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Efecto del estado de madurez y forma de presentación del fruto de mango (Mangifera indica L) sobre la composición química y degradación in vitro

J Cavallini, V Gil y A Ojeda

Facultad de Agronomía. Universidad Central de Venezuela, Campus Maracay
ajojeda99@yahoo.com

Resumen

Para evaluar el efecto del estado de madurez (Em) y la forma de presentación (Fp) del fruto de mango (Mangifera indica, L variedad Bocado) sobre su composición química y parámetros de la degradación in vitro, en un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3x2 se consideraron tres Em: inmaduros, en madurez fisiológica y maduros, cada uno con dos Fp: fresco ó conservado, esto último, vía ensilaje salino durante 45 días en silos de 1000 cm3.

La materia seca (47.8 ± 15.5%), proteína cruda (3.6 ± 0.4%), fibra cruda (6.8 ± 1.8%), pH (4.7 ± 0.7), sólidos solubles totales (10.0 ± 6.1%), producción potencial de gas (207.8 ± 20.1 ml/g MS), tasa de producción de gas (0.2 ± 0.2 %) y el tiempo de colonización microbial (3.7 ± 0.7 h) variaron de acuerdo a la interacción Em*Fp (P<0,01). La degradación ruminal in vitro de la materia seca a las 48 h (94.6 ± 2.8%) y la degradación in vitro para cerdos (82.8 ± 6.5%) fueron influenciadas por Fp (P<0.05). Se concluye que los frutos de mango (variedad Bocado) presentan una composición química y parámetros de la degradación in vitro que los perfilan como materiales de amplio potencial para ser empleados en la alimentación de rumiantes y cerdos, ya sea en forma fresca o ensilado.

Palabras clave: alimentación animal, ensilaje, producción de gas



Effect of ripening stage and presentation form on chemical composition and in vitro digestibility of mango fruit (Mangifera indica L)

Abstract

To evaluate the effect of the ripening stage (Rs) and presentation form (Pf) of mango fruit (Mangifera indica L variety Bocado) on its chemical composition and in vitro digestibility parameters, a completely randomized design with 3x2 factorial arrangement as used. The three Rs were unripe, physiological ripe and ripe fruits; each one with two Pf: fresh or preserved, the latter through saline silage for 45 days in silos of 1000 cm 3. The dry matter (47.8 ± 15.5%), crude protein (3.6 ± 0.4%), crude fiber (6.8 ± 1.8%), pH (4.7 ± 0.7), total soluble solids (10.0 ± 6.1%), potential gas production (207.8 ± 20.1 ml / g DM), rate of gas production (0.2 ± 0.2%) and microbial colonization time (3.7 ± 0.7 h) varied according to Rs*Pf interaction (P <0.01). The in vitro ruminal digestibility of dry matter at 48 h (94.6 ± 2.8%) and pig in vitro digestibility (82.8 ± 6.5%) were influenced by Pf (P <0.05). It is concluded that mango fruit (variety Bocado) present a chemical composition and in vitro digestibility parameters that make them a material of great potential for use in ruminants and pigs feeding, whether in fresh or ensiled form.

Key words: animal feeding, gas production, silage


Introducción

El manejo alimentario de los sistemas de producción animal en el trópico incluye una importante fracción de materiales fibrosos (pastos o subproductos agroindustriales), los cuales presentan limitaciones en su aporte de nutrientes, con variaciones en cantidad y calidad a lo largo del año, lo que impacta negativamente en los indicadores productivos de los rebaños, y condiciona la sustentabilidad de estos sistemas de producción.

Una alternativa es la integración al sistema de recursos procedentes de cultivos tropicales, de elevada productividad y calidad nutricional en su biomasa. Entre las alternativas tropicales promisorias destaca el mango (Mangifera indica L), planta cuya fruta es una drupa carnosa con una producción mundial estimada para el año 2014 de 28.800.000 toneladas, equivalentes al 35% de la producción total de frutas tropicales, siendo Asia (75,3%) y América (13,2%) los mayores productores (FAO 2014).

