Efecto in vitro del aceite de girasol (Helianthus annuus L.) sobre ácido transvacénico y patrón de ácidos grasos de cadena larga en la digesta rumina^l

Juan Pablo Vélez-Ruiz¹, Elsa Beatriz Tequin-Ocampo², Julio Ernesto Vargas-Sánchez³

¹ Joven investigador Colciencias.

^{2Estudiante de doctorado en Ciencias Agrarias, Universidad de Caldas. 3Departamento de Producción Agropecuaria y Grupo de Investigación CIENVET, Universidad de Caldas, Manizales, Colombia}

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Recibido: 23  de Septiembre de 2016 y Aprobado: 15 de Diciembre de 2016 y Actualizado: 15 de Junio de 2017

DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.4

          RESUMEN: La adición de aceites vegetales ricos en ácidos grasos de cadena larga (AGCL) a las dietas para rumiantes se ha propuesto como alternativa para disminuir las emisiones de metano (CH₄) y aumentar los niveles de ácido linoleico conjugado (ALC) en la leche y la carne, que está mediado por la producción a ácido transvacénico (ATV) en el rumen. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la adición de aceite de girasol en proporciones de 0%, 1% y 3% (con base en MS) a substratos de fermentación in vitro (técnica de producción de gas): pasto Kikuyo (Pennisetum clandestinum) o pasto Ryegrass (Lolium perenne), sobre la cinética de producción de gas, la producción de CH₄, la concentración de ácidos grasos volátiles (AGV), la producción de ALC y ATV y otros ácidos grasos de cadena larga (AGCL). La adición de aceite de girasol (1% y 3%) no disminuyó la producción de gas (A) ni la tasa de producción de gas (c); sin embargo, sí aumentó el tiempo de retardo en el inicio de la producción de gas (0,042, 0,425 y 0,564 h para control, 1% y 3%, respectivamente; P<0,001). La adición de aceites tampoco redujo la producción de CH4. No obstante, la adición de aceite incrementó ligeramente el porcentaje de ácido propiónico (22,0, 22,5 y 22,6% para control, 1% y 3%, respectivamente; P<0,05). La proporción de ácido linoleico conjugado (ALC) no varió como consecuencia de la adición de aceite, pero la proporción de ácido transvacénico (ATV) sí se incrementó significativamente en respuesta a la adición el aceite (13,4, 16% y 21,8% para control, 1% y 3%, respectivamente; P<0,01). La inclusión de aceite de girasol a niveles del 1 y 3% sobre la materia seca aumentó la producción de ATV a nivel ruminal sin afectar negativamente las variables que caracterizan la fermentación ruminal.

Palabras clave: ácido linoleico, fermentación ruminal, nutracéuticos, reducción de metano

In vitro effect of sunflower oil (Helianthus Annuus L.) on transvacenic acid and long chain fatty acid pattern in ruminal digesta

                ABSTRACT: The addition of vegetable oils rich in long chain fatty acids (LCFA) to ruminant diets has been proposed as an alternative to reduce methane (CH4) and increase levels of conjugated linoleic acid (CLA) in milk and meat, that is preceded by the production of transvacenic acid (TVA) in the rumen. The objective of this study was to evaluate the effect of the supplementation of sunflower oil in proportions of 0%, 1% and 3% (DM bases) to in vitro fermentation substrates (gas production technique): Pennisetum clandestinum or Lolium perenne, on the kinetics and total gas production, CH4 production, concentration of volatile fatty acids (VFA), production of CLA and TVA and the pattern of long chain fatty acids (LCFA). Addition of sunflower oil (1% and 3%) did not decrease gas production (A) or gas production rate (c); however, it increased the time delay to start fermentation (L, 0.042, 0.425 y 0.564 h for control, 1% y 3%, respectively; P<0.001). Oil addition also did not reduce production of CH4. Nevertheless, it slightly increased the percentage of propionic acid (22, 22.5 y 22.6% for control, 1% y 3%, respectively; P<0.05). The proportion of conjugated linoleic acid (CLA) did not change because of the supplementation of oil, but the proportion of transvacenic acid (TVA) increased significantly in response to the addition of oil (13.4, 16% y 21.8% for control, 1% y 3%, respectively; P<0.01). The inclusion of sunflower oil at levels of 1 and 3% of the dry matter increased ruminal production of TVA without affecting negatively the variables that characterize the ruminal fermentation.

