Suplementación dietética con biocarbón de cascarilla de arroz en la digestibilidad fecal de los tubérculos de camote (Ipomea batatas L.) fermentados con yogur natural en cerdos comerciales de crecimiento

W O Caicedo^1,2, D Sancho¹, Y Arteaga¹, Derwin Viáfara¹, J Sisa¹, V Grefa¹, M Pérez¹, S Valle¹, J Sucoshañay¹, J Freile¹, L Caicedo² y S Luna Fox¹

¹ Facultad de Ciencias de la Tierra, Universidad Estatal Amazónica, Puyo, Pastaza, Ecuador
orlando.caicedo@yahoo.es
² Granja Agropecuaria Caicedo, Puyo, Pastaza, Ecuador

Resumen

La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la suplementación dietética del biocarbón de cascarilla de arroz en la digestibilidad aparente del fermentado de tubérculos de camote (Ipomea batatasL.) procesados con yogur natural en cerdos comerciales de crecimiento. Se fermentó tubérculos de camote troceados durante ocho días, y se comprobó la digestibilidad fecal aparente de la materia seca (MS), proteína bruta (PB), fibra bruta (FB), extracto etéreo (EE), extractos libres de nitrógeno (ELN), energía bruta (EB), calcio (Ca) y fósforo (P). Para el efecto, se utilizó 3 cerdos machos castrados del cruce comercial Duroc x Pietrain, en la etapa de crecimiento, con una edad de 70 días y 28 ± 1 kg de peso vivo, los animales se distribuyeron según un diseño cuadrado latino de 3*3 y se alimentaron con una dieta basal y dos niveles de suplementación de biocarbón (0.3 y 0.6%, respectivamente).

Los mayores (p<0.05) valores de digestibilidad de la MS (94.17%), PB (94.13%), FB (89.83%), EE (95.26%), ELN (94.20%), EB (95.41%), Ca (89.16%) y P (90.45%) se lograron con la suplementación en la dieta del 0.3% de biocarbón. En conclusión, los coeficientes de digestibilidad aparente de la MS, PB, EE, FB, ELN, EB, Ca y P en la dieta basada en fermentado de camote se mejoró con la suplementación dietética del 0.3% de biocarbón de cascarilla de arroz, garantizando un alimento energético con propiedades de prebiótico y probiótico para mejorar la salud intestinal, y el aprovechamiento de nutrientes en cerdos comerciales de crecimiento.

Palabras claves: alimento alternativo, carbón vegetal, cerdos comerciales, digestibilidad aparente, fermentación líquida

Dietary supplementation with biochar from rice hulls on the fecal digestibility of sweet potato (Ipomea batatas L.) tubers fermented with natural yogurt in commercial growing pigs

Abstract

The objective of this research was to evaluate the effect of dietary supplementation of rice husk biochar on the apparent digestibility of fermented sweet potato ( Ipomea batatas L.) tubers processed with natural yogurt in commercial growing pigs. Chopped sweet potato tubers were fermented for eight days, and the apparent fecal digestibility of dry matter (DM), crude protein (CP), crude fiber (CF), ethereal extract (EE), nitrogen-free extracts (NFE), gross energy (GE), calcium (Ca) and phosphorus (P) was checked. For this purpose, 3 castrated male pigs of the commercial cross Duroc x Pietrain were used, in the growth stage, with an age of 70 days and 28 ± 1 kg of live weight, the animals were distributed according to a Latin square design of 3*3 and were fed with a basal diet and two levels of biochar supplementation (0.3 and 0.6%, respectively).

The highest (p<0.05) digestibility values of DM (94.17%), CP (94.13%), CF (89.83%), EE (95.26%), NFE (94.20%), GE (95.41%), Ca (89.16%) and P (90.45%) were achieved with dietary supplementation of 0.3% biochar. In conclusion, the apparent digestibility coefficients of DM, CP, EE, CF, NFE, GE, Ca and P in the diet based on fermented sweet potato were improved with the dietary supplementation of 0.3% rice husk biochar, guaranteeing an energetic food with prebiotic and probiotic properties to improve intestinal health and the use of nutrients in commercial growing pigs.

