de animales, etc.) (Vanhaelen et al., 1991). 3.5.7.1 Taninos hidrolizables (TH) Son metabolitos secundarios de origen no flavonoide constituidos por ésteres de ácido gálico o ácido elágico unidos a una unidad central de carbohidrato, generalmente D-glucosa. Presentan bajo peso molecular y son más solubles en agua en comparación con los taninos condensados. Poseen la capacidad de hidrolizarse fácilmente en presencia de ácidos, bases o enzimas (Olivas, 2015). Se clasificande acuerdo a su monómero base como galotaninos y elagitaninos, ambos provenientes de la esterificación de compuestos polifenólicos no flavonoides. a. Galotaninos. Son las estructuras más simples de taninos hidrolizables. Se encuentran constituidos por ésteres de ácido gálico y di gálico unidos entre sí por enlaces ésteres que a su vez están unidos a un núcleo de glucosa mediante un enlace anomérico beta (Figura 4a). La diversidad estructural 22 de los galotaninos está dada por los enlaces éster que se encuentran en la molécula glucídica y por los enlaces entre las unidades de ácido gálico al unirse con otra molécula de ácido gálico para formar un éster de mayor tamaño cada vez (Hagerman, 2002). b. Elagitaninos. Se forman a partir del ácido hexahidroxidifénico el cual en presencia de ácidos o bases se deshidrata formando ácido elágico. Se componen de ésteres del ácido hexahidroxidifénico con un núcleo de hexosa (Figura 4b). Su estructura puede presentar puntos de polimerización por esterificación, tanto en la molécula glucídica como en los grupos hidroxilo del ácido hexahidrodifénico, lo que le da la posibilidad de formar estructuras de mayor peso molecular (Mueller-Harvey, 2001). Figura 4. Estructura de taninos hidrolizables. a. Galotaninos; b. Elagitaninos. En rumiantes, los productos de degradación de los taninos hidrolizables son los responsables de diversos efectos nocivos, ya que a diferencia de los taninos condensados, pueden ser absorbidos en el intestino delgado y circular por el flujo sanguíneo, siendo potencialmente tóxicos debido a que afectan hígado y riñones pudiendo ocasionar la muerte, especialmente cuando se suministran en grandes concentraciones sin el suficiente tiempo de adaptación de la microbiota ruminal (Jean-Blain, 1988; Reed, 1995). a. b. 23 3.5.7.2 Taninos condensados (TC) Son metabolitos secundarios pertenecientes al grupo de los flavonoides. También son llamados proantocianidinas. Estructuralmente son complejos de oligómeros y polímeros formados por unidades de flavan-3-ol (catequina,epicatequina) o flavan- 3,4-diol (leucocianidina) unidas mediante enlaces carbono-carbono (Figura 5), su peso molecular a menudo supera los 1000 Dalton. Estos compuestos no son susceptibles a hidrólisis y a degradación enzimática anaerobia (Isaza, 2007). Figura 5. Estructura general de taninos condensados. Según el tipo de unión entre las unidades flavonoides, las proantocianidinas pueden ser de tipo A y de tipo B. Las proantocianidinas de tipo A, además de contener el enlace interflavánico (C-4 → C-8), presentan una unión adicional entre el C-2 y el hidroxilo del C-7 (Figura 6a). En los enlaces de tipo B, las unidades flavonoides se encuentran unidas por el enlace carbono-carbono (C-4 → C-6 o C-4 → C-8) (Figura 6b). Las proantocianidinas de tipo B son las más abundantes en la naturaleza (Porter et al., 1991). 24 a. b. Figura 6. Tipo de unión de las proantocianidinas. a. Tipo A; b. Tipo B. Los taninos condensados son considerados los más perjudiciales desde el punto de vista nutrimental debido a que tienen una alta capacidad para ligarse a las proteínas de los forrajes en el rumen luego de la masticación y de esta manera reducir la digestión de las proteínas y por ende su absorción y aprovechamiento (Lascano et al.,2001). 3.5.7.3 Interacción de los taninos condensados y las proteínas En relación con las interacciones entre los TC y las proteínas, la alta afinidad de los TC hacia las proteínas radica en el gran número de grupos hidroxilo que proveen muchos puntos de unión con los grupos carbonilo de los péptidos (Frutos et al., 2004). Se sugieren cuatro tipos de enlaces por los cuales los complejos TC-proteína están formados: • Enlaces covalentes, formados por la oxidación de los polifenoles a quinonas y su posterior condensación con un grupo nucleofílico de la proteína (NH2, - SH, -OH). • Enlaces iónicos, entre el grupo aniónico del tanino y el grupo catiónico de la molécula proteica. 