La fracción epicarpio-mesocarpio de los frutos enteros y los residuos de su procesamiento industrial, presentan un elevado contenido de carbohidratos solubles, tasa de degradación y aporte de energía metabolizable (Shafique et al 2006). Aunque se presenta estacionalidad en la producción del fruto, ésta limitante puede superarse con un adecuado proceso de conservación en húmedo, siendo el ensilaje una alternativa que puede considerar aditivos que mejoren los patrones de fermentación, y preserven sus características nutricionales (Conde 2010). Para la valoración nutricional de este tipo de recursos alternativos se ha propuesto el empleo de métodos in vitro, capaces de generar resultados de modo rápido, poco laborioso, reproducible y económico, estimando la respuesta animal in vivo a partir de la simulación de condiciones representativas del tracto gastrointestinal de especies de interés zootécnico (Boisen y Fernández 1997; Mauricio et al 1999).

Basado en lo anterior, el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del estado de madurez del fruto de mango y su conservación en húmedo sobre algunos parámetros de la degradación in vitro para especies rumiantes y no rumiantes.


Materiales y métodos

El estudio se realizó en las instalaciones del Laboratorio de Nutrición Animal del Instituto de Producción Animal, y la Sección de Maquinarias y Equipos Post Cosecha del Instituto de Ingeniería Agrícola de la Facultad de Agronomía de la Universidad Central de Venezuela, localizada en el Campus Maracay, estado Aragua (10º 16´ 20" N y 67º 36´35" O), a 455 metros sobre el nivel del mar, con precipitación anual de 1207.9 ml, y registros medios anuales de temperatura y humedad relativa de 25.4°C y 72.3%, respectivamente (INIA 2014).

Recolección y sistematización de los frutos

Se recolectaron frutos de plantas adultas de la variedad `Bocado´, localizadas en el Campus universitario antes referido. Los frutos fueron seleccionados de tamaño uniforme, considerando que estuviesen sanos, enteros y sin alteraciones evidentes de tipo físico, patológico y fisiológico. Posteriormente, fueron sistematizados por su grado de madurez de acuerdo al color externo del epicarpio (Flores 2000), para ser agrupados en inmaduro (epicarpio completamente verde), madurez fisiológica (epicarpio 50% amarillo y 50% verde) y maduro (epicarpio completamente amarillo).

Diseño del experimento

La evaluación se ajustó a un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3x2, considerando el estado de madurez del fruto -Em- (inmaduro, madurez fisiológica y maduro) y la forma de presentación -Fp- (fresco y conservado), empleando seis repeticiones para cada tratamiento. El material fresco se definió como el fruto luego de ser colectado sin procesamiento posterior, mientras que en el conservado se empleó el ensilaje salino, fraccionando el fruto integral en trozos de 2.5 cm para proceder a la adición de sal (NaCl) a razón de 1% en base húmeda (Lafaurie 2012), siendo posteriormente almacenados durante 45 días en envases de plástico con cierre hermético y capacidad de 1000 cm3. Los silos fueron pesados con balanza al momento de su realización, y luego diariamente, obteniendo un estimado de los efluentes generados por diferencia de peso.

Caracterización química

Al momento de su colecta en el caso de material fresco, y finalizado el lapso de conservación en el material ensilado, se determinó el pH según Norma COVENIN 1315-79 (1979), acidez titulable (ATT) según COVENIN 1151-77(1977) y sólidos solubles totales (SST) según COVENIN 934-78 (1978). Muestras representativas de cada tratamiento fueron deshidratadas en un horno por convección a 65°C, e inmediatamente luego de retirar del horno se procesaron en un molino (criba 1 mm Ø) para determinar, de acuerdo a AOAC (2007), los contenidos de materia seca a 105°C (MS), proteína cruda (PC, N*6.25), fibra cruda (FC), extracto etéreo (EE) y minerales totales (Cen).

Producción de gas y degradación ruminal in vitro

La producción in vitro de gas se midió de acuerdo a Mauricio et al (1999), empleando envases de vidrio color ámbar de 168 cm3 a los que se adicionaron 0.75 g de muestra (deshidratada y molida en criba de 1 mm Ø), 90 ml de soluciones nutritivas (macro y microminerales) y una solución tampón de bicarbonato de sodio. El inoculo ruminal fue colectado del rumen de tres animales adultos con aproximadamente 10 h de ayuno, sacrificados en una sala de beneficio comercial (10°14'21"N y 67°38'4"O). Los envases se incubaron a 39ºC, registrando la producción de gas con un transductor de presión (Red Lion®, Modelo DP5-1/8 DIN) en muestras seriadas (3, 6, 9, 12, 16, 20, 24, 30, 36, 48, 60, 72 y 96 h). La degradación aparente de la materia seca a las 48 h se determinó por diferencia de peso, filtrando el contenido de cada envase en crisoles de vidrio con placa de porcelana porosa (poro # 1).

