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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO MAESTRIA EN CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN Y DE LA SALUD ANIMAL EFECTO DEL CONTENIDO DE TANINOS DE TRES ARBÓREAS FORRAJERAS SOBRE LA PRODUCCIÓNDE GAS IN VITRO Y SU RELACIÓN CON LA PREFERENCIA POR PARTE DE OVINOS T E S I S QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS PRESENTA Jonathan Noé Avilés Nieto TUTORES Luis Corona Gochi Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia UNAM Carlos A. Sandoval Castro Universidad Autónoma de Yucatán UADY Luis Alberto Miranda Romero Universidad Autónoma Chapingo UACh México, D. F. Septiembre 2015 Proyecto financiado por UNAM DGAPA PAPIIT IN215310 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. I DEDICATORIAS II AGRADECIMIENTOS III RESUMEN El objetivo del presente estudio fue evaluar el contenido de taninos y la composición nutrimental de tres arbóreas forrajeras [Pithecellobium dulce (Pd), Cratylia argenta (Cra) y Guazuma ulmifolia (Gu), de 12 semanas de rebrote], y el efecto de estos sobre la cinética de fermentación evaluada por producción de gas in vitro y la preferencia por parte de ovinos. El material vegetativo (hojas, incluidos foliolos y pedicelo), se colectó en tres lugares (Gu en Xochitepec, Mor; Pd en Cocula, Gro; y Cra en Hueytamalco, Pue.). Se realizó un corte de uniformización y otro a las 12 semanas, las muestras se analizaron para PC, EE, FND, DFA, fracciones de proteína (A, B1, B2, B3, C), fenoles totales (FT) taninos totales (TT) y taninos condensados (TC). El material fue secado en sombra, y recolectado para ofrecerse a 16 ovinos (26 ±6 kg), los cuales fueron asignados a un diseño completamente al azar a una prueba de preferencia, determinándose el consumo individual de MS (5 días) . Se realizaron dos pruebas de producción de gas in vitro, para evaluar las características de fermentación de los sustratos y el efecto de la concentración de CPF de las especies. Se estimó la digestibilidad in vitro de la MO (DIVMO), la cinética de producción de gas y el índice de contaminación atmosférica por forrajes (ICAF = (Vmax/MSD). Se observó menor (P<0.05) consumo de las hojas de Gu (21.18%), respecto a Pd 42.88%) y Cra (35.94%). El mayor contenido de PC fue para Cra (18.72 %), seguida de Pd (17.70 %), y Gu (12.25 %); Pd presentó menor contenido de FND (35.41 %) y FAD (25.64 %) comparado con las otras especies forrajeras (53.33 %, 49.80 % y 34.10 %, 37.73 %, en Cra y Gu, respectivamente). Se observó mayor cantidad de FT, TT y TC en las hojas de Gu, estando en nivel intermedio las hojas de Pd y la concentración más baja de CPF en hojas de Cra. Así, Pd presentó mayor concentración de TC en el extracto de CPF, en comparación a las otras arbóreas. El incremento en FT redujo (r=1, P<0.01) la concentración de la fracción A. Los ovinos en promedio consumieron mayor cantidad las hojas de Pd y Cra, sobre las hojas de Gu, lo que se debe al mayor contenido de compuesto fenólicos en esta última. Las hojas de Gu presentaron menor VfCR10-24 (42.3%, P<0.01) y DIVMS (20.14%, P=0.09), respecto a las hojas de Pd y Cra. La adición del secuestrante de taninos (PEG 4000) incrementó la VfCR10-24 un 34% (P<0.01) sobre las hojas de Gu, pero no se observó el efecto en las hojas de Cra y Pd. Los extractos de CPF y las hojas de Cra y Pd no tuvieron efecto (P > 0.05) inhibitorio sobre los patrones de fermentación in vitro y consumo por parte de ovinos. En el análisis de correlación se destacan que al incrementarse la concentración de FT en las hojas de las arbustivas se disminuye la concentración de la fracción A (r= -1, P<0.01); al incrementarse la fracción C de la proteína disminuye el VfCS (r= 0.99, P<0.02) y al incrementarse el VfCR10-24 aumenta la DIVMS (r= 0.99, P<0.04). Las concentraciones de taninos (FT, TT, TC) dependen de la especie del árbol siendo Gu la más alta. En la prueba de producción de gas no hay efecto por la adición de CPF; no obstante, a mayor concentración de FT, menor concentración de la fracción A . El consumo preferencial por los ovinos de Pd y Ca fue mayor que para Gu. IV ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the content of tannins and chemical composition of three forage trees [Pithecellobium sweet (Pd), Argenta Cratylia (Cra) and Pithecellobiun (Gu), 12 weeks of regrowth], and the effect of these on the kinetics of fermentation evaluated by in vitro gas production and the preference of sheep. The plant materials (leaves, including leaflets and pedicel) were collected at three sites (Gu in Xochitepec, Mor; Pd in Cocula, Guerrero, and Cra in Hueytamalco, Pue.). A cut of standardization was performed and another at 12 weeks, the samples were analyzed for CP, EE, NDF, FDA, protein fractions (A, B1, B2, B3, C), polyphenolic compounds (PPC): total phenols (TP) total tannin (TT) and condensed tannins (CT). The material was dried in shade, and gathered preference test for determining the DMI (5 days) with 16 sheep (26 ± 6 kg), which were assigned to a completely randomized design. Two tests of gas production in vitro were performed to evaluate the fermentation characteristics of the substrates and the effect of the PPC concentration of the species. The in vitro digestibility of OM (IVOMD), the kinetics of gas production and the rate of air pollution fodder (ICAF = (Vmax / MSD) was estimated. Lower (P <0.05) consumption leaves Gu was observed (21.18%), compared to 42.88% Pd) and Cra (35.94%). The higher CP content was to Cra (18.72%), followed by Pd (17.70%) and Gu (12.25%); Pd content showed lower NDF (35.41%) and FDA (25.64%) compared to the other forage species (53.33%, 49.80% and 34.10%, 37.73%, Cra and Gu, respectively). Greater amount of TP, TT and CT was observed in Gu leaves, intermediate level for Pd leaves and the lowest concentration for Cra leaves.. Thus, Pd showed higher CT concentration in the extract of PPC, compared to other trees. The increase in TP decreased (r = 1, P <0.01) the concentration of the fraction A. Sheep consumed more Cra and Pd leaves than Gu leaves, which is due to the higher content of PPC. Gu leaves showed the lower (42.3%, P <0.01) VfCR10-24 and IVDMD (20.14%, P = 0.09) compared to Pd and Cra leaves. The addition of the sequestering of tannins (PEG 4000) increased VfCR10 -24 34% (P <0.01) on the leaves of Gu, but no effect was observed on leaves of Cra and Pd. Extracts of PPC and leaves Cra and Pd had no inhibitory effect (P> 0.05) on in vitro fermentation patterns and consumption by sheep. In the correlation analysis it highlights that increasing the concentration of TP in the shrub leaves, the concentration of the fraction A (r = -1, P <0.01) decreases; with increasing protein C fraction decreases VfCS (r = 0.99, P <0.02) and increases with increasing VfCR, IVDMD (r = 0.99, P <0.04). The concentrations of tannins (TP, TT, CT) dependent on the tree species being Gu highest. In the gas production test no effect by the addition of PPC; however, the higher the concentration of FT, lower concentration of fraction A. Consumption Pd and Ca were higher than in Gu. V CONTENIDO Página Resumen III 1. INTRODUCCIÓN 1 2. REVISIÓN DE LITERATURA 5 2.1. Alternativas de Producción 5 2.2. Agroforestería y Silvopastoreo6 2.2.1. Pithecellobium dulce 9 2.2.2. Cratylia argentea 11 2.2.3. Guazuma ulmifolia 12 2.3. Valor Nutritivo de las Arbóreas y Arbustivas Forrajeras 14 2.3.1. Compuestos secundarios 16 2.4. Taninos 19 2.4.1. Definición 19 2.4.2 Clasificación y estructura 20 2.5. Propiedades Fisicas y Químicas de los Taninos 22 2.5.1. Acción reductora, antioxidante y quelante 23 2.5.2. Interacciones con proteínas 24 2.6. Distribución de los Taninos en la Naturaleza 26 2.6.1 Variaciones estacionales de la concentración de taninos 27 2.7. Efectos de los Taninos en la Nutrición de Rumiantes 28 2.7.1. Efecto sobre el consumo voluntario 28 2.7.2. Efecto sobre la fermentación ruminal 31 2.8. Consumo Voluntario 34 2.8.1 Métodos para medir la ingesta de alimentos 36 VI 2.9. Metabolismo Ruminal 38 2.9.1. Microorganismos ruminales 38 2.9.2. Técnicas para evaluar la actividad microbiana en rumiantes 40 2.9.3. Producción de gas in vitro para evaluar actividad microbiana 41 3. JUSTIFICACIÓN 49 4. OBJETIVOS 50 5. HIPÓTESIS 51 6. MATERIAL Y MÉTODOS 52 6.1. Recolección del Material Vegetativo 52 6.2. Evaluación de Campo 53 6.2.1. Prueba de preferencia 53 6.3. Análisis de Laboratorio 55 6.3.1. Evaluación bromatológica 55 6.3.2. Contenido de taninos 56 6.3.3. Experimento producción de gas in vitro 60 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 63 7.1. Prueba de preferencia 63 7.2. Análisis Bromatológico 66 7.3. Contenido de Taninos 69 7.4. Prueba de Producción de Gas in vitro 71 7.5 Análisis de Correlación 78 8. CONCLUSIONES 84 9. LITERATURA CITADA 85 VII LISTA DE CUADROS Página Cuadro 1 Digestibilidad por especie reportada por diversos autores. 15 2 Composición nutrimental de Cratylia argentea a distintas edades de rebrote. 15 3 Digestibilidad in vitro (%) de la materia seca en la biomasa total de E. poeppigiana, G. sepium, T. diversifolia y M. alba, en cinco frecuencias de poda. 16 4 Algunos compuestos secundarios y sus principales efectos en los animales domésticos. 18 5 Clasificación funcional de las bacterias ruminales. 39 6 Composición química del medio de cultivo utilizado en la prueba in vitro de producción de gas. 58 7 Cuadro 7. Porcentaje de inclusión para la prueba de fermentación de los compuestos polifenólicos (CPF). 60 8 Consumo registrado durante la prueba de preferencia en ovinos. 62 9 Consumo por parte de ovinos expresado como porcentaje del total consumido solo de arbóreas (hojas). 