25 • Puentes de hidrógeno, existen numerosos puntos de unión, debido a la gran cantidad de grupos hidroxilo que presentan los taninos, que otorgan oportunidades estéricas favorables para la unión con los grupos carbonilo de los péptidos de las cadenas proteicas. • Interacciones hidrófobas, estas uniones se dan entre el anillo aromático del compuesto fenólico y las regiones hidrófobas de la proteína. (Kumar y Singh,1984; Xu y Diosady, 2000). De estos cuatro tipos de enlace, los más frecuentes son los puentes de hidrógeno y las interacciones hidrófobas, informándose, además, que los enlaces son reversibles y dependientes del pH. La formación de tales complejos es específica, y depende de las características tanto del tanino como de las proteínas; las proteínas que muestran mayor afinidad por los taninos son relativamente grandes e hidrófobas, tienen una estructura abierta, flexible y son ricas en prolina. Cada proteína tiene un pH distintivo y óptimo para unirse a los TC (Kumar y Singh, 1984). La formación de los complejos TC-proteína a través de estas interacciones se llevan a cabo en el rumen con pH entre 5.5 y 7.2. Esta situación los hace indigeribles por parte de la microbiota ruminal. Sin embargo, los complejos son solubles en el abomaso con un pH menor a 3 y en el intestino delgado con pH mayor a 8, respectivamente, por lo que en estos sitios se logra la liberación de las proteínas para que sean digeridas y absorbidas por parte del animal (Figura 7) (Hervás et al., 2003; Min et al., 2005). Cuando los TC se unen a enzimas producen efectos inhibidores sobre la actividad de éstas, en particular sobre las siguientes enzimas: celulasa, ureasa, alfa- amilasa, proteasas y beta-glucosidasa. Se ha señalado que la reducción de la actividad celulolítica puede participar en la disminución de la digestibilidad en el rumen. 26 Otra característica de los TC es la capacidad para ligarse a membranas y a la pared celular de hongos y bacterias, inhibiendo el crecimiento de las bacterias y, por lo tanto, conduciendo a una reducción en la fermentación ruminal (Hervás et al., 2003; Min et al., 2005). 27 Figura 7. Formación del complejo TC-proteína y protección de la proteína por su paso a través del rumen (Mangan, 1988). BOCA TANINOS CONDENSADOS + PROTEÍNAS PRESENTES EN EL FORRAJE Masticación y Formación de ruptura celular COMPLEJO TANINO-PROTEÍNA RUMEN pH 6.8 COMPLEJO PROTEGIDO TANINOS CONDENSADOS LIBRES (Inhibición de la digestión de carbohidratos y proteínas) ABOMASO pH 2.5 a 3.5 Disociación del complejo PROTEÍNA DUODENO Disociación del pH 8 a 9 complejo PROTEÍNA TANINOS CONDENSADOS LIBRES Digestión y absorción. 28 3.5.7.4 Florotaninos Es un grupo recientemente descubierto de compuestos polifenólicos, aislados de varias especies de algas pardas, los cuales están constituidos por unidades de floroglucinol (Figura 8a) ligadas entre sí mediante enlaces carbono-carbono y carbono-oxígeno. Poseen un esqueleto base característico (Figura 8b) compuesto por dos anillos bencénicos enlazados a un anillo de dioxina (dibenzo-1,4-dioxina) que al polimerizarse o unirse al floroglucinol da origen a la estructura química de fucofureckol (Figura 8c) (Isaza, 2007). Figura 8. Estructuras principales en florotaninos. a. Floroglucinol; b. dibenzo-1,4- dioxina; c. Fucofureckol. Como se mencionó anteriormente, los taninos, principalmente los TC en una concentración mayor a 5% de laración pueden disminuir la digestibilidad no solamente del vegetal que los contiene sino de la ración que ingiere el animal. De acuerdo con Hervás et al., (2003) y Min et al., (2005), la principal característica de los TC es la capacidad para ligarse a membranas y a la pared celular de hongos y bacterias, inhibiendo el crecimiento de las bacterias y, por lo tanto, conduciendo a una reducción en la fermentación ruminal. 3.6 Digestibilidad de un alimento Se define como la cantidad de compuestos nutrimentales que después de pasar por el tracto digestivo no aparecen en las heces y, por lo tanto, han sido absorbidos después que fueron degradados primero por fermentación realizada por los microorganismos ruminales y posteriormente por las enzimas propias del aparato digestivo de los rumiantes (Givens et al., 2002; Church y Pond, 2004). a . b . c . 29 Por tanto, la cantidad digerida se determina indirectamente a partir de la cantidad no digerida cuantificada directamente en las heces de los animales, o bien, a través del residuo no fermentado o digerido proveniente de los métodos indirectos de determinación de digestibilidad. De acuerdo con Ruelas (1990) existen dos formas de expresar la digestibilidad: 1. Digestibilidad aparente: Es aquella fracción de la dieta o ingesta que no aparece en las heces y se llama “aparente” porque las heces contienen, además de alimento no digerido, algunos productos de desecho del propio organismo como son los residuos de los ácidos biliares y otros jugos digestivos, células muertas, moco de la membrana que recubre el tubo digestivo, así como bacterias y otros microorganismos que se desarrollan en el intestino grueso. Las digestibilidad aparente (DA) se calcula de la siguiente manera: 𝐷𝐴(%) = (𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑛𝑢𝑡𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 − 𝑛𝑢𝑡𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛 ℎ𝑒𝑐𝑒𝑠) (𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑢𝑡𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜) × 100 2. Digestibilidad real o verdadera: Es aquella porción del alimento ingerido que se absorbe en el tubo digestivo que no incluye ninguna contribución de otras fuentes del organismo. La digestibilidad de los alimentos generalmente se determina por métodos in situ o in vitro cuyos resultados se comparan con la digestibilidad in vivo. 3.6.1 Digestibilidad in vivo Se determina mediante la recolección total de las heces y pesaje, inmediata congelación de las muestras para su posterior análisis respecto a su composición química nutrimental, se deben utilizar como mínimo 4 a 6 animales por tipo de forraje o alimento mezclado para detectar diferencia entre las dietas. Los animales, antes de iniciar la prueba deben pasar por un periodo de adaptación generalmente de 14 a 21 días, con la finalidad de remover del tracto gastrointestinal los residuos del alimento ingerido antes de la prueba. Además, en ese período deben adaptarse a una bolsa o arnés que permite recolectar las 30 heces y a las condiciones en las que se encuentran las corraletas o “jaulas metabólicas” individuales las cuales deben favorecer la medición rápida y completa del consumo de alimento. Esta prueba es comúnmente utilizada para rumiantes y no rumiantes (Kamande, 2006), sin embargo, en el caso de los rumiantes, en el periodo de adaptación se da oportunidad a la microbiota ruminal para que se desarrollen los microorganismos específicos de la fermentación del alimento que desea probarse, para que de esta manera los datos obtenidos estén directamente relacionados con la dieta o alimento a evaluar. Una vez transcurrido este periodo de adaptación, durante el cual los animales reciben una dieta cuya composición se conoce, comienza el periodo experimental, en el que las heces se recolectan totalmente por 5 a 7 días, para posteriormente analizarlas en cuanto al contenido de materia seca y el nutriente cuya digestibilidad quiere evaluarse. Finalmente se hace un cálculo aritmético, aplicando la fórmula de digestibilidad aparente. El éxito de esta prueba depende del control que se tenga sobre el consumo del alimento por parte de los animales y la precisión en la recolección de las heces. El método es tardado, caro y requiere mucha infraestructura comparado con los métodos indirectos (Givens et al., 2002; Church y Pond, 2004). 3.6.2 Digestibilidad in situ También conocida como la técnica de la bolsa de nylon determina la digestibilidad en alguno de los órganos del aparato digestivo (principalmente el rumen en estos animales) y se basa principalmente en determinar la desaparición de materia seca y distintos nutrimentos componentes de la materia prima o la dieta. La técnica consiste en utilizar bolsas de nylon o de otro material indigestible, con tamaño de poro de 40-50 µm, en las cuales se introducen 3-5 g de los diferentes tipos de alimento, las bolsas se cierran herméticamente con hilo nylon y se introducen ligadas a un peso (comúnmente un barra de metal) dentro del rumen (también pueden introducirse en otros órganos) de rumiantes con una fistula y cánula que se prepara meses antes en el órgano que se quiere evaluar la desaparición de la materia seca o determinado nutriente, a distintos intervalos de tiempo; pasado ese tiempo las bolsas se retiran del órgano sacándolas a través de la cánula, se lavan 31 en agua corriente durante 20 minutos y posteriormente se desecan para determinar cuánta materia seca fue digerida. Este método ofrece la ventaja de que involucra los procesos fermentativos que ocurren en un animal vivo, comparado con métodos de laboratorio (Church, 1988; Schinder, 1995; Stern, 1997). Sin embargo, la cirugía y recuperación posoperatoria es costosa, además muchos factores afectan la estimación de la digestión de nutrientes y se necesitan estándares para esta técnica. Esos factores incluyen el tamaño de poro del material de la bolsa, la cantidad de muestra, el tamaño de la bolsa y de la partícula de la muestra y la acumulación de gases dentro de la bolsa; por lo cual en muchos estudios han recomendado la estandarización de los procedimientos in situ con la finalidad de disminuir la variación asociada a esos factores (Ortega, 1993; Stern, 1997). 