Degradación in vitro para cerdos

La degradación in vitro se realizó de acuerdo a la técnica descrita por Boisen y Fernández (1997) utilizando fiolas de 100 ml de capacidad a las cuales se adicionó 0.5 g de muestra (deshidratada y molida en criba de 1 mm Ø), la cual fue sometida a incubaciones sucesivas con pepsina (P-7000, Sigma-Aldric®), enzimas pancreáticas (P-7050, Sigma-Aldrich®) y un complejo fibrolítico (V2010, Sigma-Aldrich®) constituido por celulasa, β-glucanasa, arabinasa, xilanasa y pectinasa. Todas las incubaciones se efectuaron a tiempos definidos por la técnica y en baño de maría con agitación permanente a 150 rpm y a 39°C. La degradación aparente de la materia seca se determinó empleando crisoles de vidrio con placas de porcelana porosa (poro # 1) previamente pesados.

Análisis de la información

El volumen de gas producido se determinó por medio de la transformación de las lecturas de presión, ajustado de acuerdo a la fórmula desarrollada por Giraldo et al (2006). Los parámetros de la cinética de producción de gas se estimaron a través de un modelo exponencial desarrollado por France et al (1993) empleando el procedimiento NLIN de SAS (2003). Toda la información se evaluó a través del procedimiento GLM (SAS 2003), considerando las lecturas seriadas de gas como medidas repetidas en el tiempo. En caso de diferencias significativas (P<0.05) entre medias, estas fueron evaluadas por medio de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey.


Resultados y discusión

Características de los silos

La producción acumulada de efluentes fue menor (P<0.01) en el ensilaje de fruto inmaduro, generándose de 32 a 59% de los efluentes durante las primeras 24 h de conservación (Figura 1). Esta abundante producción de efluentes es consecuencia directa del efecto de la sal sobre la integridad de la pared celular del material conservado, sugiriendo algunos autores el empleo de materiales fibrosos que puedan absorber estos efluentes, para de este modo ser aprovechados como fuente de nutrientes al animal (Chedly y Lee 2001). Durante el ensilado no se evidenció presencia de hongos, generándose un producto de color ocre debido a reacciones de oxido-reducción en fracciones del contenido celular (Joseph y Aworh 1991).

En su presentación en fresco, el fruto de mango presentó un pH de 5.13 ± 0.67 (Tabla 1), variando en función al Em de acuerdo a lo que plantean Leghari et al (2013), quienes señalan niveles de 2.5 a 3.5 para mango inmaduro, ascendiendo con la madurez de 4.4 a 5.7. Luego de ensilado, e independientemente del Em, el pH se redujo (P<0.01) hasta 4.17 ± 0.06, valor asociado a buena calidad en silos de frutas enteras o sus subproductos industriales (Chedly y Lee 2001).

SST y ATT se presentaron en los rangos señalados por Briceño et al (2005) para la variedad de mango evaluada (13.0-16.5 y 0.36-0.67%; respectivamente), con una elevada correlación entre ambos parámetros tanto en mango fresco (R2= -0.98) como ensilado (R2= -0.99). SST aumentó a medida que avanzó el estado de madurez, lo cual es debido a la hidrólisis de la fracción de almidón y la consecuente generación de monómeros de carbohidratos, así como una importante presencia de β-Caroteno (Shafique et al 2006).

La MS fue dependiente de Fp (P<0.01) e independiente de Em (P>0.05), en virtud de una reducción en el contenido de humedad derivada de la generación de efluentes. Para el resto de las variables, la composición química respondió a una interacción (P<0.01) entre los factores en evaluación (Tabla 1).

 Figura 1. Efluentes de ensilajes salinos elaborados con frutos de
mango (var. Bocado) en diferentes estados de madurez.

