Mejoramiento de la calidad nutritiva de paja de trigo y cáscara de avena a través de digestión in vitro con Aspergillus Niger

En la región de La Araucanía se generan importantes cantidades de paja de trigo (PT) y cáscara de avena (CA) como subproductos del cultivo y procesamiento agroindustrial, respectivamente. Esta biomasa vegetal presenta un bajo valor nutritivo para la alimentación de rumiantes, caracterizado por un alto contenido en Fibra Detergente Neutro (FDN) y Fibra Detergente Ácida (FDA), junto a un bajo contenido en proteína cruda (PC). Esta situación crea la oportunidad de estudiar alternativas biotecnológicas para mejorar la calidad nutritiva de estos alimentos fibrosos. Por otro lado, Aspergillus niger (An) es un hongo saprofito que posee la capacidad enzimática para digerir sustratos fibrosos, con el consecuente potencial de incremento en la síntesis de proteína microbiana (Rajesh et al., 2010). Esto sugiere que es posible disminuir el contenido de fibra y aumentar el de proteína verdadera (PV) cuando este hongo fermente los sustratos PT y CA. Luego, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la digestión in vitro de An sobre la calidad nutritiva de PT y CA.

Los alimentos evaluados fueron colectados en la región de La Araucanía. La composición química para PT y CA fue respectivamente (base MS): 96,3 y 97,1 % MS; 8,1 y 9,4 % Cenizas; 86,2 y 76,5% FDN; 54,6 y 42,1 % FDA; 4,0 y 4,5% PC; 3,4 y 3,7 % PV; 28,5 y 25,3% NDIN (% PC); 16,3 y 9,4 % ADIN (% PC). Los sustratos vegetales fueron lavados con agua destilada a 18ºC por 15 minutos, seguido de secado en estufa con aire forzado a 60ºC por 24 horas, y picado a tamaño de 0,2-0,5 cm. Posteriormente fueron autoclavados dentro de matraces de 250 ml a 121ºC por 20 minutos. An fue proveído por el laboratorio de microbiología de la Escuela de Medicina Veterinaria de la UCT. Las incubaciones se realizaron en matraces Erlenmeyer de 250 ml, provistos de un dispositivo de vidrio y tapón de goma de tal forma de asegurar una condición aeróbica durante las incubaciones (Robinson y Nigam, 2003). La masa de sustrato a incubar fue de 2 g, adicionados a un medio de cultivo constituido por 8 ml de buffer Tris 50 Mm (pH=6), 2 ml de antibiótico estreptomicina (0,1% p/v) más 2 ml de urea al 1% (p/v). La dosis de An (inóculo) fue de 0,008 g de biomasa celular/matraz. El tiempo de incubación fue de 2 semanas en estufa con sistema de ventilación constante a temperatura de 28ºC. Transcurrido el tiempo de incubación, se procedió a homogenizar (Blender) el contenido total de los matraces por un minuto. Luego, se determinó a esta biomasa incubada PC, PV, FDN, FDA, NDIN y ADIN. El diseño experimental fue completamente aleatorizado con estructura factorial de 2x2, estando estructurado el primer factor por los niveles con y sin An, y el segundo por los dos tipos de alimento. El experimento se repitió tres veces con duplicado. La unidad experimental correspondió a un matraz de 250 ml con su respectiva incubación. Los resultados fueron sometidos a ANDEVA con un nivel de significancia del 5%, con análisis sobre interacción y efectos principales. El análisis estadístico fue realizado con el software JMP® (versión 5.0.1.2, SAS Inc., Cary, NC, 2003).

No se observó efecto de la interacción en ningún caso. La incubación con An mostró un efecto (P<0,001) sobre el contenido de PV, FDN y FDA, tanto en PT como en CA (Cuadro 1). El incremento en el contenido de PV, en ambos casos, podría ser atribuido al aumento en la biomasa celular de An al crecer digiriendo PT y CA, probablemente hidrolizando la fibra de estos sustratos (FDN-FDA), lo cual proveyó a An de energía y esqueletos carbonados para crecimiento y producción de proteína microbiana. Los contenidos de FDN y FDA se vieron reducidos al ser degradados por la acción fibrolítica llevada a cabo por An. Este fenómeno puede ser explicado por el diverso pool de enzimas celulolíticas, hemicelulolíticas y proteolíticas que posee este hongo saprofito. Estos resultados confirman el potencial de An para fermentar alimentos fibrosos, y así mejorar la calidad nutritiva de estos residuos agrícolas y agroindustriales. Por otro lado, los sustratos fueron diferentes en su composición química (P<0,01) y no se observó diferencias (P>0,05) en el porcentaje de PC, NDIN y ADIN por efecto de An.

Cuadro 1. Efecto de la digestión in vitro de Aspergillus niger (An) sobre la calidad nutritiva de paja de trigo y cáscara de avena. *PTAn: paja de trigo con An; PTs: paja de trigo incubada sin inóculo; CAAn, cáscara de avena con An; CAs, cáscara de avena incubada sin inóculo. **PC: proteína cruda; PV: proteína verdadera; FDN: fibra detergente neutro; FDA: fibra detergente ácida; NDIN: N insoluble en detergente neutro; ADIN: N insoluble en detergente ácido. Letras distintas dentro de fila indican diferencias significativas (P<0.05).

La digestión in vitro de sustratos fibrosos con An permitiría mejorar la calidad nutritiva de estos alimentos voluminosos. Específicamente, es posible incrementar la PV y reducir los contenidos de FDN y FDA en forrajes mediante esta estrategia biotecnológica.

ROBINSON, T. AND P. NIGAM. 2003. Bioreactor design for protein enrichment of agricultural residues by solid state fermentation. Biochemical Engineering Journal. 13: 197–203.

RAJESH, N., I. JOSEPH AND R. P. RAJ. 2010. Value addition of vegetable wastes by solid-state fermentation using Aspergillus niger for use in aquafeed industry. Waste Management. 30: 2223–2227