3.6.3 Digestibilidad in vitro Incluye varias técnicas que simulan la fermentación ruminal bajo condiciones controladas en un laboratorio. El fundamento de la técnica de dos fases de Tilley y Terry (1967) es que en una primera fase de 48 horas en condiciones similares a las del rumen en cuanto a temperatura (39°C), anaerobiosis y movimientos ruminales, microorganismos ruminales presentes en el líquido ruminal de al menos tres animales donantes, que se han previamente adaptado al consumo del alimento en cuestión, los microorganismos degraden una porción de materia seca similar a la cantidad que ocurriría en el rumen. Posteriormente en una segunda fase simulando una digestión enzimática intestinal (con pepsina ácida 0.1 N) por otras 48 horas a 39°C, al final se obtenga un residuo indigestible, el cual se filtra en rodaja de celulosa de peso conocido y con la diferencia de peso se estima la digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS), la cual de acuerdo con diversos investigadores en forrajes permite una estimación cercana a la digestibilidad in vivo obtenida con el mismo alimento en experimentación (Beever y Mould, 2000; Church y Pond, 2004; Van Soest, 2004). 32 3.6.4 Factores que afectan la digestibilidad Diversos factores pueden influir en la disminución de la digestibilidad, estos pueden ser intrínsecos o extrínsecos: INTRÍNSECOS: Composición del alimento o ración: es el factor más influyente en la digestibilidad; la composición química de los forrajes, ya sea frescos o secos es muy variable, por lo tanto su digestibilidad es poco constante. La fibra y la proteína son los principales compuestos que afectan la digestibilidad, siendo importante la cantidad (Church y Pond, 2004).Factores dependientes del animal: La digestibilidad guarda más relación con la composición química de los alimentos que con los animales; sin embargo, el mismo alimento proporcionado a distintos animales no se digiere con la misma intensidad. El factor más importante es la especie; por ejemplo, los alimentos con bajo contenido de fibra son bien digeridos por animales rumiantes y no rumiantes, pero los alimentos fibrosos sólo son mejor digeridos por los animales rumiantes. La salud de los animales es otro requisito indispensable para que los animales muestren un consumo y digestibilidad adecuados (Bondi, 1988). EXTRÍNSECOS: Tratamiento o preparación del alimento: La molienda aumenta entre un 5 y 10 % la digestibilidad cuando el tamaño de la partícula se reduce de 2 a 2.5 cm, pero cuando se reduce hasta obtener una partícula muy fina, la digestibilidad disminuye, pues estas partículas pasan rápidamente por el rumen y no son fermentadas (Bondi, 1988). Utilización de antibióticos: El uso de tetraciclinas reduce la digestibilidad de la materia seca como consecuencia de la eliminación de cierto grupo de bacterias ruminales gram negativas (Ruelas, 1990). 33 Nivel de alimentación: Se refiere a la cantidad comparativa de nutrientes que recibe un animal con referencia a los requerimientos establecidos para su mantenimiento. Cuando se cubren las necesidades de mantenimiento se obtienen valores de digestibilidad más elevados que cuando el nivel de alimentación es muy bajo o muy elevado (McDonald, Edwards y Greenhalgh, 1998). 34 4. MATERIALES Y MÉTODOS. En la Figura 9 se muestra el diagrama general de la metodología utilizada. Figura 9. Diagrama general de trabajo experimental. Despigmentación (Destilación soxhlet con éter de petróleo/ácido acético 1%) Extracción de Taninos (Acetona 70%, baño ultrasónico y centrifugación) Determinación Taninos totales (Método Folin - Ciocalteu) Makkar, H.P.S. 2003 Determinación Taninos condensados (Método de Proantocinidinas) Técnica de Porter, 1986 Digestibilidad in vitro de materia seca. (Técnica de Tilley y Terry, 1967) Molienda en molino marca KRUPS Tamizado (Tamiz número 18 con abertura de 1 mm) Congelación de las muestras (-20 °C) Deshidratación por liofilización Recolección del material vegetal 35 4.1 Recolección del material vegetal. La recolección del material vegetal de los distintos ecotipos de Leucaena leucocephala se llevó a cabo en el Campo Experimental Tuxpan del INIFAP localizado en el Municipio Iguala de la Independencia del Estado de Guerrero que se ubica geográficamente al norte 18° 21' N, al oeste 99° 29' W, a una altura de 760 msnm, el clima predominante de la región es cálido sub húmedo, con lluvias en verano sin estación invernal definida. La temperatura media anual es de 23 °C, la máxima de 40 °C y la mínima de 10 °C, con precipitación pluvial que varía de 900 a 1 000 mm, distribuida principalmente de junio a septiembre (García, 1988). Primeramente las semillas de los diferentes ecotipos (Cuadro 7) se germinaron en charolas de unicel (cuadricula de 2 cm x 2 cm x 4 cm de alto); posteriormente las plántulas se sembraron en bolsas de plástico, al alcanzar las plantas 50 cm de altura se trasplantaron 12 plantas a parcelas de 4 m largo x 3 m ancho y 1 m de separación entre plantas (Figura 10). Figura 10. Diseño de las parcelas experimentales. R1 R1 R1 R2 R2 R2 R3 R3 R3 R1 R2 R3 R1 R1 R2 R2 R3 R3 R1 R1 R1 R2 R3 R2 R2 R3 R3 EC O TI P O 3 EC O TI P O 1 EC O TI P O 9 EC O TI P O 7 EC O TI P O 2 EC O TI P O 4 EC O TI P O 8 EC O TI P O 6 EC O TI P O 5 R1: Repetición 1 R2: Repetición 2 R3: Repetición 3 4 m 3 m 36 Cuadro 7. Ecotipos de Leucaena evaluados. Ecotipo Género Origen H-15, F-10 Huaje Blanco Guerrero 2012-12-19, A-1 Leucaena leucocephala Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. 