Tabla 1. Producción de efluentes y características químicas del fruto de mango (variedad Bocado)de acuerdo a su forma de presentación y estado de madurez (Em)

Fracciones (% en base seca)

 

Em

Efluentes

pH

SST

ATT

MS

Cen

PC

FC

EE

 

Fresco

Inmaduro

4.4

2.6

0.34

31.0

1.5

4.0

5.2

4.9

Madurez fisiológica

5.3

12.7

0.16

35.4

2.0

3.4

5.7

2.4

Maduro

5.7

17.1

0.10

34.5

2.1

3.4

5.0

3.2


Ensilado

Inmaduro

169 b

4.2

2.3

0.46

60.2

7.3

4.5

7.6

3.8

Madurez fisiológica

454a

4.1

11.8

0.19

61.6

5.4

5.5

7.7

6.8

Maduro

522a

4.2

13.5

0.12

63.9

5.2

5.4

9.6

7.7


EEM


36.5


0.03


0.41


0.004


1.04


0.28


0.20


0.61


0.21


Probabilidad

Fp

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

Em

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

0.06

0.14

0.28

0.08

<0.01

Fp*Em

<0.01

0.01

0.38

0.50

<0.01

<0.01

0.01

<0.01

pH: concentración de iones hidronio, SST: sólidos solubles totales (%), ATT: acidez total titulable (%),
MS: materia seca a 105°C, Cen: cenizas, PC: proteína cruda (N*6,25), FC: fibra cruda y EE: extracto etéreo.

EEM: error estándar de la media.

Una parte importante de los efluentes lo constituyen fracciones minerales solubles, por lo que a pesar de un contenido de cenizas independiente de Em, ésta fracción incrementa con el ensilado, particularmente en el mango inmaduro, donde fue un 27.4% superior (P<0.01). Los contenidos de PC (3.6 ± 0.4%) y FC (5.3 ± 0.4%) no variaron con Em, mientras que la síntesis glioxisomal de glucosa a partir de grasa durante la maduración, explicaría el menor contenido de EE al avanzar la madurez en el fruto fresco. Una vez ensilados, y tal como se refleja en la interacción Fp*Em, las concentraciones de PC, FC y EE aumentaron con la maduración del fruto. FC y EE son fracciones insolubles en compuestos polares como los efluentes, lo que se refleja en su incremento con el ensilado. En el caso de PC, su aumento con la maduración del fruto durante el ensilado pudo ser consecuencia del efecto de la pérdida de minerales en los efluentes sobre la participación relativa de las restantes fracciones químicas.

De manera general, el proceso de ensilaje se desarrolló de manera exitosa, evidenciándose al momento de la apertura de los microsilos buenas características químicas y organolépticas, destacando entre estas últimas la ausencia de signos de putrefacción, olor característico al material conservado y ausencia de signos evidentes de contaminación fúngica.

Producción in vitro de gas

De manera general, durante las primeras 48 h de incubación la producción de gas en el material fresco (192.1 ± 28.7 ml/g MS) superó en un 5.4% al material ensilado (Tabla2). Independientemente de Em y Fp, la producción de gas del fruto de mago es mayor a lo referido para vegetación graminiforme de sabanas moduladas (González-Ronquillo et al 2009) y el follaje de plantas arbustivas con potencial forrajero (Ojeda et al 2013), aunque similar a la producción de gas en frutos de plantas leñosas del bosque seco tropical (Ramírez et al 2012). En la Figura 2 se presenta el patrón que describió la producción ruminal de gas durante las 96 h de incubación in vitro.

Cuando frescos, los frutos en madurez fisiológica presentaron la mayor (P<0.01) producción de gas para las 6 y 12 h de incubación, probablemente debido al efecto promotor de la actividad microbial que ejerce la presencia de fuentes de energía de diferentes tasas de fermentación (almidón y monómeros de carbohidratos). Sin embargo, durante el lapso de 24 a 48 h la mayor producción de gas correspondió al fruto inmaduro, lo cual puede estar asociado al inicio dela fermentación de los almidones y maltodextrinas, las cuales pueden alcanzar hasta un 11% de los carbohidratos de reserva del mesocarpio (Kansci et al 2008). Evidenciado en la interacción Fp*Em (P<0.01), cuando conservado el fruto en madurez fisiológica en general presentó una producción de gas inferior en 9.8 ± 1.6% a lo largo de las primeras 48 h de incubación, ello al ser comparado con los restantes estados de madurez. La bibliografía disponible ni el presente estudio generan elementos para aclarar esta situación, por lo que es pertinente su abordaje en futuros trabajos de investigación.