Key words: linoleic acid, ruminal fermentation, nutraceuticals, reduction of methane

Introducción

En la actualidad se observa que los consumidores de alimentos de origen bovino muestran tendencia a substituir dichos alimentos por otros con menor cantidad de lípidos saturados y colesterol, y a considerar que esta fuente de lípidos conduce necesariamente a presentación de enfermedades cardiovasculares y a la tumorigénesis; sin embargo, un componente de este lípido, el ácido linoleico conjugado (ALC) ha mostrado actividad anticarcinogénica en ratas (Corl et al., 2001) y en humanos (Belury, 2002; Dilzer & Park, 2012). También es un buen agente antiarteriosclerótico, antiinflamatorio, antidiabético y potenciador del sistema inmune (Dilzer & Park, 2012) e inhibe la síntesis de ácidos grasos, reduciendo la acumulación de grasa corporal en individuos con sobrepeso (Weiss et al., 2004; McCrorie et al., 2011).

El ALC se origina en el rumen como resultado de la biohidrogenación incompleta del ácido linoleico y del ácido linolénico de origen alimentario (Kepler et al., 1966; Toral et al., 2016; Palmquist, 2007); aunque también puede sintetizarse endógenamente en la glándula mamaria a partir del ácido transvacénico (ATV) que también aparece en el rumen como producto de la biohidrogenación incompleta de los ácidos grasos C18 poliinsaturados (Corl et al., 2001; Gomez-Cortes et al., 2011; Prieto-Manrique et al., 2016b). Por lo tanto, la presencia del ALC en los alimentos de origen bovino depende de las condiciones de alimentación de los animales (Mele et al., 2006; Prieto-Manrique et al., 2016a) y está estrechamente relacionada con la composición en ácidos grasos de los alimentos ingeridos. Se considera que los suplementos lipídicos con altos contenidos de ácido linoleico y alfa-linolénico (como los procedentes de semillas de soya, algodón, girasol, lino, cártamo y colza) son los más indicados para aumentar el ALC en leche (Khanal & Dhiman, 2004).

Adicionalmente, se ha documentado que en los rumiantes el aumento en el consumo de dichos ácidos grasos es ambientalmente relevante debido a que pueden inducir la disminución en la producción de metano (CH₄) ruminal (Beauchemin et al., 2009; Jalc et al., 2007; Toprak, 2015) hasta en un 50% (Machmüller et al., 1998), y que la depresión en la producción de CH₄ es mayor cuando aumentan las instauraciones en los ácidos grasos C:18 (Cosgrove et al., 2008). El interés por reducir la emisión de metano está dado por su mayor potencia para generar calentamiento global (21 veces mayor que el CO₂) (IPCC, 2007) y porque constituye entre 50 a 80% de la huella de carbono de los alimentos provenientes de los rumiantes (Moss et al., 2000; Flachowsky & Kamphues, 2012); también porque éste constituye una pérdida de la energía consumida de entre 4 y 10% con extremos de 2 a 15% (Patra & Yu, 2013).

El objetivo del estudio fue determinar el efecto de la adición de aceite de girasol (Helianthus annuus L.) sobre la producción de ALC y de ATV, y de CH₄ en las condiciones de ambiente ruminal provocadas por pastos propios de trópico frío.

Materiales y Métodos

El trabajo se desarrolló usando la técnica de producción de gas (Elghandour et al., 2015; López et al., 2007; Theodorou et al., 1994).