2012-11-29, H-1 Leucaena leucocephala Guerrero. 2012-11-21, E-3 Leucaena leucocephala; huaje Huajintlan, Morelos. 2013-03-21, A-6 Huaje blanco de vaina corta Chilapa, Guerrero 2013-01-27, A-1 Leucaena leucocephala Guerrero. 2012-11-29, A-1 Leucaena leucocephala Guerrero. 2012-11-30, 5-1 Huaje Chiapas. 2013-03-01, A-6 Leucaena, Huaje blanco San Marcos, Guerrero. Se utilizó un diseño experimental de parcelas divididas con tres repeticiones en el cual parcela grande se consideró al ecotipo y parcela chica la etapa fenológica (rebrote y ejote tierno) en la que se recolectaron las muestras (figura 11). Cada parcela se sembró con doce plantas alineadas en tres surcos separados aproximadamente por 1 metro entre cada surco. Para diferenciar las parcelas, éstas se separaron por surcos más amplios llamados calles (2 m separación entre parcelas y repeticiones). Las muestras correspondientes a la etapa de ejote tierno se recolectaron en febrero de 2016,en tanto que las muestras de la etapa de crecimiento se recolectaron en julio de 2016. Para realizar el muestreo correspondiente a cada una de las etapas fenológicas en una forma completamente al azar, se cortaron distintas ramas de las plantas presentes en el centro de cada parcela hasta obtener aproximadamente 400 g de hojas como forraje húmedo, y debido a que cada ecotipo se sembró en tres parcelas distintas, a la muestra de hojas (peciolo + foliolos) obtenida en el centro 37 de cada parcela se le consideró una repetición, de esa forma se integraron 18 tratamientos: nueve ecotipos x dos etapas; y tres repeticiones en cada tratamiento. Figura 11. Leucaena leucocephala en las dos etapas fenológicas de recolección. a. Etapa de rebrote; b. Etapa de ejote tierno. 4.2 Deshidratación, molienda y tamizado del material vegetal Después del corte se identificaron debidamente las hojas correspondientes a cada ecotipo, se refrigeraron en hieleras y se trasladaron de inmediato al laboratorio de Bromatología del Departamento de Nutrición Animal y Bioquímica, FMVZ-UNAM en donde se mantuvieron en congelación (-20 °C) hasta el momento de su deshidratación por liofilización. La liofilización es un proceso de secado que se basa en la sublimación el hielo de un material vegetal congelado, es decir, el agua presente en el material vegetal pasa, por tanto, directamente de estado sólido a estado gaseoso sin pasar por el estado líquido, para lo cual se debe trabajar por debajo del punto triple del agua, 0.01°C y 4.5 mm Hg. Este método no altera la estructura físico-química del material vegetativo y se mantienen sus características nutricionales (Orrego, 2008). Una vez deshidratadas las hojas se realizó la molienda de cada muestra por separado, utilizando para ello un molino marca KRUPS modelo GX4100 hasta obtener un tamaño pequeño de partícula (≤ 1 mm). Posteriormente cada muestra se tamizó a través de un tamiz número 18 con abertura de 1 mm con la finalidad de obtener y analizar sólo las partículas finas con un tamaño no mayor a 1 mm. a. b. 38 4.3 Procesamiento previo de la muestra Antes de obtener el extracto para realizar la determinación del contenido de los taninos, la muestra de cada uno de los ecotipos se sometió a una despigmentación en la que se retiró toda la clorofila presente. Para ello se empleó 250 mL de éter de petróleo acidificado con 1% de ácido acético, aproximadamente 2 g de muestra se expusieron durante 6 a 10 horas (hasta la total transparencia de la solución) en un sistema de extracción Soxhlet. Para evitar interferencias ya que ambos métodos son colorimétricos y la clorofila interfiere en la medición. 4.4 Obtencióndel extracto Para la obtención de los extractos acuosos se pesaron 200 mg de cada uno de los ecotipos pretratados, éstos fueron colocados en tubos falcon para centrifugación con una capacidad de 50 mL. A continuación se añadieron 10 mL de una solución de acetona al 70% y los tubos se suspendieron en un baño de agua ultrasónico con una frecuencia de salida de 42000 Hz durante 20 min. Posteriormente se centrifugaron durante 10 min con una velocidad de 3 000 rpm y a una temperatura de 4 °C. El sobrenadante se colectó y almacenó, e inmediatamente sobre la misma muestra se repitió el procedimiento anterior bajo las mismas condiciones. Nuevamente se colectó el sobrenadante y se unió al anterior, por lo que cada extracto fue integrado por la colección de dos sobrenadantes. 