63 10 Composición nutrimental de los ingredientes y los residuales. 67 11 Contenido de compuestos fenólicos en las arbóreas y extractos. 70 12 Parámetros y volumen fraccional de producción de gas (mL/ g-1 MS), digestibilidad in vitro de la materia seca e ICAF de los extractos de CPF con diferentes niveles de la mezcla de ensilado/concentrado. 72 13 Parámetros y volumen fraccional de producción de gas (mL gas/gMS), digestibilidad in vitro de la materia seca e ICAF por efecto de las plantas en estudio. 73 VIII 14 Parámetros y volumen fraccional de producción de gas (mL / g-1 MS), digestibilidad in vitro de la materia seca e ICAF por efecto del nivel de CPF/mezcla. 74 15 Parámetros y volumen fraccional de producción de gas (mL / g -1 MS), digestibilidad in vitro de la materia seca e ICAF de las plantas en estudio sin polietilenglicol (-PEG) y con la adición (+PEG). 76 16 Parámetros y volumen fraccional de producción de gas (mL / g-1 MS), digestibilidad in vitro de la materia seca e ICAF por efecto de las plantas y por efecto del PEG. 76 17 Correlación de Pearson del consumo, las características de composición química y producción de gas de las hojas de G. ulmifolia, P. dulce y C. argentea. 82 IX LISTA DE FIGURAS Página Figura 1 Follaje, flor y vaina de Pithecellobium dulce (Little Wadsworth; 1964). 9 2 Follaje y flor, Cratylia argentea (The Field Museum). 11 3 Follaje, flor y fruto Guazuma ulmifolia (Little, Wadsworth; 1964). 12 4 Consumo expresado en g MS de los animales durante la prueba de preferencia. 65 5 Dinámica de fermentación para volumen fraccional (a y b) y para volumen acumulado (c y d) de los extractos de los compuestos polifenólicos por efecto de la planta (sustrato: b y d) y la concentración (a y c). 75 1 1. INTRODUCCIÓN La nutrición es uno de los aspectos clave para conservar la salud y productividad de los animales, para lograrlo, se buscan diferentes alternativas para alimentar a los animales y obtener una adecuada producción en cantidad y calidad, sin deteriorar la base de recursos naturales y que sea económicamente factible. Una alternativa, es promover la integración de especies arbóreas, ya sea en corte o en pastoreo, que permitan aprovechar los diferentes estratos de la vegetación y aporten los nutrimentos que el agostadero no logra satisfacer (Torres, 2008). En los trópicos, gran parte de las gramíneas son de baja calidad, los complementos son caros y frecuentemente requeridos para obtener una buena finalización de los animales (Moscoso et al., 1995) y muchas de las especies nativas, que podrían ser más accesibles económicamente, son de baja calidad. No obstante, existen diversas especies arbóreas y arbustivas forrajeras, que pueden ser una alternativa de complementación en la alimentación de rumiantes principalmente como fuente de proteína. En la región del trópico seco y húmedo mexicano, la ovinocultura se desarrolla con características propias del lugar, encontrando desde ovinos de lana en los trópicos altos (regiones frías), hasta sitios en donde las elevadas temperaturas y humedad relativa obligan a la introducción de ovinos de pelo para la producción de carne. En esta zona, es común observar especies de arbustivas y arbóreas nativas que conservan su follaje durante toda o gran parte de la época seca, pudiéndose utilizar de manera estratégica en la alimentación de los animales durante este periodo (Álvarez et al., 2003). Existen reportes que indican la presencia en estas plantas de compuestos secundarios (alcaloides, saponinas, terpenos, taninos etc.) que generalmente son empleados como mecanismos de defensa y son producidos por su metabolismo (Fitter y Hay, 1987; Howe y Westley, 1988); Los compuestos pueden inhibir la acción de enzimas y la actividad de los microorganismos en el rumen, también 2 puede limitar la degradación de nutrientes (Mehansho et al., 1987; Waghorn, 1996) y reducir la producción de ácidos grasos de cadena corta (Ácidos Grasos Volátiles, AGV) como productos finales de la degradación (McLeod, 1974; Mangan, 1988; Hagerman et al, 1992; Mueller-Harvey y McAllan, 1992). Estos compuestos secundarios presentes en las especies arbóreas, pueden ejercer efectos detrimentales sobre la digestibilidad, el consumo y por tanto sobre el comportamiento animal, cuando son ofrecidas como único alimento; o se presentan en un alto porcentaje en la dieta. Por ello, la determinación de la presencia y actividad biológica de estos compuestos ha sido motivo de estudio durante los últimos años, así como las alternativas para mejorar su uso en los sistemas de alimentación de los rumiantes (Pinto et al., 2009). Aregheore (1999), reporta cuatro grupos en los cuales se dividen los diferentes factores antinutricionales: a) factores que afectan la utilización de la proteína y deprimen la digestión (p. ej. taninos, saponinas). b) quelatantes (p. ej. oxalatos, fitatos, glucosinolatos,). c) antivitaminas (p. ej. antivitamina A, antivitamina E, antivitamina D, dicumarol) d) otros tóxicos (p. ej. aminoácidos tóxicos [mimosina, canavanina], nitratos). Aunque la presencia de compuestos secundarios no es la única limitante en estos forrajes tropicales, también es necesario avanzar en los métodos de evaluación del valor nutritivode dichos recursos. Nuevos modelos se han desarrollado como el Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS), que es actualmente utilizado por el National Research Council (NRC). Estos modelos requieren entre otros análisis, fraccionar la proteína. Pero la falta de información en composición química de arbóreas forrajeras tropicales hace difícil utilizar estas herramientas. Aproximadamente un tercio de la proteína de los forrajes tropicales está en la pared celular (Krishnamoorthy et al., 1982). Su concentración y distribución es afectada por la especie, edad al corte, manejo y ambiente. Datos sobre estos 3 efectos en leguminosas tropicales son escasos y, en la mayor parte de las especies, no existen aún. La estimación in vivo del valor nutritivo de los alimentos para los rumiantes está limitada por la necesidad de disponer de un número representativo de animales homogéneos y de alimento suficiente para mantenerlos. Esto deberá garantizarse durante el tiempo necesario para la adaptación de los animales a la dieta y posteriormente realizar la valoración per se. En general, esto hace que la evaluación in vivo sea un proceso costoso, laborioso y no aplicable a valoraciones a gran escala. Para superar estos inconvenientes se han empleado diversas técnicas de estudio de la digestibilidad in vitro que simulan los procesos digestivos que ocurren a lo largo del tracto gastrointestinal (Tilley y Terry, 1963). Aunque únicamente proporcionan una valoración gravimétrica y no una cinética de degradación con respecto al tiempo de incubación, otra alternativa es incubando el alimento in situ en el rumen (Van Keuren y Heineman, 1962), que tiene el error de suponer la estimación gravimétrica común entre horas y no considera en la mayoría de las investigaciones, la contaminación microbiana presente en el residuo de incubación. Las técnicas in vitro son menos costosas, requieren menos tiempo para su realización y favorecen un mejor control de las condiciones experimentales. Sin embargo, para que un método de laboratorio sea eficiente, debe ser fácilmente reproducible y estar altamente relacionado con los indicadores in vivo (Getachew et al, 1998; Fondevila y Barrios, 2001). Una alternativa a estos métodos fue propuesta por Menke y Steingass en 1988, en el cual determinan la evolución del volumen del gas producido in vitro como índice de la fermentación de un alimento, la cual se basa, según Beuvink y Spoelstra (1992), en la relación proporcional entre su digestión microbiana y la producción de AGV y consecuente producción de gas procedente de los productos finales de la fermentación (CO2, CH4 o gas directo) o de la liberación de CO2 por la relación 4 entre el tampón del medio y el ácido (gas directo), este método al igual que el método de incubación de Tilley y Terry (1963), depende de animales canulados como donadores, aunque el uso de heces o líquido ruminal de animales sacrificados en rastros, puede ser una alternativa válida (Mauricio et al., 1998). Además, la pequeña cantidad de muestra requerida permite estudiar fracciones y estructuras vegetales aisladas. Aiple et al (1996), al comparar la predicción del valor energético de varios alimentos mediante la técnica de producción de gas, el ataque enzimático o a partir de su composición química, observaron que el método de producción de gas, registra valores más próximos a los observados in vivo (Fondevila y Barrios, 2001). Sin dejar de tomar en cuenta que, el principal error que se comete cuando se usa la técnica de producción de gas in vitro es dar por hecho que la producción de gas es directamente proporcional a la digestión del sustrato y entonces de su valor nutritivo (Beever y Mould, 2000). Esto no es adecuado porque la producción de gas depende de la composición del sustrato, las poblaciones microbianas y la utilización de hexosas para crecimiento bacteriano. En el trópico seco de México es común observar especies nativas (arbustos o árboles) con potencial forrajero que permanecen con follaje y frutos durante la sequía, estos pueden utilizarse para la alimentación de rumiantes durante este periodo (Álvarez et al., 2003), no obstante, existen muy pocos estudios acerca de su composición química nutrimental principalmente las fracciones de proteína y cómo afectan los taninos su degradabilidad. Algunas de las especies de arbóreas forrajeras con mayor potencial que se pueden encontrar en dicha zona son Guazuma ulmifolia, (familia Malvacea) Pithecellobium dulce y Cratylia argentea, (familia Leguminosas) [Russo y Botero, 2005] las cuales fueron el objetivo de estudio de la presente investigación, en el que se evaluó, el efecto de los taninos contenidos en dichas arbóreas sobre la fermentación ruminal mediante la técnica de producción de gas in vitro, y la forma en que la composición nutrimental tiene relación sobre la preferencia por parte de ovinos de pelo. 5 2. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. Alternativas de Producción Hoy en día, los bienes y servicios que se obtienen de la ganadería son esenciales para las sociedades rurales y urbanas; por lo tanto, el reto es garantizar que se sigan produciendo en cantidad y calidad, sin deteriorar más la base de recursos naturales formada por suelo, agua, aire y la diversidad biológica. El trópico seco, aún con áreas de gran potencial para la producción de forraje y por lo tanto para la producción animal, tiene limitada productividad debido a la estacionalidad en la producción de forrajes y el uso de sistemas de producción extensivos, donde a la par de otras actividades como la agricultura, en la ganadería destaca la cría y utilización de ganado ovino para la producción de carne en pastoreo estacional. Un inconveniente seria que durante los meses de sequía, los cuales son críticos por la escasa práctica de almacenamiento de forraje (ya sea ensilado o henificado) o simplemente por su baja calidad nutricional, se presentan en los animales deficiencias nutritivas graves en esta época; debidas a la baja calidad de los pastos nativos los cuales tienen contenidos de proteína cruda menores al 7 % y un contenido de minerales que no cubre los requerimientos de los animales, estas deficiencias podrían ser compensadas con la integración de especies arbustivas o arbóreas en corte o en pastoreo, aprovechando diferentes estratos vegetales; esto ha sido una práctica antigua y común en muchas partes del mundo y está siendo revalorada como estrategia para revertir el impacto ecológico de los sistemas de producción actuales (Torres, 2008). Al implementar un sistema de producción ovina, es conveniente estudiar las diferentes alternativas que los productores tienen para reducir los costos por concepto de alimentación; se busca sobre todo utilizar recursos que están disponibles en la región y sean económicos, sin dejar de lado factores que se deben tomar en cuenta en todo sistema de producción como son: base genética, reproducción y sanidad, que directamente influyen en la calidad del alimento 6 (Sánchez, 2001). Muchas veces las praderas introducidas para la producción son verdaderamente “artificiales”; ya que en ellas se tiene que hacer una erogación constantemente para evitar que se cubran de las llamadas malezas. De manera natural, existen mecanismos para restablecer una vegetación secundaria, como es el crecimiento espontáneo de árboles y arbustos. Esa situación puede aprovecharse si se permite el crecimiento de árboles y arbustos de características forrajeras y valor nutritivo elevado, los cuales en algunas regiones del país son continuamente deforestados por el uso de herbicidas o en el mejor de los casos por el machete o el control mecánico (Rosales et al., 1998). Los sistemas de producción de ovinos, en la mayoría de los países tropicales dependen en gran medida de los recursos forrajeros estacionales,que son relativamente pobres en calidad. Por lo tanto, la utilización de suplementos, ya sea como fuente de energía o proteínas, han sido propuestos como estrategias en la nutrición de rumiantes (Rosales et al., 1998). La industria ovina mexicana sólo puede mantener su rentabilidad a largo plazo si se adoptan sistemas de producción amigables con el ambiente (Torres, 2008). Entre las diferentes alternativas disponibles para reducir el deterioro ambiental producido por el auge expansionista de la ganadería tradicional extensiva en el trópico mexicano, está la implementación de prácticas de tipo agroforestal, que impulsan la integración de árboles y arbustos con la producción animal (como bancos de proteína) y que podrían dar la pauta para el desarrollo de sistemas de producción sustentables que no atenten contra el frágil equilibrio ecológico del trópico mexicano y que, inclusive, pudieran mejorar el comportamiento animal sin tener que depender de insumos externos (Ku et al., 1998). 2.2. Agroforestería y Silvopastoreo Por agroforestería se entiende tradicionalmente, a aquellos sistemas donde se fomenta la combinación de especies arbóreas con especies arbustivas o herbáceas, generalmente cultivadas, y puede incluir la utilización de arbóreas 7 nativas que, además de fijar cantidades importantes de nitrógeno al año, aportan elevadas cantidades de proteína y calcio. Para esto, se necesita un manejo racional adecuado de los potreros, principalmente ajustando la carga animal (Rosales et al., 1998). Este término es muy amplio, pues incluye desde la simple presencia de algunos árboles en combinación con cultivos de vegetales o cereales hasta sistemas complejos con múltiples especies en varios estratos (Sánchez, 1998). Los árboles pueden ser de vegetación nativa o introducida con fines maderables, para productos industriales, como frutales, o árboles multipropósito en apoyo específico para la producción animal (Arias, 1998). Otra de las ventajas es el secuestro de carbono ya que el cambio en el uso de la tierra genera una liberación elevada de carbono; las liberaciones anuales de C a la atmósfera aumentaron durante el período 1850-1985; la mitad del total de la liberación se produjo después de 1960. En 1985 la liberación neta fue de 0.67 × 1015 g C año-1 (rango 0.39 a 0.82 × 1015 g C), esta emisión se relacionó sobre todo con el incremento del área de pastos (Houghtona et al., 1991). En los diferentes sistemas silvopastoriles, la producción y extracción de madera para construcción, leña, carbón, postes etc., puede reducir la presión sobre los recursos naturales de los bosques y los combustibles fósiles, de manera que hay un impacto indirecto positivo sobre la conservación del carbono en otros ecosistemas. Además, los sistemas silvopastoriles con árboles dispersos no permiten la quema de los pastos, otra fuente de emisión de CO2, que todavía se usa en la regeneración de los pastos (Ibraham et al., 1998). Un sistema silvopastoril es una opción agropecuaria que involucra la presencia del árbol interactuando con los componentes tradicionales, que son el pasto y la presencia de animales directamente pastando entre o bajo árboles. Este conjunto es sometido a un sistema de manejo integrado, tendiente a incrementar la productividad y el beneficio neto del sistema a largo plazo (Rosales et al., 1998). Para que un árbol o arbusto pueda clasificarse como forrajero, debe reunir ventajas, tanto en términos nutricionales como de producción y de versatilidad 8 agronómica, sobre otros forrajes utilizados tradicionalmente. En ese sentido los requisitos para tal clasificación son: que su consumo por los animales sea adecuado como para esperar cambios en sus variables de respuesta, que el contenido de nutrimentos sea atractivo para la producción animal, que sea tolerante a la poda y que su rebrote sea lo suficientemente vigoroso como para obtener niveles significativos de producción de biomasa comestible por unidad de área (Benavides, 1998). Con tales características las arbustivas y arbóreas forrajeras pueden ser utilizadas como bancos de proteína sometidos a podas estratégicas. Las especies arbóreas nativas en poblaciones densas pueden ser competidoras severas de los forrajes introducidos; no obstante, con el manejo y densidad apropiados se pueden mantener ambas en óptimas condiciones para la alimentación de los animales. La selección de árboles para uso inmediato en sistemas forrajeros, debe basarse en las experiencias pasadas en la región en cuestión y en ambientes similares en el trópico y en el subtrópico. Las especies arbóreas más importantes en los sistemas forrajeros son las de crecimiento rápido y usos múltiples, además de fijar nitrógeno. En México existe una gran variedad de especies de árboles y arbustivas que tienen potencial para ser incorporadas en los sistemas de producción de rumiantes en el trópico, las cuales podrían introducir elementos de sostenibilidad en los sistemas ganaderos actuales, al hacerlos menos dependientes de insumos externos los cuales tienen que adquirirse a un costo elevado para la producción. (Ku et al., 1998; Romero, 2000). La zona tropical alberga la mayor diversidad genética en el mundo, diversidad que se expresa en el gran número de plantas vasculares por unidad de área. Sin embargo, a pesar de esta riqueza, los modelos de alimentación animal se han basado principalmente en el uso de pocas especies vegetales. Esto cobra mayor relevancia en el caso de los árboles y arbustos forrajeros. Una revisión de los sistemas alimenticios utilizados en climas cálidos sugiere que la sostenibilidad del sistema depende en parte, de hacer uso de los diferentes recursos biológicos 9 Figura 1. Follaje, flor y vaina de Pithecellobium dulce (Little Wadsworth; 1964). locales. Este concepto hace un llamado a un uso más amplio de la diversidad de especies arbóreas como proveedoras de forraje para el animal. A pesar de que la cantidad de árboles y arbustos con uso potencial como forraje abarca más de 300 especies, el énfasis se ha dado a unas cuantas especies. El peligro de esta sobre- dependencia en tan pocas especies ha sido ilustrado por la plaga mundial de Heteropsylla cubana, en la Leucaena leucocephala y por la desaparición de valiosas especies locales para forraje, como por ejemplo, Terminalia avicennioides en pasto Níger, debido a su reemplazo por Gliricidia sepium. Dada la diversidad de árboles y arbustos forrajeros, existe la necesidad urgente de estudiar y recomendar especies prometedoras para entornos agro-ecológicos específicos y sistemas de producción pecuaria, tanto en función de productividad de biomasa como de su valor nutritivo. Una estrategia para incrementar el uso de la diversidad de árboles y arbustos forrajeros es la utilización de mezclas de forrajes (Rosales, 1998). 