Substrato de fermentación: se utilizaron como substratos de fermentación dos pastos de trópico frío: Kikuyo (Pennisetum clandestinum) y Ryegrass (Lolium perenne); de cada uno de ellos se recolectaron tres muestras independientes (500 g), en estado de prefloración y usando un método de muestreo que imitaba en la altura el patrón de consumo exhibido por los animales en los lotes aledaños recién pastoreados.

La mitad de cada muestra (250 g) de pasto fue picada (5 cm), congelada (-26°C), liofilizada, molida (1 mm) y usada como substrato de fermentación; la otra porción (250 g) fue usada para determinar materia seca (MS) mediante secado en horno (marca MRC de la serie DNI-50) a 60°C con pesajes cada 24 horas hasta obtener peso constante y luego fue sometido al análisis bromatológico mediante las técnicas analíticas convencionales de la AOAC (AOAC, 1999) (MS método ID 934.01, proteína bruta método ID 984.13 y fibra detergente neutro (Van Soest et al., 1991).

Tratamientos: los tratamientos estuvieron determinados por el forraje y la proporción de aceite de girasol: 1% y 3% de la MS o sin adición, así:

1. Kikuyo (Pennisetum clandestinum) sin aceite

2. Kikuyo (Pennisetum clandestinum) con 1% de aceite de girasol

3. Kikuyo (Pennisetum clandestinum) con 3% de aceite de girasol

4. Ryegrass (Lollium perenne) sin aceite

5. Ryegrass (Lollium perenne) con 1% de aceite de girasol

6. Ryegrass (Lollium perenne) con 3% de aceite de girasol

El aceite de girasol comercial se mezcló con los forrajes 24 h antes del inicio de la fermentación. Luego se puso el substrato de fermentación (0,5 g de MS) dentro de botellas (FIC-5 de 100 ml) previamente rotuladas, que fueron almacenadas a -4ºC hasta iniciar la inoculación. Las botellas se prepararon por cuadruplicado: dos de estas botellas se incubaron por 144 horas para determinar la cinética de fermentación, las otras dos botellas se incubaron por espacio de 24 horas para determinar el perfil de ácidos grasos de cadena larga (AGCL) y los ácidos grasos volátiles (AGV).

Diseño experimental y análisis estadístico: El diseño experimental utilizado fue el completamente al azar con arreglo factorial 2 x 3 (dos pastos y tres niveles de adición de aceite: 0, 1 y 3% de la MS).

El modelo de análisis estadístico fue el siguiente:

yijk = µ + αi + βj + αβ(ij) + εijk,

donde yijk es cada observación individual, µ es la media, αi es el efecto del factor pasto (Kikuyo o Ryegrass), βj es el efecto del nivel de inclusión de aceite, αβ(ij) es la interacción entre ambos factores y εijk es la varianza o error residual.

Fuente del inóculo de fermentación: la fuente del inóculo de fermentación (líquido ruminal) se obtuvo de dos bovinos cebú provistos de una cánula ruminal (Preston, 1995) y pastoreando una pradera de Kikuyo y Ryegrass (75% y 25%), solo se suplementó con sal mineralizada. El inóculo se obtuvo en horas de la mañana (rumen lleno) mediante la extracción manual del material pastoso presente en la porción ventral caudal y ventral craneal de la cavidad ruminal, dicho material se filtró usando gasa aséptica y se recogió el líquido resultante en recipientes isotérmicos de 2 L para su trasladado al laboratorio.

En laboratorio, el líquido ruminal se filtró una vez más, se dispuso en vasos de precipitado (1 L) y se mantuvo a 39°C y gaseado con CO₂ hasta el momento de la inoculación.

Medio de cultivo: la preparación del medio de cultivo se hizo utilizando una mezcla de diluciones de macrominerales y microminerales, dilución buffer, dilución reductora y resazurina en un medio anaerobio conseguido mediante la saturación de la mezcla con CO2 (Menke & Steingass, 1988).