Keywords: alternative feed, charcoal, commercial pigs, apparent digestibility, liquid fermentation

Introducción

El éxito de la nutrición porcina de precisión depende netamente de las materias primas con las que se fabrica el alimento, por lo que es necesario realizar un análisis previo para conocer el valor nutritivo que contiene cada una de estas, y a través de una buena gestión del manejo nutricional, aportar con los nutrimentos específicos en cada categoría y obtener un buen desempeño productivo y reproductivo en los animales (Caicedo et al 2021).

Ecuador está en una ubicación geográfica privilegiada con varias regiones y muchos microclimas, mismos que permiten realizar la actividad agropecuaria en el territorio durante todo el año (Viteri and Tapia 2018). En este sentido, en la provincia de Pastaza se cultivan y producen varios recursos agrícolas en las chakras (Alemán et al 2015), generando un buen volumen de alimentos alternativos que se pueden utilizar en la alimentación porcina, entre estos, se dispone de los tubérculos de camote (Ipomoea batatas L.).

En este sentido, para valorar el potencial del aprovechamiento de nutrientes en las dietas, se puede emplear la técnica digestibilidad aparente, esta consiste en un proceso sencillo en la cual se parte de una cantidad de alimento proporcional al peso, mismo que contiene los nutrientes requeridos para la categoría de los animales. La digestibilidad aparente, es la relación que existe entre la cantidad de nutrientes consumidos vs los nutrientes que son determinados en las heces, esto ayuda a tomar decisiones sobre el potencial nutricional de estas para poder aplicarla de forma masiva en la producción porcina (Caicedo et al 2017).

Por otra parte, debido al impacto ambiental de la actividad pecuaria, en investigaciones recientes, se está incentivado a utilizar aditivos naturales procedentes de materias vegetales como el biocarbón, mismo que tiene efectos positivos en la salud de los animales, reduce significativamente la proliferación de micotoxinas y agentes patógenos, absorbe gases de efecto invernadero y genera biopelículas de hábitat para la proliferación de la microbiota benéfica, de esta forma, se obtiene mayor eficiencia en la conversión alimentaria de los alimentos (Pereira et al 2014). El biocarbón vegetal se produce a partir de una pirolisis de alta temperatura (>500°C) de una biomasa rica en fibra (Rodríguez et al 2009). El objetivo de esta investigación consistió en evaluar el efecto de la suplementación dietética del biocarbón de cascarilla de arroz en la digestibilidad aparente del fermentado de tubérculos de camote (Ipomea batatasL.) procesados con yogur natural en cerdos comerciales de crecimiento.

Materiales y métodos

Localización

La investigación de campo se realizó en la “Granja Agropecuaria Caicedo” ubicada en la parroquia Tarqui, km 2 ½ vía a Madre Tierra, cantón y provincia Pastaza, con una altitud de 931 m.s.n.m., latitud de -1.5726213 y longitud de -77.93, con una temperatura promedio de 18 y 28 °C, en un clima subtropical semicálido o húmedo con una humedad relativa promedio de 87%, con precipitaciones anuales de 4000-4500 mm. Por otra parte, la determinación de nutrientes en las dietas y las excretas se realizó en el Laboratorio de Bromatología de la Universidad Estatal Amazónica (UEA), localizado en el km 2 ½ vía a Tena, cantón y provincia de Pastaza con una altitud de 940 m.n.s.m., latitud de 00° 59´ -1” y longitud de 77º 49´0” W.

Elaboración del fermentado (FEL) de tubérculos de camote

Para la elaboración del FEL se tomó en consideración las recomendaciones de Caicedo et al (2020), se recolectó tubérculos de camote de la variedad morada, inmediatamente después de la cosecha se lavaron con agua potable, escurrieron por 30 minutos, y se picaron en rodajas de 2 cm. Seguidamente, las materias primas se dispusieron en un tanque de plástico con capacidad para 50 kg de la siguiente manera: 40% de camote picado, 38% de agua potable y 2% de yogur natural como fuente de inóculo, se procedió a mezclar de forma homogénea por un lapso de 10 minutos, se tapó, y trasladó a una instalación con techo a temperatura ambiente, y se dejó fermentar por 8 días antes de suministrar a los cerdos (Foto 1). El FEL presentó una buena composición nutricional: materia seca (MS: 26.95%), proteína bruta (PB: 6.25%), fibra bruta (FB: 3.35%), extracto etéreo (EE: 3.11%), extractos libres de nitrógeno (ELN: 81.66%), energía bruta (EB: 3863.3 kcal kg MS^-1), calcio (Ca: 0.17%) y fósforo (P: 0.03%).

