Efecto de la inclusión de la levadura y/o urea en la fermentación en estado sólido del nopal sobre la producción de proteína microbiana

En México las zonas áridas y semiáridas abarcan el 61% de la superficie total del país, donde existen pocas alternativas de producción de forrajes en condiciones de temporal por la escasez de agua, deterioro de suelos, erosión y altos costos de producción (Díaz-Padilla et al., 2011). En estas zonas existe una amplia distribución del nopal (Opuntia spp.). El nopal tiene características importantes como la resistencia a las condiciones climatológicas extremosas con rangos muy amplios de altitud, temperatura y de pH de suelos, así como con bajas precipitaciones. La principal limitante del nopal como alimento para rumiantes es su bajo contenido de proteína (3.4 - 4% en base seca), ya que no cubre sus requerimientos proteicos, por lo cual es primordial incrementar este nutrimento. Para este fin se puede implementar la fermentación en estado sólido (FES) aeróbica (Bhargav et al., 2006), usando levaduras, hongos y bacterias. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de la inclusión de levadura (Saccharomyces cerevisiae) y/o urea en la fermentación en estado sólido de nopal sobre la producción de proteína microbiana.

 

Se realizó un estudio sobre la fermentación en estado sólido (FES) de una mezcla de nopal (Opuntia ficus indica), levadura comercial para elaboración de pan (S. cerevisiae) y/o urea para uso agrícola como fuente de nitrógeno en diferentes tratamientos (TTM): 1) 0% levadura y 0% urea; 2) 0.75% levadura y 0% urea; 3) 0% levadura y 1% urea; y 4) 0.75% levadura y 1% urea. Se utilizaron pencas de 1.2 - 2.5 kg y de 1 año de edad. El nopal se cortó en láminas de 10 cm de largo en un molino de cuchillas con capacidad de 500 kg/h, de 1 HP, 110 V y 450 r.p.m. El nopal picado se depositó en recipientes de polietileno con capacidad de 18 L, se adicionó el inóculo de levadura y/o urea al tratamiento correspondiente, se taparon con gasa y se colocaron bajo condiciones de temperatura ambiente durante 24 h. Cada tratamiento tuvo tres réplicas. Los muestreos del producto de la fermentación se realizaron a las 0, 6, 12, 18 y 24 h de FES. En cada muestreo, el contenido de los recipientes se mezcló durante 30 segundos, se registró el pH, se tomaron muestras para liofilizar y muestras en fresco para pruebas microbiológicas y para congelarse a -20° C, para posteriormente ser evaluados en su contenido de materia seca (MS), proteína cruda (PC) y amonio. En fresco se evaluó el crecimiento microbiano por conteo de las Unidades Formadoras de Colonias (UFC) y la diversidad de microorganismos en todos tratamientos y tiempos de FES. Las muestras liofilizadas de cada tratamiento se molieron a través de una malla de 1 mm para posteriormente realizar la determinación de carbohidratos solubles (Zill, 1956). El experimento tuvo un diseño de medidas repetidas en el tiempo con un arreglo factorial. Los resultados se analizaron aplicando un análisis de ANOVA utilizando el paquete estadístico SAS. La comparación entre medias se realizó con la prueba de Tukey (P < 0.05).

 

El pH y el contenido de MS promedio de los 4 tratamientos en todos los tiempos de FES fue de 5 y 7.3%, respectivamente. Se observó un efecto (P<0.05) del TTM, del tiempo de muestreo y de la interacción TTM x tiempo sobre el contenido de amonio, PC y carbohidratos. El número de UFC (Figura 1) y el contenido de PC (Figura 2) en el nopal fermentado se incrementó (P<0.05) con la adición de levadura y urea (TTM 4), seguida de la adición de urea (TTM 3), principalmente de las 0 a las 3 h de FES. Araujo et al. (2005, 2008) también reportaron incrementos en la PC en nopal FES inoculado con S. cerevisiae. Debido al alto crecimiento de la levadura tanto inoculada como asociada al nopal (Cuadro 1) se observó un acelerado consumo de carbohidratos solubles (Figura Nutrición y Alimentación de Rumiantes) y una mayor producción de amonio (Figura 4) de las 0 a las 3 h, permaneciendo constantes a lo largo de la FES. En el Cuadro 1 se muestra la diversidad microbiana en los 4 tratamientos evaluados, observando que tanto la adición de urea como de levadura favorece la dominancia de las levaduras en todo el proceso de FES.

 

La fermentación en estado sólido del nopal adicionado con 0.75% de levadura y 1% de urea da como producto un alimento enriquecido en su contenido de proteína microbiana para ser utilizado en la alimentación de rumiantes.

 

Con el nopal enriquecido en proteína microbiana los pequeños y medianos productores de zonas áridas y semiáridas tendrán una opción viable y económica para la alimentación de rumiantes. Sin embargo, se requiere hacer estudios a una mayor escala de producción y de pruebas de comportamiento.

 

a. Araujo L.F. et al., 2008, Arq. Bras. Med. Vet. Zootec. 60:401-407.

b. Araujo L.F. et al., 2005, Braz. Arch. Biol. Technol. 48:161-168.

c. Bhargav et al., 2006, Chem. Biochem. Eng. 22:49-70. d. Díaz P. et al., 2011. Rev. Chapingo, 17:267-275. e. Zill L.P., 1956. Anal. Chem. 28:1577-1580.