La dilución de macrominerales se preparó con 4,2 g de fosfato de sodio anhidro (Na2HPO₄- Lab. CARLO ERBA), 4,6 g de fosfato de potasio anhidro (KH₂PO₄ – Lab. CARLO ERBA) y 0,4 g de sulfato de magnesio (MgSO₄ 7H₂O – Lab. CARLO ERBA) en 741,1 ml de agua destilada. La dilución de microminerales estuvo compuesta por 0,049 g de cloruro de calcio (CaCl₂ 2H₂O – Lab. CARLO ERBA), 0,037 g de cloruro de manganeso (MnCl₂ 2H₂O – Lab. MERCK), 0,004 g de cloruro de cobalto (CoCl₂ 6H₂O – Lab. SCHARLAU) y 0,030 g de cloruro de hierro (FeCl3 6H2O – Lab. MERCK) en 3,7 ml de agua destilada.

La solución buffer fue preparada a partir de 0,004 g de carbonato de amonio ((NH₄) HCO₃ – Lab. CARLO ERBA), y 0,218 g de bicarbonato de sodio (NaHCO₃ – Lab. CARLO ERBA) en 741 ml de agua destilada. La resazurina se mezcló a razón de 0,004 g (C1₂H₆NNaO₄ – Lab. PANREAC) con 3,7 ml de agua destilada.

Finalmente se elaboró la dilución reductora, compuesta de 0,926 g de hidrocloruro de cisteína (C₃H₈CINO₂S*H₂O – Lab. MERCK), 5,929 ml de hidróxido de sodio (1N) (NaOH – Lab. CARLO ERBA) y 0,926 g de sulfuro de sodio (Na₂S₉H₂O- Lab. CARLO ERBA) en 148,2 ml de agua destilada. Para su preparación se usó una botella de vidrio de 5 L puesta sobre una placa de calentamiento a 39°C con agitación magnética (WISD – MSH-20D) y sometida a gaseado con CO₂.

Luego de tener la solución reductora homogenizada y a 39°C, se adicionaron los macrominerales, microminerales, resazurina y dilución buffer; y se mantuvo en la placa de calentamiento con agitación y gaseado con CO2 hasta que el medio de cultivo tomó un color rosado brillante que indica su saturación con el gas (aprox. 2 h).

Inoculación: poco antes de la incubación los frascos con substrato se precalentaron a 39°C usando la incubadora. Luego mediante el uso de una jeringa a cada frasco se le adicionó 40 ml de medio de cultivo y 10 ml de líquido ruminal, se gaseó con CO₂ y luego se selló con el tapón de caucho y el agrafe de aluminio. Después se picharon las botellas (aguja calibre 20 de 1 pulgada), para equilibrar las presiones interna y externa, se agitaron con suavidad y se ubicaron en bandejas metálicas dentro de la incubadora (39°C).

Muestreos: como se mencionó, dos de las botellas preparadas por cuadruplicado se incubaron por 144 horas, a éstas se les realizó un seguimiento de la producción de gas y de la presión (PSI) a las 3, 6, 9, 12, 16, 20, 24, 29, 34, 44, 56, 68, 83, 98, 120 y 144 horas post incubación. En cada ocasión se registró la hora de inicio y de finalización de la medición. Para la medición de presión se usó un equipo DELTA -2304-0, equipado con una sonda de presión relativa DTP-704-2BGI, que se acopló a una llave de tres vías a la cual también se acoplaron una aguja (referencia 20G de 1 pulgada), para pinchar a través de los tapones de los frascos y obtener la lectura de la presión, y una jeringa de (20 ml) de para extraer el gas y determinar su volumen. El gas obtenido en cada lectura se fue depositando dentro de bolsas herméticas hasta la lectura de 48 h, momento en que se tomó una muestra de gas (12 ml) y se depositó en tubos de 10 ml con vacío (VACUETTE) hasta la realización del análisis de CH₄. Luego de obtener las lecturas de presión y volumen de gas, las botellas se agitaron y luego se regresaron a la incubadora hasta la siguiente lectura.