2.2.1. Pithecellobium dulce Perteneciente a la familia Leguminosae, subfamilia Mimosoideae, originaria de México y Centro América. Conocida como guamúchil, chamachile, guayacán blanco o guachimol. Su distribución es amplia en las zonas tropicales del país. En el Golfo: Tamaulipas, San Luis Potosí, Hidalgo, Querétaro, norte de Veracruz, y parte más seca de la Península de Yucatán; en el Pacífico: desde Baja California y Sonora, hasta Chiapas, incluyendo Cuenca del Balsas, donde la altitud varía de 0 a 1,800 msnm (Martínez et al., 1991; Clavero, 2001) 10 Es una planta espinosa de 6 a 15m de altura, con un tronco grueso de color grisáceo, las hojas están compuestas por cuatro hojuelas lisas que tienen una espina y una glándula en la base. En cuanto al valor nutritivo, su porcentaje de materia seca (MS) es del 45 %, proteína bruta (PB) el 20 %, Fibra detergente neutra (FND) y fibra detergente ácida (FAD) un 40 y 20 % respectivamente, y 3 % de fenoles totales (García y Medina; 2006)estos valores varían dependiendo de diversos factores como edad de la arbórea, temperatura, altitud, suelo, etc. Es una leguminosa arbórea de amplia distribución en las zonas áridas a subhúmedas de los países tropicales (Flores, 1980; Clavero, 2001). Las flores son cabezuelas dispuestas en racimos axilares o terminales de color amarillento o verdoso. La vaina es de aproximadamente 15 cm encorvada y pubescente, en cuyo interior hay de 3 a 12 semillas brillantes, obscuras, comprimidas y rodeadas de un amarillo carnoso blanco o rojizo que es consumido por el hombre en el campo, durante la temporada de cosecha, en parte, por sus supuestas propiedades afrodisiacas. Tolera una gran variedad de tipos de suelo, incluyendo arcillas, suelos rocosos de piedra caliza, arenas pobres en nutrientes y suelos con un nivel alto de agua subterránea salobre (Parrotta, 1991). Se cultiva extensamente en América Latina y en partes de Asia y África con el objeto de reclamar tierras empobrecidas y degradadas, esto debido a la simbiosis con un grupo de bacterias (al que se conoce colectivamente como rizobios) en las raíces, en esta simbiosis en los nódulos, la planta huésped obtiene nutrientes nitrogenados de la bacteria (Rhyzobium) y ofrece a ésta una fuente de carbono y un ambiente favorable para fijar nitrógeno. Esta simbiosis contribuye con una parte considerable del nitrógeno combinado en la tierra y permite a las plantas crecer sin fertilizantes nitrogenados enriqueciendo los suelos (Parrotta, 1991; Martínez y Martínez, 1998). En México y la India, es común el encontrar los frutos del P. duce (dulces, ácidas y carnosos) a la venta en los mercados de los pueblos, las cuales se consumen 11 crudas o asadas o se usan en bebidas parecidas a la limonada. Además se conoce también como una buena fuente de alimento para las abejas de miel (Crane et al., 1984; May y Rodríguez, 2012). Dichos frutos, maduran aproximadamente de 3 a 4 meses después de la floración, por lo usual entre marzo y agosto, son vainas lineares, curvas o enroscadas de hasta 20 cm de largo y entre 10 y 15 mm de ancho. Las vainas dehiscentes son de aspecto rollizo, con constricciones entre las semillas y con vellos cortos, con arillas blancas y carnosas cubriendo las semillas (Mc Vaugh 1983). 2.2.3. Cratylia argentea El género Cratylia pertenece a la familia Leguminoseae, subfamilia Papilionoideae, es comúnmente conocida como cratilia y esta es una arbustiva nativa de la Amazonia, de la parte central de Brasil y de áreas de Perú, Bolivia y nordeste de Argentina. Se han colectado individuos hasta los 930 msnm, pero la mayor ocurrencia se reporta entre los 300 a 800 msnm, en formaciones vegetales de diversos tipos (Queiroz y Coradin,1995). Crece en forma de arbusto de 1.5 a 3.0 m de altura o en forma de lianas volubles. Las hojas son trifoliadas y estipuladas, los folíolos son membranosos o coriáceos con los dos laterales ligeramente asimétricos; la inflorescencia es un pseudoracimo nodoso con 6 a 9 flores por cada nodo; las flores varían en tamaños de 1.5 a 3.0 cm con pétalos de color lila y el fruto es una legumbre dehiscente que contiene de 4 a 8 semillas en forma lenticular, circular o elíptica (Argel y Lascano, 1998) Figura 2. Follaje y flor, Cratylia argentea (The Field Museum). 12 La alta retención foliar, particularmente de hojas jóvenes, y la capacidad de rebrote durante la época seca es una de las características más sobresalientes de C. argentea. Esta cualidad está asociada al desarrollo de raíces vigorosas de hasta 2 m de longitud que hace la planta tolerante a la sequía aún en condiciones extremas de suelos pobres y ácidos (Pizarro et al., 1995) Se caracteriza por su amplia adaptación a zonas bajas tropicales con sequías hasta de 6 meses y suelos ácidos de baja fertilidad del tipo ultisol y oxisol. Bajo estas condiciones produce buenos rendimientos de forraje bajo corte y tiene la capacidad de rebrotar durante el período seco debido a un desarrollo radicular vigoroso. Por otra parte, produce abundante semilla y su establecimiento es relativamente rápido cuando las condiciones son adecuadas (Argel y Lascano, 1998). La utilización de C. argentea se recomienda no sólo por las características anteriormente mencionadas, este forraje tiene una aceptable calidad nutricional, en las hojas se reportan valores de 20 a 25 % de PC, una digestibilidad intermedia que ronda alrededor del 50 % y un bajo contenido de taninos condensados (Aroeira y Xavier; Perdomo, 1991) 2.2.3. Guazuma ulmifolia Esta arbórea pertenece a la familia Sterculiaceae (CATIE, 2006). Los nombres comunes son variados e incluyen guácimo, guazamo, coagulote, majagua de toro, yaco y granadillo. Esta es originaria de América tropical y se distribuye desde México hasta América del sur (noreste de Argentina, Ecuador, Perú, Paraguay, Bolivia, Brasil) y en también en el Caribe. En México se encuentra en la vertiente del Golfo desde Tamaulipas hasta la península de Yucatán y Figura 3. Follaje, flor y fruto Guazuma ulmifolia (Little, Wadsworth; 1964). 13 en la vertiente del Pacífico desde Sonora hasta Chiapas. Incluyendo Puebla, Morelos, Hidalgo y San Luis Potosí. Y forma parte de diversos tipos de vegetación, desde matorral espinoso hasta selva baja caducifolia (Villatoro et al., 2006), a dicha arbórea, es más común en encontrarla en áreas que reciben de 700 a 1500 mm de precipitación anual promedio, pero también puede crecer en zonas con una precipitación anual de hasta 2500 mm. Casi toda el área de distribución natural tiene una estación seca anual, usualmente de entre 2 y 7 meses de duración. Los árboles de guácima pierden las hojas durante sequías severas, pero permanecen verdes si la humedad del suelo es adecuada (Francis, 1991). G. ulmifolia está adaptada a una gran variedad de suelos y se le puede encontrar en suelos con texturas desde arenas hasta arcillas. La especie probablemente crece en todos los órdenes de suelo que ocurren en su área de distribución natural. Los suelos de los órdenes Inceptisoles, Alfisoles, Ultisoles, Oxisoles y Vertisoles son hábitats de particular importancia. Los sitios bien drenados son los mejores, pero G. ulmifolia también crece en suelos con drenaje un tanto pobre. Los suelos muy pedregosos e incluso el relleno de construcción recién depositados a la orilla de caminos se ven a menudo colonizados. Es más común encontrar la especie en suelos con un pH arriba de 5.5 y no tolera suelos salinos. Mide de 10 a 25 m de altura, el diámetro de su tronco llega a medir 80 cm, es de ramas largas y extendidas, follaje caducifolio y florece durante casi todo el año. La corteza que mide entre 5 y 10 mm es ligeramente fisurada en su parte externa, mientras que en su parte interna es fibrosa, dulce, ligeramente astringente y de color amarillento, pardo rojizo o rosa. Su copa es abierta con hojas alternas simples de 13 cm de largo y 1.5 a 6.5 cm de largo, con punta en forma de lanza y el margen aserrado. El color del haz de la hoja es verde oscuro y es de textura rasposa mientras que el envés es verde grisáceo o amarillento y de textura sedosa. La flor se encuentra en forma de racimos y mide entre dos y cinco centímetros, son bisexuales, de color blanco y amarillo y con olor dulce. El fruto es ovoide de entre tres y cuatro centímetros, con numerosas protuberancias en la 14 superficie, color verde oscuro o café; su olor y sabor es dulce. El interior del fruto contiene múltiples semillas de 2 mm de largo, redondeadas y color pardo (Villatoro et al., 2006). Esta planta se ha utilizado con fines medicinales durante mucho tiempo por numerosos grupos indígenas para aliviar diversas enfermedades principalmente gastrointestinales y respiratorias. Su uso está relacionado principalmente con propiedades de sus frutos, flores, hojas,tallo y raíces, aunque también se utiliza como combustible, barreras rompe vientos, cercas vivas, sombra y refugio del ganado, además de ser utilizado como forraje para alimentar ganado ya que a pesar de no ser de la familia Leguminoseae, se caracteriza por tener considerables niveles proteicos (14 a 24 %) además de ser altamente aceptada por los animales, y su buen rendimiento que va desde 1.1 hasta 5.3 ton/ha/año a los cinco años (Palma et al., 1995; Giraldo, 1998; Villatoro et al., 2006). González et al. (2006) reportan un 6.58 % de fenoles en base seca (BS). 