Obtención del biocarbón de cascarilla de arroz

La cascarilla de arroz empleada en este estudio tenía una semana de postcosecha, y se dispuso en un contenedor metálico (Foto 2) sobre una estufa gasificadora de corriente ascendente, se esperó hasta que la materia empiece a producir humo, y se removió hasta que se carbonizó por completo (Foto 3), se dejó enfriar por 30 minutos, y se procedió a moler, el carbón se guardó en fundas ziploc, se registró el peso y almacenaron hasta su uso.

Manejo de animales e instalaciones

En esta investigación se tomaron en cuenta las normativas de bienestar animal de Ecuador (AGROCALIDAD 2017), y el montaje del experimento según Sakomura y Rostagno (2007). Los animales se dispusieron en un cubículo de 5 metros de largo x 4 metros de ancho (20 m²), construido con piso de concreto, paredes de bloque de 1.5 metros de altura. En esta área, se ubicó 3 jaulas metabólicas de 1.2 m x 0.60 m (0,72 m²) con piso de slat plástico. Las jaulas estaban provistas de un comedero tipo tolva y un bebedero de chupón. Se utilizó 3 cerdos machos castrados del cruce comercial Duroc x Pietrain, en la etapa de crecimiento, con una edad de 70 días y 28 ± 1 kg de peso vivo. Los animales se distribuyeron de forma aleatoria para controlar el alimento y facilitar la recolección de excretas.

Foto 1. FEL de camote	Foto 2. Contenedor metálico
Foto 3. Carbón de cascarilla de arroz

Manejo del alimento

Al cumplir el periodo de fermentación de los tubérculos de camote, se elaboró una dieta basal con inclusión de 50% de FEL, misma que fue ajustada para cerdos en crecimiento, según las recomendaciones de Rostagno et al (2011) (Tabla 1). En la dieta basal se empleó dos niveles de suplementación con biocarbón de cascarilla de arroz (0, 0.3 y 0.6%). Se ajustó el consumo del alimento a razón de 0.10 kg (kg/MS) PV^0.75d^-1. Previo al suministro de la ración, se realizó el pesaje del alimento antes de ofertar a los cerdos y se puso el biocarbón en dependencia del tratamiento, se mezcló de forma homogénea y se puso en los comederos. El alimento se suministró en una sola ocasión al día, 08:00 am, y antes de colocar el nuevo alimento, se recogió y peso el alimento sobrante. El agua para bebida estuvo disponible a voluntad en bebederos de chupón.

Procedimiento experimental

La duración total del experimento fue de 30 días, mismo que estuvo dividido de 10 días cada uno, en cada periodo hubo una adaptación a las dietas de cinco días, y en los siguientes cinco días se recolectó las excretas completamente de forma individual (Caicedo et al 2017). Las excretas se almacenaron todos los días en congelación a -20 °C, y al finalizar el tiempo de colecta se mezclaron y se tomó una muestra del 10%. Las excretas se ubicaron en una estufa a 60 °C por 72 h. Seguidamente, se pesaron, molieron y procesaron en el laboratorio (Ly et al 2009). Los coeficientes de digestibilidad aparente (CDA) de los nutrientes se calcularon de acuerdo a la fórmula:

Digestibilidad del nutriente (%) = (Nutriente consumido - Nutriente excretado/ Nutriente consumido) * 100.

Análisis químico de muestras

Los análisis químicos en muestras del alimento y excretas se realizaron en el Laboratorio de Bromatología de la Universidad Estatal Amazónica. En todas las muestras, se determinó la materia seca (MS), proteína bruta (PB), fibra bruta (FB), extracto etéreo (EE), extractos libres de nitrógeno (ELN) de acuerdo con la AOAC (2005). La energía bruta (EB) por calorimetría. El calcio (Ca) y fósforo (P) mediante un espectrofotómetro de absorción atómica de UV/visible.