Con la segunda pareja de botellas preparadas por cuadruplicado se siguió este mismo procedimiento para la lectura de presión y obtención de gas, pero solo durante las primeras 24 h de incubación. En ese momento las botellas fueron destapadas para obtener una muestra de su contenido (40 ml), que se depositó en tubos FALCON (marca Fisher Brand) de 50 ml, donde se mantuvo hasta la realización del análisis de ácidos grasos de cadena larga (AGCL, incluidos ALC y ATV). También se obtuvo una muestra de 3 ml de contenido de cada botella que se depositó en tubos de ensayo de 6 ml (VACUETTE) y se usó para el análisis de ácidos grasos volátiles (AGV). Tanto las muestras para análisis de AGCL como las muestras para AGV se conservaron a -20°C; las muestras de gas se conservaron a temperatura ambiente.

Determinación de la cinética de producción de gas: se hizo a partir de los datos de producción acumulada de gas previa corrección por blancos y tiempo de incubación, los datos se ajustaron (individualmente para cada botella) al modelo exponencial:

G = A (1-e^{-c (t-L)})

donde:

“G” es la producción acumulada de gas (ml)

“A” es la producción de gas a partir de la fermentación (ml)

“c” es la tasa de producción de gas

“L” (Lag) es el tiempo en horas antes de iniciar la producción de gas.

Para el ajuste de las curvas de producción de gas se utilizó el programa SAS.

Determinación de metano: en las muestras de gas se determinó la concentración de CH₄ mediante cromatografía de gases, para ello se usaron una columna STABILWAX-DA con límites de temperatura: 40 a 240/250°C longitud: 30 m ID: 0,53 mm df (µm): 1.00 µm, marca RESTEK; y un detector de ionización de llama FID Marca Agilent HP modelo 3890, el gas de arrastre (helio) tuvo un flujo de 24 ml/min. El contenido de CH₄ se determinó mediante calibración externa, usando una mezcla de gases certificada. Las pruebas se desarrollaron usando un equipo de cromatografía de gases-masas marca Shimadzu GC Modelo 2010, con un inyector Shimadzu AOC – 20i y un espectrómetro Shimadzu GCMSQP2010.

Determinación de ácidos grasos de cadena larga: para el análisis de ácidos grasos de cadena larga del líquido ruminal, se llevaron a cabo los siguientes procedimientos:

1. Extracción: luego de liofilizar 40 ml de la muestra de líquido ruminal se tomaron  500 mg, se sometieron a extracción utilizando cloroformo y metanol (2:1) (Bligh & Dyer, 1959) y se obtuvieron los ácidos grasos utilizando un rotavapor.

2. Derivatización: la volatilización de los ácidos grasos (formación de su metiléster), necesaria para su análisis mediante cromatografía de gases, se hizo utilizando trifluoro de boro en metanol (ácido de Lewis) (Christie, 1990).

3. Cromatografía de gases: el análisis de AGCL se realizó por cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas, empleando una columna CP-Sil 88 de 100 m. La identificación de los AGCL se hizo utilizando el estándar FAME mix 37 de Supelco y los estándares en forma ácida de ALC y ATV (Gomez-Cortes et al., 2008).

Determinación de ácidos grasos volátiles (AGV): para hacer la determinación de AGV (acético, propiónico, butírico), se empleó un total de 0,8 ml de la muestra de líquido ruminal dispuesta para ello; se preparó para un análisis de cromatografía de gases, mediante la adición de 0,5 ml de una solución con 20 g/L de ácido metafosfórico y 4 g/L de ácido crotónico (usado como estándar interno) en ácido clorhídrico 0,5 N. Adicionalmente, se usó un estándar externo con los ácidos: acético, propiónico, butírico, isobutírico, pentanoico, isopentanoico y hexanoico, este se usó como patrón externo con el cual se estableció la curva de calibración de cada AGV. El análisis se hizo usando cromatografía de gases con detector FID con una columna semicapilar, TR-FFAP, 30 m × 0,53 mm × 1 m (Supelco, USA) (García-González et al., 2008).