2.3 Valor Nutritivo de las Arbóreas y Arbustivas Forrajeras. Muchas de las especies arbóreas y arbustivas estudiadas y utilizadas como recurso forrajero en los trópicos poseen un follaje generalmente rico en proteína y minerales, estos se utilizan como suplemento durante la época de verano en animales alimentados con base en pastos de una calidad deficiente y/o residuos de cosecha (Palma, 1993; Chongo y Galindo, 1995; Febles et al., 1996). Sin embargo el valor nutritivo de estas arbóreas y arbustiva con potencial forrajero varían de acuerdo al componente de la biomasa, la edad y tamaño del árbol, por lo que es necesaria una caracterización por zona de uso específica. Por otra parte, es necesario conocer el contenido de algunos factores antinutricionales (compuestos secundarios) que pueden repercutir negativamente en la nutrición de los rumiantes, ya que estos pueden variar por diversos factores (Chamorro, 2002; Juárez, 2002; Sosa et al., 2004). 15 En Centro y Sudamérica diversos autores al estudiar la digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) utilizando la técnica de dos fases de Tilley y Terry, en algunas de las leguminosas del presente estudio, indican una digestibilidad superior al 50 % según los resultados que se muestran en el Cuadro 1. Cuadro 1. Digestibilidad por especie reportada por diversos autores. Especie Técnica Digestibilidad Autores % Gliricidia sepium DIVMS 45.83 Cardozo (2013) 55.0 Soto et al. (2009) Leucaena leucocephala DIVMS 51.1 Flores (1998) Cratylia argentea DIVMS 51.9 52.7 Franco et al. (1998) DIVMS: digestibilidad in vitro de la materia Franco et al. (1998) realizaron un estudio en el que analizaron la DIVMS de Cratylia en diferentes edades de la planta a la cosecha (Cuadro 2). Por otra parte un estudio comparativo realizado por Soto et al. (2009) registra la disminución de la DIVMS en Gliricidia sepium al aumentar la edad de rebrote como se muestra en el Cuadro 3. Cuadro 2. Composición nutrimental de Cratylia argentea a distintas edades de rebrote. Edad DIVMS PB FND FAD HEM CEL LIG meses % % % % % % % 2 53.4 22.8 55.6 33.8 21.8 25.4 8.7 3 52.8 21.1 56.3 34.2 22.1 24.4 9.8 4 51.9 20.8 57.2 36.1 21.1 25.2 10.9 DIVMS: digestibilidad in vitro de la materia seca; PB: proteína bruta; FND: fibra detergente neutro; FAD: fibra detergente ácido; HEM: hemicelulosa; CEL: celulosa; LIG: lignina 16 Cuadro 3. Digestibilidad in vitro (%) de la materia seca en la biomasa total de E. poeppigiana, G. sepium, T. diversifolia y M. alba, en cinco frecuencias de poda. Especie Frecuencia de poda (semanas) promedio 10 14 18 22 26 Erythrina poeppigiana 58.5 46.7 48.9 45.0 47.3 49.3 c Gliricidia sepium 65.3 55.7 50.1 50.5 53.2 55.0b Tithonia diversifolia 57.0 48.9 46.2 36.3 45.8 46.8 c Morus alba 74.3 66.1 55.6 62.9 62.9 64.4a Promedio 63.8a 54.3b 50.2b 48.7b 52.3b 1/ Letras diferentes de los promedios en la misma fila o columna indican diferencia estadística (P<0.05) 2.3.1 Compuestos secundarios El concepto de compuestos secundarios fue acuñado en 1891 por Kossel (Bourgaud et al., 2001), que lo definió como un grupo de metabolitos en contraposición a los metabolitos primarios de las plantas. Inicialmente, estos compuestos se describieron como un grupo de sustancias sin función que se originaban como productos finales del metabolismo de las plantas, que se almacenaban o eliminaban por diferentes mecanismos (Mothes, 1955). Actualmente se sabe que estos tienen un papel importante entre las interacciones de la planta con su medio (insectos, otras plantas, herbívoros y sus microorganismos) ya que, al ser sésiles, no pueden huir como los animales, por lo que han desarrollado sus propios mecanismos de defensa tanto mecánicos como químicos, siendo estos últimos los más extendidos (Pianka, 1982; Wink, 1988; Forbes, et al., 1995; Bañuelos et al., 2004); de hecho, se conocen más de 100,000 compuestos (Goossens et al., 2003; Gachon et al., 2005); pero si un herbívoro determinado es capaz, a su vez, de desarrollar un medio fisiológico para hacer frente a tal sustancia, entonces el animal puede obtener un suministro alimentario no disputado (Pianka, 1982). 17 El desarrollo de técnicas analíticas tales como la cromatografía y los avances en el ámbito de la biología molecular han permitido profundizar en el estudio de estos metabolitos (Bourgaud et al., 2001; Grundhöfer et al., 2001). En la actualidad, bajo el término de compuesto secundario se define un conjunto de moléculas químicamente muy diversas e involucradas en la adaptación de las plantas a su medio pero que no forman parte de las rutas bioquímicas primarias del crecimiento y desarrollo de las células vegetales (Reed et al., 2000; Horwath, 2007; Papanastasis et al., 2008). A diferencia de los productos del metabolismo primario, los compuestos secundarios, salvo excepciones (p. ej., los oxalatos), no aparecen en el citoplasma de todas las células de la planta (Ramos et al., 1998; Frutos et al., 2001). Habitualmente, los compuestos secundarios suelen agruparse según las sustancias químicas que los constituyen; así, se pueden reconocer compuestos fenólicos (p. ej., taninos, fitoestrógenos, cumarinas), toxinas nitrogenadas (p. ej., alcaloides, aminoácidos tóxicos, inhibidores de las proteasas), terpenoides (p. ej., lactonas sesquiterpénicas, glicósidos cardiotónicos, saponinas), hidrocarburos poliacetilénicos (oenantetoxina y cicutotoxina), oxalatos, etc. (Ramos et al., 1998). En el Cuadro 4 se enlistan algunos de los principales efectos en los animales domésticos. 18 Cuadro 4. Algunos compuestos secundarios y sus principales efectos en los animales domésticos. Compuesto Efectos principales Taninos Diarrea hemorrágica, oliguria, anorexia, debilidad, hipomotilidad o estasis ruminal como síntomas principales (Spier et al., 1987; Garg et al., 1992; Frutos et al., 2005). Fitoestrógenos Muertes embrionarias y prolapsos vaginales estros irregulares, ninfomanía, anestros y quistes ováricos (Adams, 1995). Cumarinas Fotodermatitis, anticoagulante (dicumarol) (McDonald, 1981; Barenbaum, 1991, Liener, 1980; Mabry y Ulubelen, 1980; Rios et al., 1994). Alcaloides Disminución de la ingestión, baja de producción, alteraciones respiratorias y hasta la muerte. (Bush y Burton, 1994; Mukisirat et al., 1995). Glicósidos cianogenéticos. Inhibición de la respiración celular (Seigler, 1991; Majak, 1992) Glucosinolatos Gastroenteritis aguda, salivación e irritación de la boca (Harborne, 1993). Aminoácidos no proteinicos Su efecto es variado, desde anemia hemolítica hasta pérdida reversible de pelo, Su efecto tóxico se produce al ser incorporados por error en la formación de proteínas enzimáticas o neurotransmisores (Liener, 1980; D'Mello, 1989; Rosenthal, 1991; Duncan y Milne, 1993). Lectinas e inhibidores de las proteasas Inhibición en el crecimiento y reducción en la ingestión (Grant, 1989; Liener, 1991). Lactonas sesquiterpénicas Alergias epidérmicas, citotóxicas principalmente (Harborne, 1993). Glicósidos cardíacos. Incremento de la contracción cardíaca (Malcolm, 1991). Saponinas Inhibición de contracciones ruminales, fotosensibilización secundaria (Cheeke, 1995; Klita et al., 1996) Hidrocarburos poliacetilénicos Vómitosy convulsiones persistentes, pudiendo concluir en paro respiratorio, hasta muerte súbita (Harborne, 1993). Ácido oxálico Hipocalcemia aguda (Von Burg, 1994). Micotoxinas Somnolencia, marcha titubeante, temblor muscular; exceso de salivación; depresión, inapetencia y pérdida de peso, que llega a causar la muerte por fallo hepático (Barry y Blaney, 1987; Bush y Burton, 1994; Croom et al., 1995). 19 Los efectos producidos por los compuestos secundarios en los animales pueden ser también utilizados como un parámetro de clasificación (McArthur et al., 1991), de modo que Reed (1998), en función de dichos efectos, los clasificó en: Compuestos tóxicos que se encuentran en las plantas en bajas concentraciones y tienen una repercusión fisiopatológica cuando se absorben, tales como alteraciones neurológicas, fallas reproductivas o efectos tóxicos que pueden incluso conducir a la muerte (alcaloides, aminoácidos tóxicos, etc.). Compuestos no tóxicos a bajas concentraciones que se caracterizan por reducir la digestibilidad y la palatabilidad de las plantas. El principal lugar donde actúan es el tracto digestivo o a través de órganos sensoriales asociados al comportamiento alimentario (taninos) la importancia de estos últimos radica en que estos compuestos fenólicos son considerados los metabolitos secundarios más comunes de las plantas (Hernes y Hedges, 2004). Los árboles y arbustos ricos en taninos (objeto de estudio en la presente investigación) son de importancia en la producción animal, ya que pueden proporcionar los suplementos de proteínas importantes, pero por desgracia las cantidades de taninos que contienen pueden variar ampliamente y en gran medida son impredecibles, y sus efectos sobre los animales van desde beneficiosa a la toxicidad y la muerte. Los efectos tóxicos o antinutricionales tienden a ocurrir en momentos de tensión cuando una gran proporción de la dieta es rica en taninos. Sin embargo, esos árboles y arbustivas con un mayor conocimiento de las propiedades de taninos y un manejo adecuado, podrían convertirse en una fuente inestimable de proteína para la suplementación de los herbívoros en momentos fisiológicos específicos (Makkar, 2000). 