En cuanto a la cinética de fermentación, la producción potencial de gas se ajustó a los descrito previamente, mientras su tasa correspondió a los perfiles de carbohidratos que se estiman presentes en el mesocarpio (Kansci et al 2008). Los tiempos empleados por lo microorganismos ruminales para la colonización in vitro se asociaron a los patrones de producción de gas durante las primeras 6 h de incubación, y son consecuencia de un aumento de los carbohidratos de rápida fermentación en la medida que el mesocarpio madura, el cual es rico en azúcares solubles (70-90%), de los cuales 60-67% corresponden a fructosa (Kansci et al 2008).

Tabla 2. Producción acumulada de gas in vitro (ml/g MS) del fruto de mango (var. Bocado)de acuerdo a su forma de presentación (Fp) y estado de madurez (Em)

Tiempo (h)

Parámetros

Fp

Em

6

12

24

48

 

a

b

To

Fresco

Inmaduro

12.8

63.8

179

220

235

0.65

4.3

Madurez fisiológica

42.3

91.7

144

194

224

0.12

2.8

Maduro

33.3

75.7

124

163

184

0.06

2.8


Ensilado

Inmaduro

6.2

30.9

143

186

208

0.03

4.1

Madurez fisiológica

6.7

29.0

125

169

187

0.30

4.1

Maduro

8.9

31.8

137

191

209

0.03

4.2


EEM

0.49

1.50

2.40

3.93

5.01

0.08

0.07

Probabilidad

Fp

<0.01

<0.01

<0.01

0.04

0.04

0.10

<0.01

Em

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

0.05

<0.01

Fp*Em

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

a : Producción potencial de gas (ml/g MS), b: tasa de fermentación (ml/h) y To: tiempo empleado por lo microorganismos ruminales para la colonización in vitro (h)

EEM: error estándar de la media.

Degradación in vitro

A nivel ruminal, en general los materiales evaluados presentaron una elevada degradación aparente in vitro de la MS (93.9 ± 2.8%), con los menores registros (91.7 ± 1.0%; P<0.01) para el mango maduro independientemente de Fp (Tabla 3). Para la degradación en cerdos, e independientemente de Em, el material ensilado mostró registros inferiores en 13.2% con relación al fresco. La capacidad de uso de la fracción de pared celular debido a la actividad fermentativa de la microbiota ruminal generó un incremento en la degradación de 14.3% respecto al valor en cerdos.

La presencia de una importante generación de efluentes en el material ensilado, y la consecuente pérdida de nutrientes que ello implica, condicionó el valor nutricional medido a través de la degradación in vitro. La menor degradación ruminal del fruto maduro pudo estar asociada a las variaciones estructurales que sufre la fibra de su pericarpio durante la maduración. En este sentido, Abdul et al (2012) señalan que, comparados con frutos inmaduros, la fibra dietaria en el pericarpio de frutos maduros de mango presenta un incremento de 18.1% en la fracción insoluble y una reducción de 46.2% en la soluble.

Debido a su valor para el consumo humano en forma fresca o procesada, la literatura revisada no presenta valores de degradación para frutos enteros de mango con la calidad de los evaluados en el presente estudio, ya que los estudios se limitan a revisar el valor para alimentación animal de los subproductos de su procesamiento agroindustrial (pericarpio, mesocarpio remanente y semilla) y frutos enteros de descarte (pobre desarrollo, problemas sanitarios, etc), para los cuales Márquez (2010) indica que en caso de la variedad Tommy Atkins, la degradación ruminal aparente in vitro luego de 48 h de incubación es de 67.6 y 68.0%, respectivamente.

Figura 2. Producción acumulada in vitro de gas de ensilajes elaborados con frutos
de mango fresco (a) ó ensilado (b) en diferentes estados de madurez.

Tabla 3. Degradación aparente (%) in vitro de la materia seca del fruto de mango de acuerdo a su forma de presentación (Fp) y estado de madurez (Em)

Fp

Em

Rumiantes

Cerdos

Fresco

Inmaduro

98.1

88.2

Madurez fisiológica

96.8

90.1

Maduro

91.0

87.7


Ensilado

Inmaduro

95.9

78.7

Madurez fisiológica

93.3

76.1

Maduro

92.4

76.1


EEM

0.8

1.3

Probabilidad

Fp

0.03

<0.01

Em

<0.01

0.71

Fp*Em

0.01

0.54

EEM: error estándar de la media.


Conclusiones


Referencias

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Received 3 January 2015; Accepted 18 March 2015; Published 1 April 2015

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