4.5 Determinación de taninos totales (TT) El contenido de taninos totales de los extractos se determinó por el método de Folin-Ciocalteu. Este método se basa en la reacción de los compuestos polifenólicos con el reactivo Folin (tungsto-fosfomolíbdico) en medio básico dado por una solución de carbonato de sodio al 20%, en el cual se produce un complejo de color azul, la intensidad de este cromóforo es directamente proporcional a la cantidad de taninos totales en la muestra, cuya absorbancia fue medida a 725 nm, determinando el contenido total de fenoles. Al tratarse de un método analítico de espectrofotometría ultravioleta - visible se requiere de una curva de calibración para determinar el contenido de taninos. Para 39 elaborar esta curva se utilizó como estándar de referencia una sustancia de ácido tánico puro con concentraciones de 0, 2, 4, 6, 8 y 10 μg/mL. La curva de calibración se muestra en el Anexo 1. El contenido de taninos totales se obtiene despejando la ecuación de la recta obtenida a partir de la curva de calibración del ácido tánico: 𝜇𝑔 𝑚𝐿 = 𝐴𝑏𝑠 − 𝑏 𝑚 m = pendiente obtenida. b = ordenada al origen. 𝜇𝑔 × 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑜 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 × 100 𝑎𝑙í𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 × 106 × 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 El contenido de taninos totales por lo tanto se reporta como porcentaje de ácido tánico presente en la muestra (Makkar et al., 1993). 4.6 Determinación de taninos condensados (TC) Se tomaron 0.5 mL del extracto acuoso y se determinó el contenido de taninos condensados por el método de proantocianidinas el cual implica la despolimerización de los taninos condensados por catalización ácida en butanol- HCl (95:5) y calentamiento (95 °C por 1 hora) para la detección de antocianidinas, las cuales forman un cromóforo de color rojo con el sulfato de amonio férrico al 2% que se encuentra en solución en HCl 2 N, que es detectado espectrofotométricamente en una longitud de onda de 550 nm. El contenido de taninos condensados se expresa como porcentaje de leucocianidina en materia seca de la muestra y se calcula mediante la fórmula: 𝐴550 𝑛𝑚 × 78.26 × 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 % 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 Esta fórmula supone que el coeficiente de absortividad molar (El%, 1 cm, 550 nm) de las leucocianidinas es 460 (Porter, et al., 1986). 40 4.7 Determinación de la digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) La digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) de Leucaena se determinó por triplicado utilizando la técnica de Tilley y Terry (1963). Para corroborar que el procedimiento se realizó correctamente, se utilizó como control muestra estándar de heno de alfalfa (75% DIVMS) por triplicado y los resultados se corrigieron además restando el promedio de peso residual de tres tubos blanco (exclusivamente inóculo ruminal + solución amortiguadora). El procedimiento fue el siguiente: a tubos falcon de 50 mL con tapón de hule y válvula Bunsen, se les añadieron 0.25 g de muestra de hojas de cada ecotipo y 25 mL de inoculante (mezcla de líquido ruminal y solución amortiguadora de McDougall la cual es mantenida en anaerobiosis a través de un burbujeo con CO2 durante el tiempo que duró la inoculación), los tubos se mantuvieron en un baño María con agitación (60 movimientos horizontales por minuto) a 39 °C durante 48 h. A continuación se suspendió la primer fase de fermentación, se separaron los tubos del baño María y se centrifugaron a 1000 rpm, se desechó el sobrenadante y se agregó solución de pepsina (Mallinckrodt®) ácida (0.1 N), los tubos se colocaron nuevamente en el baño María y se realizó una digestión ácida manteniendo las condiciones de 39 °C durante otras 48 h. Finalmente, se filtró con papel filtro Whatman no. 3 con un grosor típico de 390 µm para obtener el residuo, éste se deshidrató en estufa a 55 °C hasta peso constante. El porcentaje de digestibilidad in vitro de la materia seca se obtuvo con la siguiente fórmula: % Digestibilidad de la MS = [ MSmuestra g − (MSresiduo g − MSblanco g) MSmuestra g ] × 100 Donde MSmuestra = peso de la muestra (g). MSresiduo = peso del residuo después de la digestión (g). MSblanco = peso del blanco (g) 41 4.8 Análisis estadístico Los resultados de las determinaciones realizadas en el laboratorio de Bromatología del Departamento de Nutrición Animal y Bioquímica de la FMVZ- UNAM, se analizaron mediante un software de análisis estadístico SAS/STAT®. A través del análisis de varianza para un diseño de parcelas divididas con 18 tratamientos (9 ecotipos x 2 etapas fenológicas: rebrote y ejote tierno) y tres repeticiones cada tratamiento. En los casos en que se observó diferencia significativa (P ≤ 0.05) entre tratamientos, se realizó una comparación de medias por medio de la prueba de Tukey. Finalmente se realizó el análisis de correlación múltiple de Pearson para establecer la relación entre las variables estudiadas (SAS v. 9.2) 42 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Los