2.4. Taninos 2.4.1. Definición El término tanino se emplea para definir un grupo muy heterogéneo de compuestos secundarios presentes en las plantas, de diverso peso molecular y 20 complejidad variable (Makkar, 2003). Debido a la heterogeneidad de las sustancias que integran este grupo de metabolitos, resulta complejo definirlos químicamente con precisión. No obstante, la unicidad radica en su capacidad para ligarse a las proteínas en solución acuosa (McLeod, 1974; Swain, 1977; Kumar y Vaithiyanathan, 1992; Mueller-Harvey, 2006). Bate-Smith y Swain (1989) los describieron como compuestos fenólicos hidrosolubles con un peso molecular entre 300 y 3.000 Da, que muestran reacciones típicas de los fenoles y precipitan alcaloides, gelatinas y otras proteínas. Sin embargo, esta definición no incluye todos los taninos, ya que, por ejemplo, se han aislado moléculas con masa molecular superior a 20.000 Da, que deberían ser clasificadas como taninos debido a su estructura molecular (Khanbabaee y Van Ree, 2001). Griffiths (1991) se refirió a este tipo de compuestos secundarios como sustancias fenólicas macromoleculares; no obstante, esta definición ignora los taninos monoméricos y con masas moleculares inferiores a 1.000 Da. Considerando el conocimiento actual que se posee sobre la estructura molecular de estos compuestos fenólicos, la definición propuesta por Khanbabaee y Van Ree (2001) probablemente sea una de las más completas de todas las realizadas hasta el momento. Estos autores se refieren a los taninos como metabolitos secundarios polifenólicos de las plantas superiores, constituidos por ésteres de galoil y sus derivados que se unen a núcleos de polialcoholes, catequinas y triterpenoides (galotaninos, elagitaninos y taninos complejos), o constituidos por proantocianidinas oligoméricas o poliméricas que pueden poseer diferentes enlaces interflavonoles y patrones de sustitución (taninos condensados). 2.4.2. Clasificación y estructura de los taninos Desde que en 1920, Freudenberg (citado por Haslam y Cai, 1994), basándose en su estructura molecular, clasificó a los taninos en dos grupos, taninos condensados (TC) y taninos hidrolizables (TH), este ha sido el esquema más 21 aceptado por la comunidad científica (McLeod, 1974; Swain, 1977; Kumar y Vaithiyanathan, 1992). Taninos hidrolizables (TH) a) Galotaninos: se trata de los taninos más simples y están constituidos por unidades de ácido gálico (ácido 3, 4, 5-trihidroxibenzoico) esterificadas con un polialcohol (Mueller-Harvey, 2001; Haslam, 2007). Dicho polialcohol en la mayoría de los casos encontrados en la naturaleza es un derivado de la D-glucosa (Mueller-Harvey, 2001; Hagerman, 2002). Los galotaninos poseen cadenas esterificadas formadas por varias unidades de ácido gálico unidas entre sí mediante uniones meta- o para- dipsídicas (Niemetz y Gross, 2005). El galotanino básico es la pentagaloil glucosa (β-1, 2, 3, 4, 6-pentagaloil- glucopiranosa), que presenta cinco unidades de ácido gálico unidas de forma idéntica a los grupos hidroxilo alifáticos del azúcar (Hofmann et al., 2006; Haslam, 2007). Este compuesto tiene diversos isómeros cuyas propiedades químicas y bioquímicas, tales como la susceptibilidad a la hidrólisis, capacidad para precipitar proteínas, etc., son dependientes de su estructura (Hagerman, 2002). b) Elagitaninos: se originan a partir de los galotaninos mediante la unión oxidativa de al menos dos unidades galoil. Los elagitaninos más sencillos son ésteres del ácido hexahidroxidifénico con un polialcohol. Dicho ácido lactoniza espontáneamente a ácido elágico en solución acuosa. La unión entre las unidades galoil se produce normalmente entre los carbonos C-4/C-6 o C-2/C-3 (Haddock et al., 1982; Mueller-Harvey, 2001; Hagerman, 2002; Haslam, 2007). Este tipo de taninos hidrolizables puede experimentar uniones oxidativas intermoleculares con otros taninos hidrolizables dando lugar a dímeros (Feldman, 2005). 22 Taninos condensados (TC) Los taninos condensados o proantocianidinas (Schofield et al., 2001; Hagerman, 2002; Haslam, 2007) son oligómeros o polímeros no ramificados de flavonoides (flavan-3-ol: epicatequina y catequina). La adición de un tercer grupo fenólico al anillo B da lugar a las epigalocatequinas y las galocatequinas (Prieur et al., 1994; Santos et al., 2002). La unión más característica entre los monómeros flavonoides es la producida entre el carbono C-4 del anillo C y el C-8, o en menor medida, el C-6, del anillo A (Hagerman, 2002; Vivas et al., 2006). En ocasiones, los flavan-3,4-diol o leucoantocianidinas son clasificados también como taninos condensados. Aunque es importante tener en cuenta que, aunque son flavonoides monoméricos con propiedades químicas similares a las proantocianidinas, no interactúan con las proteínas ni forman complejos susceptibles de precipitar (Hagerman, 2002). De antemano, si se tiene en cuenta la enorme diversidad existente entre los TH, los TC (Mueller-Harvey, 2001; Osborne y McNeill, 2001; McAllister et al., 2005) y aquellos taninos formados por componentes propios de ambos tipos denominados taninos complejos (Okuda et al., 1993; Khanbabaee y Van Ree, 2001; Mueller- Harvey, 2001), la clasificación en TC y TH puede parecer un poco simplista; no obstante, debido a las diferencias entre estos grupos en relación a sus posibles efectos en los animales que los consumen, tal clasificación puede resultar funcional en el campo de la Producción Animal. 2.5. Propiedades Físicas y Químicas de los Taninos Las propiedades físicas y químicas de los taninos son diferentes entre plantas de diferente especie y, por lo tanto, tienenpropiedades biológicas muy diversas (Kumar, 1992; Frutos et al., 2004). Entre las propiedades químicas más notables están su capacidad como agente quelante y secuestrador de radicales libres (McDonald et al., 1996; Mila et al., 1996), su capacidad reductora (Chyau et al., 23 2002), y su actividad antioxidante (Malencic et al., 2008) derivada de las anteriores. La alta afinidad de los taninos hacia las proteínas radica en el gran número de formadores de los grupos fenólicos. Estos proveen muchos puntos de unión con los grupos carbonilo de los péptidos (Frutos et al., 2004). La formación de tales complejos (tanino-proteína) es específica, esto reside en las características químicas de cada uno. Las proteínas que muestran la mayor afinidad por los taninos son relativamente grandes e hidrófobas, tienen una estructura abierta, flexible y son ricas en prolina. En general, los complejos formados entre taninos y proteínas o taninos con otros compuestos son inestables, los lazos que unen a ellos continuamente se rompen y se vuelven a formar. Kumar y Singh (1984) sugieren que los complejos podrían ocurrir a través de cuatro tipos de enlaces (de hidrógeno, interacciones hidrófobas, enlaces iónicos y unión covalente), debido a esto, la propiedad más singular de los taninos es su afinidad por las proteínas (Dawra et al., 1988; Kawamoto et al., 1997; Xu y Diosady, 2000; Hofmann et al., 2006) aunque también puede presentarse con otros polímeros como los polisacáridos, con los que tiende a formar complejos estables. 2.5.1. Acción reductora y quelante Los taninos son potentes agentes reductores ya que tienden a absorber oxígeno, especialmente en soluciones alcalinas (McLeod, 1974). Es en esta propiedad que se fundamentan ciertos métodos analíticos, los cuales incluyen el uso de reactivos como el Folin-Denis, el Folin-Ciocalteu o el Azul de Prusia para cuantificar fenoles totales (Folin y Denis, 1912; Price y Butler, 1977; Julkunen-Tiitto, 1985). Todos ellos se basan en la oxidación de un analito fenólico y la reducción del reactivo para formar un cromóforo. Concretamente, en el método Folin-Ciocalteu la adición de carbonato sódico favorece el medio alcalino necesario para que pueda llevarse a cabo la reacción oxidativa (Makkar et al., 1993). 24 La capacidad quelante de los taninos con ciertos metales tiene un particular interés en la nutrición de los rumiantes ya que pueden contribuir a limitar el crecimiento de los microorganismos ruminales dependientes de metales como lo sería el hierro para su crecimiento (Mila et al., 1996), al reducir la actividad de las metaloenzimas o al impedir la fosforilación oxidativa inhibiendo la producción del grupo hemo necesario para los citocromos (Mila et al., 1996; Smith et al., 2005). 