Resultados y Discusión

Contenido de PB y FDN en los pastos: el pasto Kikuyo presentó niveles de proteína bruta (PB) de 19,4% y de fibra detergente neutra (FDN) de 55%, correspondiéndose con la literatura, donde se registran valores de PB de 15,4% a 27,1% y de FDN de 51,7% a 66,9% (Correa et al., 2009). El Ryegrass tuvo PB de 19,7% y FDN de 49,7%, valores ligeramente superiores a los presentados por Estrada (2002), quien registra valores de PB y FDN de 16,9% y 45,7%, respectivamente (Tabla 1).

Cinética de fermentación: Los parámetros de la cinética de producción de gas se presentan en la Tabla 2. En el caso de los pastos, se observaron diferencias significativas (P<0,001) para todas las variables: producción máxima de gas (A), tasa de fermentación (c) y tiempo de retardo (L). El pasto Kikuyo fue el forraje de mayor producción acumulada de gas (A). Una elevada producción de gas está asociada principalmente a un alto contenido de proteína bruta, un moderado contenido de FDN (inferior al 60%) y una baja proporción de lignina (Sánchez et al., 2005) (Li & Meng, 2006). Sin embargo, el Kikuyo tuvo menor tasa de fermentación (c) lo cual puede estar asociado a su mayor contenido de FDN, y a una correspondiente y eventual menor proporción de carbohidratos no estructurales (CNE) de fácil fermentación (Sánchez, Arreaza & Abadía, 2005); se ha registrado que el pasto Kikuyo contiene 13,4% de CNE, que frente a 22% de pastos como el Brachiaria decumbens, le hacen un sustrato de más lenta tasa de fermentación (Correa, Pabón & Carulla, 2009). Contrario a lo esperado dada su calidad, con un contenido de FDN inferior al pasto Kikuyo, el pasto Ryegrass produjo menos gas. Sin embargo, su tasa de fermentación fue notablemente mayor (0,057 vs 0,038) y tuvo menor tiempo de demora antes del inicio de la degradación. Lo que podría indicar que en esta pastura la colonización bacteriana del substrato es más eficiente.

Respecto a la adición de aceite de girasol, no se observaron diferencias entre los tres niveles de inclusión (0%, 1% y 3%) en cuanto a la variable de producción de gas (A), es decir que la adición de aceite no afectó negativamente la fermentación. Lo cual corresponde con el hecho que el efecto negativo de las grasas sobre la fermentación depende del tipo de grasa y con niveles de grasa superiores al 6% MS de dieta (Broudiscou et al., 1994). Hervás et al. (2001), tampoco observaron in vitro efecto negativo de bajos niveles de suplementación lipídica (1 y 2%) e incluso observaron aumento con el 2% de adición de aceite. Por otro lado, la adición de aceite sí alteró (P<0,05) la tasa de producción de gas(c): fue mayor con el 1% de aceite de girasol, seguido por el de 3% de aceite y menor en el control sin aceite; Hervás et al. (2001) también observaron alteración de la tasa de producción de gas debido a la adición de aceite (34,5 ml/h, 30,6 ml/h y 40,3 ml/h con niveles de adición de 0,150 y 300 mililitros de grasa en 14 gramos de pasto). Al mismo tiempo se observó un aumento significativo (P<0,001) en el tiempo de demora para el inicio de la producción de gas: la adición de aceite hizo que la demora pasara de 0,04 h a 0,42 h y 0,56 h con la adición de aceite al 1 y 3%, respectivamente, efecto que también ha sido registrado con anterioridad (Arenas et al., 2010; Patra & Yu, 2013).