resultados sobre el contenido de TT obtenidos en las dos etapas fenológicas de los 9 ecotipos de L. leucocephala analizados en este trabajo se muestran en la Figura 12. Se registró una interacción de ecotipo*etapa fenológica (P<0.05). TT - taninos totales. a,b,c – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de ecotipo (p<0.05). A, B – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de etapa fenológica (p<0.05). Figura 12. Representación gráfica del efecto de la interacción ecotipo*etapa fenológica (P<0.05) sobre el contenido de TT. El contenido de TT fue distinto (P<0.05) en los ecotipos de Leucaena leucocephala. Las concentraciones más bajas (P<0.05) se registraron en la etapa fenológica de rebrote, en la cual los tejidos de la leguminosa no han alcanzado la madurez a diferencia de la etapa fenológica de ejote tierno en la cual la madurez iniciada en el momento que pasa la floración produce un aumento en el contenido de TT (P<0.05); este comportamiento y esa respuesta fue similar en todos los ecotipos de Leucaena leucocephala estudiados. Al respecto, Makkar (2003) 43 señaló que este incremento en el contenido de TT está directamente relacionado con el incremento en la madurez de la biomasa, comportamiento que a su vez está influenciado por el aumento de la concentración de lignina. En resumen, todos los ecotipos estudiados presentaron este efecto: al aumentar la madurez de la leguminosa el contenido de TT se incrementó; sin embargo, la cantidad de TT es distinta para cada uno de los ecotipos analizados (P<0.05) tanto en la etapa fenológica de rebrote como en la etapa fenológica de ejote tierno. Estas variaciones en el contenido de TT entre cada uno de los ecotipos están influenciadas principalmente por el genotipo de la leguminosa, pero también por diferencias en el desarrollo fenológico y por factores ambientales que causan estrés en la planta (García et al., 2008). En la Figura 12 se muestraque en la etapa fenológica de rebrote el menor contenido de TT (P<0.05) se registró en el ecotipo 2013-01-27, A-1 con un 6.40% y el mayor contenido de TT dentro de la misma etapa se encuentra en el ecotipo 2012-11-30, 5-1 con un contenido de 8.57%. En cambio, en la etapa fenológica de ejote tierno el ecotipo con la cantidad más alta de TT fue 2012-11-30, 5-1 (13.06%) y el ecotipo con el contenido más bajo en esta etapa fue H-15, F-10 (7.80 %). Las concentraciones de TT obtenidas en este trabajo son similares a las encontradas por Aganga y Adogla (2000) en su investigación al estudiar la concentración de TT y TC en hojas de 13 forrajes leñosos tropicales donde la concentración de TT llega a ser hasta de 12.7%. Según Miller y Ehlke (1995) la relación positiva entre estos compuestos polifenólicos se atribuye a la vía común de biosíntesis por la que estos compuestos se generan. En cuanto al contenido de TC y a la proporción que estos guardan con respecto a los taninos totales (TCTT), no se registró efecto de la interacción ecotipo*etapa fenológica; sin embargo, se manifestó diferencia significativa por efectos principales (P<0.05), es decir, por efecto de etapa fenológica y por efecto del ecotipo. 44 Los resultados respecto al efecto de la etapa fenológica, se muestran en la Figura 13, tanto la cantidad de TC como la proporción TCTT fueron mayores en la etapa de ejote tierno (P<0.05), en comparación a la etapa de rebrote. Como se indicó anteriormente el incremento en el contenido de TC está directamente relacionado con el incremento de la lignina, que ocurre cuando las plantas se encuentran en una fase de mayor madurez (Makkar, 2003). TC - taninos condensados. A, B – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de etapa fenológica (p<0.05). Figura 13. Resultados representados de manera gráfica del efecto de la etapa fenológica (P<0.05) sobre el contenido de TT. Las concentraciones de TC obtenidas en este estudio son similares a las encontradas por García et al. (2008) en un estudio en el que se realizó la caracterización de diez cultivares de L. leucocephala basado en la composición química y la digestibilidad y por García et al. (2006) cuando estudiaron los niveles de metabolitos secundarios en las hojas de seis leguminosas forrajeras tropicales registraron que van de 0.3 a 4.7%. 