Diseño experimental y análisis estadístico

El experimento se condujo de acuerdo con un diseño cuadrado latino 3*3, para determinar los coeficientes de digestibilidad de los nutrientes. El análisis de varianza se realizó con el programa estadístico InfoStat versión 2020 (Di Rienzo et al 2020), y para contrastar las medias se empleó la prueba de Duncan (1955) con un nivel de significancia del 5%.

Resultados y Discusión

Los mejores (p<0.05) coeficientes de digestibilidad aparente de la MS, PB, EE, FB, ELN, EB, Ca y P del ensilado de tubérculos de camote, se consiguió con la suplementación de biocarbón de 0.3%, seguido por 0.6% y cero, respectivamente (Tabla 2).

En esta investigación, se obtuvo un alto aprovechamiento de nutrientes del FEL de tubérculos de camote, además, al emplear una suplementación dietética con biocarbón al 0.3% se mejoró notablemente. En este sentido, el biocarbón funciona como prebiótico para el establecimiento de microorganismos benéficos, y a su vez tiene la capacidad de absorción de agua (Lanh et al 2019) y exoenzimas de bacterias patógenas, elimina los efectos de fitotoxinas o las micotoxinas (Hang et al 2018). Así también, Quisirumbay et al (2018) señalan que existe una alta relación de polisacáridos no amiláceos (PNA), la energía y la proteína cruda del alimento para mantener un equilibrio a nivel de la microbiota intestinal, en ese entorno, el biocarbón es muy efectivo para la producción de proteína unicelular (Ahmed et al 2022), ayuda en la retención de N, aumento de la síntesis y absorción de aminoácidos, y mejora la fermentación (Hang et al (2018). Además, Nair et al (2023) comprobó los beneficios del uso del biocarbón como aditivo en la digestión de las grasas, y la disminución de hormonas del estrés. De hecho, Lao and Mbega (2020) señalan que la suplementación con biocarbón en la dieta mejora la arquitectura gastrointestinal de los animales en crecimiento, esto favorece el enriquecido de vellosidades intestinales y como resultado se tiene una mayor superficie para la absorción de nutrientes.

Por otra parte, los valores de los coeficientes de digestibilidad con la suplementación de 0.6% de biocarbón de cascarilla de arroz se mantuvieron en rangos de otras investigaciones de digestibilidad con fermentados de subproductos agrícolas. En este sentido, Araujo et al (2016) incluyeron 25% de FEL de yuca y consiguieron para MS (90.01%) y EB (91.48%). En otro estudio, Caicedo et al (2019) incluyó 40% de FES de fruta de chontaduro inoculada con yogur natural y obtuvo un buen aprovechamiento para MS (90.23%), PB (92.24%), FB (75.06%), ELN (91.24%) y EB (90.38%). De manera general, los resultados de aprovechamiento de nutrientes en cerdos alimentados con alimentos fermentados son exitosos ya que estos tienen propiedades funcionales que ejercen mejoras sobre la inmunidad, la salud intestinal y la utilización de nutrientes (Caicedo 2015). Sin embargo, hay que tomar en cuenta que cuando se emplea un nivel alto de biocarbón en la dieta de los animales puede influir de forma negativa sobre la microbiota benéfica nativa, en la producción de enzimas del páncreas, hígado y vesícula biliar, por eso, es necesario establecer el nivel de suplementación dietético adecuado para suministrar a los animales (Schmidt et al 2019).

Conclusión

• Los coeficientes de digestibilidad aparente de la MS, PB, EE, FB, ELN, EB, Ca y P en la dieta basada en fermentado de camote se mejoró con la suplementación dietética del 0.3% de biocarbón de cascarilla de arroz, garantizando un alimento energético con propiedades de prebiótico y probiótico para mejorar la salud intestinal, y el aprovechamiento de nutrientes en cerdos comerciales de crecimiento.

Agradecimientos

Se agradece al personal técnico de la “Granja Agropecuaria Caicedo” y del “Laboratorio de Bromatología” de la Universidad Estatal Amazónica por el apoyo brindado durante el desarrollo de esta investigación.

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