Producción de metano (CH₄): la producción total y el porcentaje de CH₄ en relación al gas producido a 24 y 48 horas de fermentación in vitro se muestran en la Tabla 3. Solo se observaron diferencias significativas (P<0,01) en la producción y en el porcentaje de CH₄ a las 24 h postincubación. En este tiempo, el pasto Ryegrass produjo mayor cantidad de metano (27,2 ml/g MS) que el pasto Kikuyo, pero ambos pastos tuvieron igual concentración de CH₄; por lo tanto, la mayor producción de metano del pasto Ryegrass a las 24 horas de incubación estuvo determinada por su considerablemente mayor tasa de producción gas que la del pasto Kikuyo, que determina a su vez una mayor producción de gas total a las 24 horas de incubación. Sin embargo, se ha estimado que las gramíneas C4 (Kikuyo) producen más metano (hasta 14,3%) por unidad de energía digestible que las especies de clase C3 (Ryegrass) y esto se atribuye a una mayor proporción de celulosa y lignina en las primeras (Vargas et al., 2012).

Por otra parte y contrario a lo esperado, la adición de niveles del 1 y 3% de aceite de girasol incrementó ligeramente la producción (22,5, 27,1 y 25,4 ml/g MS para 0% 1% y 3% de aceite, respectivamente) y la concentración de CH4 (11, 12,8 y 12,5% para 0% 1% y 3% de aceite, respectivamente). La adición de lípidos puede reducir la emisión deCH4 ruminal, disminuyendo: la cantidad de materia orgánica fermentada en el rumen, la actividad de las bacterias metanogénicas o el número de protozoos (Cieslak et al., 2013; Patra & Yu, 2013); y a través del uso de hidrógeno durante el proceso de biohidrogenación (Johnson & Johnson, 1995), pudiendo alcanzar hasta un 50% de reducción (Machmüller et al., 1998). Efectivamente, contrario a lo encontrado en este trabajo se han registrado reducciones substanciales en la producción de CH4 a través de la suplementación de aceites, especialmente aceites ricos en ácidos grasos de cadena media (≤C:14) y de cadena larga (>C:14) (Fievez et al., 2003; Jordan et al., 2006). La suplementación con ácidos grasos de cadena larga (C:18) ha generado efectos antimetanogénicos (Jalc et al., 2007; Beauchemin et al., 2009). Sin embargo, Cosgrove et al. (2008) encontraron que la infusión de aceites al rumen en concentraciones inferiores al 5% no afectó la producción de CH4. Incluso con niveles de hasta 10% de suplementación de aceite de girasol en la dieta, solo se ha observado una ligera disminución en la producción de CH4 (Soder et al., 2013).

En términos generales, el porcentaje de CH₄ a las 48 h es 1,8 veces mayor que a las 24 h de incubación; según Abrego (2012) en los sistemas de cultivo cerrado siempre hay un nutriente esencial que se agota a través del tiempo y entonces se altera la fermentación y acumulación de los productos de desecho; tras la hidrólisis de los polímeros del sustrato las bacterias utilizan casi todo el hidrógeno en la producción de CH₄, lo que indica dominio de las bacterias metanogénicas en el ecosistema ruminal (Chaucheyras-Durand et al., 2010).

Ácidos grasos volátiles (AGV): la concentración de los ácidos grasos volátiles se presenta en la Tabla 4. Respecto al nivel de adición de aceite, no se observaron diferencias en las concentraciones (mg/L) de AGV; sin embargo, se detectaron ligeras diferencias en la proporción de ácido propiónico entre los tratamiento con y sin aceite. Otros trabajos han mostrado que la utilización de diversos aceites (coco, girasol, pescado y almendras) no ha afectado las proporciones de AGV, aunque sí es posible ver cambios en la relación acético/propiónico (Panyakaew et al., 2013).