2.5.2. Interacción con las proteínas Los taninos presentan una elevada afinidad por las proteínas con las que pueden llegar a formar complejos estables. Ésta es, sin duda, la característica más conocida de estos compuestos fenólicos. La formación de complejos entre las proteínas y los taninos puede producirse mediante cuatro tipos de uniones químicas (Kumar y Singh, 1984; Nyman, 1985; Xu y Diosady, 2000): Unión por puentes de hidrógeno, ya que debido a la gran cantidad de grupos hidroxilo que presentan los taninos, existen numerosos puntos de ataque que otorgan oportunidades estéricas favorables para la unión con los grupos carbonilo de los péptidos de las cadenas proteicas. Unión por interacciones hidrofóbicas entre el anillo aromático del compuesto fenólico y las regiones hidrofóbicas de la proteína. Unión por interacciones iónicas entre el grupo aniónico del tanino y el grupo catiónico de la molécula proteica. Unión mediante 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). Con respecto a las interacciones entre los taninos y las proteínas, es preciso señalar que las uniones por puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas son más frecuentes que las covalentes e iónicas (Spencer et al., 1988; Kawamoto et al., 1997; Poncet-Legrand et al., 2006). Al respecto, Spencer et al. (1988), 25 observaron que los puentes de hidrógeno son las uniones más comunes entre los galotaninos y las proteínas. Igualmente, Butler et al. (1984) señalaron que las asociaciones entre los taninos condensados presentes en el sorgo (Sorghum bicolor) y las proteínas, tenían lugar mediante puentes de hidrógeno y asociaciones hidrofóbicas no polares, no encontrándose evidencias de que se produjesen enlaces covalentes entre ambas moléculas. Las interacciones de tipo no covalente producidas entre los taninos y las proteínas son reversibles. Pero, los enlaces covalentes son uniones de tipo irreversible (Kumar y Singh, 1984; Kawamoto et al., 1997) y que pueden modificar marcadamente las propiedades funcionales de la proteína, tal y como observaron Prigent et al. (2007) al analizar las interacciones producidas entre el ácido clorogénico y la albúmina sérica bovina. Las interacciones producidas entre los taninos y las proteínas dependen de ambos compuestos (Vaithiyanathan y Kumar, 1993; Siebert et al., 1996; Mueller-Harvey, 1999; Hofmann et al., 2006) y de las condiciones de la solución donde se lleve a cabo la formación del complejo (Hagerman y Butler, 1978). Así, es posible observar que, en función del tipo de proteína, la afinidad por los taninos así como el grado de precipitación de los complejos formados difieren significativamente (Butler et al., 1984; Vaithiyanathan y Kumar, 1993; Deaville et al., 2007). Es esencial señalar que, tras la unión de los taninos y las proteínas, no siempre precipita el complejo formado (Mueller-Harvey, 1999), ya que ambos fenómenos (formación y precipitación del complejo) están relacionados pero no tienen por qué ocurrir conjuntamente (Charlton et al., 2002). Diversos autores (Butler et al., 1984; Hagerman et al., 1998; Mueller-Harvey, 2006) han constatado que el mayor grado de precipitación de los complejos tanino-proteína ocurre cuando la molécula proteica se encuentra cercana a su punto isoeléctrico, es decir, cuando su carga neta es cero. 26 La concentración de la proteína en la solución donde tiene lugar la unión con los taninos resulta también determinante para la formación de los complejos entre ambas moléculas. Si la concentración es baja, el polifenol se une a uno o más sitios de la superficie proteica dando lugar a una monocapa que es menos hidrofílica que la propia proteína. En cambio, si la concentración de proteína es elevada, se producen uniones cruzadas entre las moléculas proteicas debido a la naturaleza multidentada de los polifenoles (Haslam, 1988; Spencer et al., 1988), requiriéndose por lo tanto mayor cantidad de taninos para precipitar proteínas en soluciones diluidas que concentradas (Haslam, 1988). 2.6. Distribución de los Taninos en la Naturaleza En la actualidad, existen innumerables trabajos recogidos en la literatura científica que evidencian la amplia distribución que los taninos poseen en el reino vegetal (Bhat et al., 1998; Yanagida et al., 2002; Frutos et al., 2004a; Mutabaruka et al., 2007). De hecho, estos compuestos fenólicos son considerados los metabolitos secundarios más comunes de las plantas (Hernes y Hedges, 2004). Los taninos condensados y los taninos hidrolizables no se distribuyen de forma similar en el reino vegetal (Swain, 1979). Mientras que los primeros se localizan ampliamente en las plantas superiores, los taninos hidrolizables tienen una distribución más limitada (Bruyne et al., 1999; Schoonhoven et al., 2006). Los taninos condensados se encuentran casi de forma universal en helechos y en gimnospermas (Harborne, 1998) y, en menor medida, en angiospermas, especialmente en especies leñosas (Swain,1977; Aerts et al., 1999a; Papachristou et al., 2005). Sin embargo, la presencia de taninos hidrolizables se limita a plantas dicotiledóneas (Harborne, 1998; Silanikove et al., 2001a; Hernes y Hedges, 2004; Schoonhoven et al., 2006). Mole (1993), en una extensa revisión sobre la distribución de los taninos, describe la presencia de estos compuestos fenólicos en numerosas familias dicotiledóneas y monocotiledóneas, diferenciándolos también entre taninos hidrolizables y condensados. Además de 27 las variaciones observadas en el tipo de tanino (es decir TH o TC), su cantidad puede variar considerablemente entre especies vegetales (Makkar y Becker, 1998a; Ammar et al., 2004; Jordão et al., 2007), entre individuos de una misma especie (Rossiter et al., 1988; Ossipov et al., 1997; Laitinen et al., 2002) y entre los distintos órganos y tejidos de las plantas (Masson et al., 1994; Álvarez del Pino et al., 2005; Haring et al., 2007). En relación a su localización en la estructura de la planta, algunos autores propusieron que los taninos se encuentran almacenados en estructuras vacuolares (Chafe y Durzan, 1973; Zobel, 1986; Debeaujon et al., 2001). Cabe destacar que otros contradicen tal supuesto tras haber observado estos compuestos secundarios almacenados principalmente en las células del mesófilo, así como en el espacio existente entre las mismas (Charest et al., 1986; Grundhöfer et al., 2001). 2.6.1. Variaciones estacionales de la concentración de taninos La concentración de los taninos y la relación TC/TH no se mantiene constante y, de hecho, puede variar notablemente a lo largo de las diferentes etapas del desarrollo fenológico de la especie vegetal (Ayaz et al., 1997; Rana et al., 2006). Entre los factores que pueden influir en el contenido de taninos de las plantas, Vanhaelen et al. (1991) sugirieron algunos extrínsecos, como los climáticos y geofísicos (temperatura, luz, precipitaciones, altitud, viento, etc.) así como bióticos (infecciones fúngicas, bacterianas, virales, pisoteo, pastoreo, ramoneo, etc.). La concentración de taninos condensados, al parecer, se incrementa a medida que madura la planta (Cooper-Driver et al., 1977; Mauffette y Oechel, 1989; Makkar y Singh, 1991a; Tikkanen y Julkunen-Tiitto, 2003; Yarnes et al., 2008). Sin embargo, los taninos hidrolizables muestran un patrón inverso, siendo más numerosos en las etapas más jóvenes (Peng et al., 1991; Riipi et al., 2002; Salminen et al., 2004). 28 2.7. Efectos de los Taninos en la Nutrición de los Rumiantes La actividad biológica de los taninos está condicionada por diversos factores, lo que impide realizar una generalización de sus posibles efectos (Waghorn y McNabb, 2003). Estos factores incluirían el tipo de tanino y la concentración del mismo (Barahona et al., 1997; Bhatta et al., 2005; Tabacco et al., 2006; Bueno et al., 2008), la especie rumiante que los consume (Frutos et al., 2004b) o la composición de la dieta (Lamar, 1974; Deshpande y Salunkhe, 1982; Martínez et al., 2005). Por lo tanto, el efecto nutricional de los taninos puede variar de forma considerable, pudiendo tener repercusiones desde beneficiosas (Barry y Duncan, 1984; Bhatta et al., 2000) hasta perjudiciales para los rumiantes (Bhatta et al., 2007), según se indica a continuación. 2.7.1. Efectos sobre el consumo voluntario Los taninos pueden afectar negativamente el consumo del alimento por los animales, la digestibilidad y la eficiencia de la producción animal; estos efectos dependen, como ya se había mencionado, de la concentración y el tipo de tanino ingerido así como la tolerancia de los animales, el tipo de aparato digestivo, la edad, el patrón de consumo y los mecanismos de desintoxicación (Leinmuller et al., 1991) La idea general entre la mayoría de los investigadores es que el consumo de taninos reduce el consumo voluntario de alimento. No obstante, actualmente se cuenta con mayor información la cual revela que algunas especies, o etapas fenológicas de estas, el consumo no disminuye, por lo que algunos de estos son capaces de contribuir con el consumo pero se requiere información más precisa acerca de los taninos, sus dosis y sus efectos sobre los animales que los consumen, etc. Parece que el consumo de especies de plantas con alto contenido de TC (en general superior a 50 gMS / kg-1) reduce significativamente el consumo voluntario de alimento, mientras que el consumo medio o bajo (menos de 50 gMS / kg-1) no parece afectarlo (Frutos, 2004). 29 Hay tres mecanismos principales que se han propuesto para explicar los efectos negativos de la concentración de taninos sobre el consumo voluntario de alimento, según se expone a continuación: a) Reducción en la palatabilidad: puede ser causada por una reacción entre los taninos y las mucoproteínas salivares, o mediante una reacción directa con los receptores del gusto, provocando una sensación astringente. Muchas especies de herbívoros basan su dieta en plantas con altos niveles de taninos y proteínas ricas en prolina se encuentran en la saliva. Estas tienen una alta capacidad para enlazar con taninos. Los complejos de taninos y proteínas ricas en prolina formados a diferencia de otros complejos proteína-tanino, son estables a través de toda la gama de pH del tracto digestivo. Esto podría cancelar su efecto negativo sobre la palatabilidad, por lo que no afectan el consumo de alimento, y mejorar la digestión de los alimentos ricos en taninos (Kumar y Singh, 1984; Liner, 1985; Niezen, 1995; Frutos, 2004). Parece muy probable que, durante su evolución, los herbívoros han desarrollado diferentes mecanismos de adaptación para el consumo de plantas ricas en taninos. Buscando constantemente entre animales que secretan proteínas ricas en prolina, las ovejas, por ejemplo, sólo las producen cuando las plantas que consumen son ricas en taninos. En el ganado vacuno no se ha observado aumento en la producción de tales proteínas como respuesta a la ingestión de taninos, aunque otras proteínas con alta afinidad por estos compuestos polifenólicos