45 En cuanto al efecto de ecotipo sobre la proporción TC respecto a la cantidad de TT (TCTT) se obtuvo (Figura 14) que la proporción fue distinta en la mayoría de los ecotipos de Leucaena leucocephala, probablemente como resultado de adaptaciones genéticas producidas durante mucho tiempo por la influencia del medio amiente de las distintas regiones de origen de los ecotipos analizados. TC - taninos condensados. a,b,c – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de ecotipo (p<0.05). Figura 14. Resultados representados de manera gráfica del efecto de la etapa fenológica (P<0.05) sobre la proporción de TT respecto a TC. Aun cuando el contenido de TC no registró la interacción ecotipo*etapa fenológica que mostraron los TT, la concentración de TC y por ende la proporción TCTT manifestaron un comportamiento similar a los cambios que ocurrieron en los TT, es decir, a medida que la planta pasó de una fase de crecimiento (etapa de rebrote) a una fase posterior de madurez (ejote tierno), hubo incremento de la 46 concentración de TC y la proporción de TCTT. Miller y Ehlke (1995) atribuyen la relación positiva entre esos compuestos polifenólicos a la vía común de biosíntesis que las plantas utilizan para generarlos. En cuanto al efecto de ecotipo sobre contenido de TC (Figura 15) y sobre la proporción de TCTT (Figura 16), los resultados muestran una concentración distinta (P<0.05) en cada uno de los ecotipos. El ecotipo: 2012-11-30, 5-1 manifestó la concentración de TC más alta (4.43%); en contraste el ecotipo: H-15, F-10 registró la concentración más baja (2.06%). En cuanto a la proporción TCTT el ecotipo con mayor proporción registrada fue 2013-03-01, A-6 (44.54%), en cambio el ecotipo con menor proporción TCTT fue 2013-01-27, A-1 (22.17%). Como se mencionó anteriormente, las diferencias en el contenido de TC y en la proporción de TCTT para cada uno de los ecotipos analizados, puede deberse a que una misma especie puede presentar características diferentes según su hábitat de origen por lo que las diferencias en la concentración de TC entre los ecotipos estudiados están controladas en primer término por factores genéticos y en segundo término como respuesta a las variaciones ambientales aun cuando las condiciones ambientales hayan sido las mismas ya que en su gen guardan la adaptación de su origen, por lo que cada ecotipo responderá de manera diferente generando una concentración de TC muy particular (Miller y Ehlke, 1995). 47 TC - taninos condensados. a, b, c – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de ecotipo (p<0.05). Figura 15. Representación gráfica del efecto de ecotipo (P<0.05) sobre el contenido de TC. TC - taninos condensados. a, b, c – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de ecotipo(p<0.05). Figura 16. Representación gráfica del efecto de ecotipo (P<0.05) sobre la proporción de TT respecto a TC. 48 En cuanto a la DIVMS, se registró interacción ecotipo*etapa fenológica (P<0.05) (Figura 17). Los resultados muestran que los mayores porcentajes de DIVMS se manifestaron en la etapa fenológica de rebrote (P<0.05); por otro lado la digestibilidad en todos los ecotipos disminuyó en la etapa de ejote tierno en la cual la madurez de la leguminosa se manifiesta y la concentración de TC, y principalmente la concentración de TT es mayor. a,b,c – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de ecotipo (p<0.05). A, B – literal distinta por columna indica diferencia por efecto de etapa fenológica (p<0.05). Figura 17. Representación gráfica del efecto de la interacción ecotipo*etapa fenológica (P<0.05) sobre la digestibilidad in vitro de la materia seca. Como fue indicado en el párrafo anterior los mayores porcentajes de DIVMS (P<0.05) se registraron en la etapa fenológica de rebrote cuando la edad de la hojas de la leguminosa es menor y la concentración de TT, TC y la proporción TCTT, también lo es. Por el contrario, en todos los ecotipos de Leucaena leucocephala cuando la concentración de TT y TC aumentaron con la edad de la leguminosa, la DIVMS fue menor. (Cuadro 8 de Anexos). Al respecto, García et al 49 (2008), concluyeron que la DIVMS de leguminosas tropicales disminuye cuando hay un alto contenido de TC. Esto se debe, fundamentalmente, al complejo que se forma entre los TC y los diferentes nutrimentos de la planta, principalmente con proteínas, limitando su aprovechamiento. Además, la presencia de TC induce una disminución en la actividad de los microorganismos del rumen durante el proceso de degradación ruminal de la leguminosa (Salem et al., 2006). El porcentaje de DIVMS en cada una de las etapas fenológicas fue distinto para cada ecotipo. En la etapa de rebrote, el mayor porcentaje de DIVMS correspondió al ecotipo: 29-11-2012, H-1 (74.71%) mientas que el menor porcentaje de DIVMS se observó en el ecotipo: H-15, F-10 (66.58%). En la etapa de ejote tierno, el ecotipo: 2012-11-29, A-1 mostró la mayor DIVMS correspondiente a esta etapa (52.29%), la cual fue menor en menos del 10% con respecto a los resultados de la etapa anterior. El ecotipo: 29-11-2012, H-1 registró el menor porcentaje de DIVMS (32.52%), casi la mitad del resultado inferior de la etapa anterior de rebrote. Los valores de DIVMS obtenidos en este estudio se encuentran dentro del intervalo reportado en la literatura para leguminosas arbustivas forrajeras tropicales el cual
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