se han encontrado en la saliva (Frutos, 2004; Leinmuller et al., 1991; Niezen, 1995). b) Ralentización de la digestión: Narjisse et al., (1995) introdujeron directamente taninos al rumen para determinar si los factores independientes de la palatabilidad fueron responsables de la reducción en el consumo voluntario de alimento. La desaceleración de la digestión de la materia seca en el rumen afecta el vaciado del tracto digestivo, lo que genera las señales de que el 30 animal satisfizo su demanda de alimento, informando a los centros nerviosos que intervienen en el control de la ingesta. Waghorn et al. (1994) menciona que algunos autores le dan más peso a este punto que una reducción de la palatabilidad sobre el efecto de los taninos sobre consumo voluntario. c) Desarrollo de aversiones condicionadas: este mecanismo se basa en la identificación de las consecuencias negativas post-prandriales tras la ingestión de taninos, y el posterior desarrollo de aversiones condicionadas (Waghorn, 1996). Los microorganismos del rumen juegan un papel fundamental en la nutrición de los rumiantes. Por lo tanto, parece probable que la respuesta post- prandial de la ingestión de alimentos ricos en taninos está mediada por factores relacionados con la fermentación microbiana. Sin embargo, según Provenza (2006), los individuos pueden alcanzar mejor sus necesidades nutricionales y regular su ingesta de toxinas cuando se les ofrece una variedad de alimentos, que difieren en nutrientes y toxinas, que cuando se les ofrece un solo alimento “nutricionalmente balanceado”. Estudios recientes han demostrado que ésta hipótesis es cierta en caprinos con experiencia de consumo de fenoles totales (FT) realizad en Yucatán. En una prueba de “cafetería” los caprinos prefirieron consumir diferentescantidades de FT provenientes de Acacia pennatula, Lisyloma latisiliquum, Piscidia piscipula y Leucaena leucocephala, en lugar de consumir solamente una planta con escasa cantidad de taninos y de alta digestibilidad como el Brosimum alicastrum, a la cual tenían acceso a libertad. Es posible que esta conducta se deba a que los animales utilizados tenían experiencia de ramoneo. Por lo tanto conocían las plantas y, posiblemente sabían comer mezclas de plantas que mitigan la toxicidad de los taninos (Alonso et al., 2007). Así, la evaluación del consumo voluntario puede dar una idea más acertada a lo que los animales comerían en vida silvestre, aunque se necesita comprender lo que está pasando en el interior del rumen de estos animales, específicamente en 31 el rumen, para tener una perspectiva más amplia del impacto de los taninos en la alimentación de los rumiantes. 2.7.2. Efectos sobre la fermentación ruminal De forma similar a lo observado con la ingestión, el efecto de los taninos sobre el proceso de fermentación ruminal, puede variar considerablemente en función de múltiples factores como, por ejemplo, el tipo de tanino (Frutos et al., 2004b), su estructura y peso molecular (Barahona et al., 2003) o la cantidad consumida (Hervás et al., 2003a) y la especie rumiante que los consuma (Narjisse et al., 1995; Frutos et al., 2004b). Con respecto al tipo de tanino, debido a que los TH pueden ser hidrolizados por la microbiota ruminal y, en ocasiones, utilizados como fuente de energía (Bhat et al., 1998; Odenyo et al., 2001), diversos autores han afirmado que estos provocan un efecto negativo menos acentuado que los TC (Bento et al., 2005; Getachew et al., 2008). No obstante, dicha afirmación es contradictoria de acuerdo con otros resultados registrados por Martínez et al (2005). Por ejemplo, Frutos et al. (2004b), tras comparar la acción del ácido tánico (como modelo de TH) y los TC de un extracto comercial de quebracho sobre la fermentación ruminal in vitro, en cuatro especies rumiantes (ovino, caprino, cérvidos y bovino), observaron que el efecto del ácido tánico, como TH, fue más evidente que los TC. Las características químicas de los taninos pueden ser también un factor que determine su efecto, ya que se ha evidenciado que especies botánicas con un contenido similar de taninos muestran un efecto nutricional diferente (Osborne et al., 2001; Barahona et al., 2003; Stürm et al., 2007). En este sentido, Aerts et al. (1999b) observaron que, a pesar de mostrar contenidos similares, los TC presentes en Lotus pedunculatus fueron más efectivos que los de L. corniculatus reduciendo la degradación de la proteína rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa), extraída del trébol blanco (Trifolium repens). Los autores señalaron que el efecto observado es diferente entre los distintos tréboles, y 32 podría deberse a que ambos taninos poseen distintos pesos moleculares y estructuras así como diferente riqueza de prodelfinidina (Foo et al., 1996; Foo et al., 1997), subunidad que favorece la interacción con las proteínas (Jones et al., 1976; Andersson et al., 2006). Posteriormente, Barahona et al. (2003) obtuvieron resultados comparables tras evaluar la fermentación in vitro de diversas leguminosas con contenidos semejantes de taninos y lo atribuyeron a las diferencias en su tamaño molecular o en su composición monomérica. En relación con la cantidad consumida, los resultados observados en la literatura científica son diferentes, e incluso, opuestos, lo que puede deberse a múltiples motivos. En primer lugar, las diferentes técnicas utilizadas en los ensayos de nutrición animal (pruebas in situ, in vitro) pueden no proporcionar los mismos resultados (Blummel et al., 1997) y, en este sentido, algunos estudios han señalado que la técnica in vitro de producción de gas podría resultar más apropiada que otras para evaluar alimentos que poseen taninos (Makkar, 2005). En segundo lugar, tal y como se señaló anteriormente, la relación entre el contenido de taninos cuantificado químicamente y su efecto biológico pueden no mostrar una buena correlación. En este sentido, diversos autores han indicado la conveniencia de utilizar polietilenglicol (PEG, un bloqueador de taninos) para evaluar su actividad biológica (Silanikove et al., 1996; Getachew et al., 2001; Makkar, 2003). Así lo indicaron también Álvarez del Pino et al. (2005) tras analizar diversas especies arbustivas con distintos contenidos de taninos mediante el método biológico mencionado (técnica in vitro de producción de gas en presencia y ausencia de PEG) y dos métodos químicos (Folin-Ciocalteu y butanol-HCl). Por todo ello, es importante que la interpretación de los efectos de los taninos sobre el proceso de fermentación ruminal que se utilizan en la discusión del presente estudio, se realice con cierta prudencia. Con relación a la acción sobre la proteína, tal y como han constatado numerosos autores (Robbins et al., 1987b; Makkar et al., 1995a; Silanikove et al., 2001b; Hess et al., 2006a; Tabacco et al., 2006; Bhatta et al., 2007), probablemente, el efecto 33 más acusado de los taninos en la fermentación ruminal es la reducción de la degradación proteica, a través de diferentes mecanismos como la formación de complejos (Hagerman y Butler, 1981; McMahon et al., 1999) y la inhibición de enzimas microbianas como la ureasa (Griffiths y Jones, 1977; Makkar et al., 1988a; Hussain y Cheeke, 1995) o las proteasas (Jones et al., 1994; McMahon et al., 1999), o la disminución del crecimiento microbiano (Henis et al., 1964; Jones et al., 1994; Min et al., 2002). McMahon et al. (1999), en una prueba in vitro llevada a cabo con inóculo ruminal de novillos, observaron que los TC (Taninos condensados) presentes en Onobrychis viciifolia (utilizando 12% de TC purificados de la propia planta como estándar) redujeron la degradación de la proteína sin afectar a la degradación del resto de los nutrientes. Frutos et al. (2000) y Hervás et al. (2000) utilizando pasta de soya como alimento base y taninos de un extracto comercial de quebracho o ácido tánico, como modelos de TC y TH, respectivamente, observaron que ambos tipos provocaron una reducción significativa de la degradación ruminal de la proteína en ovinos y que el efecto, significativo incluso con la menor cantidad adicionada (1 %), fue dependiente de la dosis. Estos resultados han sido confirmados posteriormente por otros investigadores (Getachew et al., 2008). Sobre la síntesis de proteína microbiana los taninos también pueden tener una marcada repercusión. Así, esta puede verse incrementada a través de diferentes mecanismos como un cambio en la distribución de los nutrientes disponibles o el retardo del proceso fermentativo (Makkar et al., 1995a; Salem et al., 2007). En relación al primer mecanismo, diversos autores han observado que los taninos pueden destinar una mayor proporción de los nutrientes disponibles a la síntesis de proteína microbiana, en detrimento de la empleada para la producción de ácidos grasos de cadena corta (Getachew et al., 2000; Baba et al., 2002), aunque existen estudios que han puesto de manifiesto el efecto opuesto (Getachew et al., 2008) o una ausencia de efecto (Alexander et al., 2008). En este sentido, Blummel et al. (1997) argumentaron que el factor de partición (calculado, en su caso, como 34 miligramos de materia orgánica realmente digestible in vitro, respecto a mililitros de gas producido) podría ser un buen indicador de la eficiencia de síntesis de proteína microbiana y, por lo tanto, mayores valores de dicho factor evidenciarían una mayor eficiencia de esta y viceversa. Con respecto al segundo mecanismo, Salem et al. (2007) observaron que la adición de PEG provocaba un incremento de la concentración de nitrógeno amoniacal debido a una mayor degradación de la
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