Respecto a la pastura, se encontró que el Kikuyo genera una proporción de acético ligeramente mayor (66,1% vs 65,1%), lo cual corresponde con un mayor contenido de FDN (Correa, Pabón & Carulla, 2009); en contraste, el Ryegrass produjo un nivel superior de butírico (12,6% vs 11,4%), efecto que también fue observado por Hervás et al. (2001). El aumento en la producción de CH4 está generalmente acompañado de un aumento en la relación acético-propiónico (McAllister & Newbold, 2008; Lila et al., 2005; Russell, 1998); en el presente estudio aunque la producción de CH₄ a las 24 h fue diferente entre las pasturas, la relación acético/propiónico fue similar.

Ácidos grasos de cadena larga (AGCL): la proporción de ácidos grasos de cadena larga en la digesta (postincubación) se muestra en la Tabla 5. La inclusión de niveles cada vez mayores de aceite de girasol generó un aumento significativo (P<0,01) en la proporción ATV en la digesta. Con una inclusión de 3% de aceite de girasol el ATV alcanzó una proporción de 21,8%; incluso la adición de 1% de aceite de girasol aumentó la proporción de ATV, pero en menor medida (16%, vs 13,45 en el control), lo que corresponde con el efecto normalmente esperado (Khanal & Dhiman, 2004; Jayanegara et al., 2012). No se registraron efectos de la adición de aceite sobre la concentración de ALC; sin embargo, el notorio efecto observado sobre la proporción de ATV que se presentó como consecuencia de la adición de aceite y el hecho que gran parte del isómero ALC presente en la leche es sintetizado a partir del ATV formado en el rumen (Bauman et al., 2000), permite pensar que la metodología empleada es apropiada para evaluar el potencial de diferentes fuentes y niveles de suplementación lipídica sobre la producción de ATV a nivel ruminal, en perspectiva de mejorar los niveles de ALC en la carne y la leche de los rumiantes, como se ha observado en estudios in vivo (AbuGhazaleh (2008).

La adición de aceite de girasol también alteró la proporción de los ácidos: palmítico (P<0,05), oleico (P<0,001) y linolénico (P<0,01): aumentó la proporción relativa del ácido oleico y al mismo tiempo disminuyó la proporción de los ácidos palmítico, linoleico y linolénico. En relación con las pasturas, no se observaron diferencias en las proporciones de ATV o ALC, ni en los ácidos palmítico, esteárico, oleico, linoleico y linolénico.

Conclusiones

La inclusión de aceite de girasol en el sustrato de fermentación (pasturas de trópico frío) aumentó notoria y significativamente la proporción relativa de ATV, pero no afectó la de ALC. El efecto sobre el ATV fue mayor con la adición de 3% de aceite. Excepto un leve aumento en el tiempo de inicio de la producción gas, la adición de aceite no tuvo un efecto negativo sobre la fermentación: tasa y producción de gas ni sobre la proporción de AGV. La adición de aceites también aumentó la proporción de ácido oleico, pero disminuyó las proporciones de los ácidos palmítico, linoleico y linolénico. La tasa de producción de gas fue mayor en el pasto Ryegrass que en el pasto Kikuyo, pero la producción de gas total fue mayor en el último.

Referencias bibliográficas

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Cómo citar: Vélez-Ruiz, J.P.; Tequin-Ocampo, E.B.; Vargas-Sánchez, J.E. Efecto in vitro del aceite de girasol (Helianthus annuus L.) sobre ácido transvacénico y patrón de ácidos grasos de cadena larga en la digesta ruminal. Revista Veterinaria y Zootecnia, v. 11, n. 1, p. XX-XX. DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.4

Estructura genética de una población de bovinos Holstein en el departamento de Antioquia, usando polimorfismos del gen del factor de crecimiento insulínico tipo 2 (IGF2a)¹

ARTÍCULO DE

INVESTIGACIÓN

Melissa García-Valencia¹; Albeiro López-Herrera¹, ², Julián Echeverri-Zuluaga¹, ²

¹Grupo BIOGEM, Universidad Nacional de Colombia sede Medellín.

²Profesor Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, Facultad de Ciencias Agrarias, Departamento de Producción Animal, Grupo BIOGEM.

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Recibido: 23 de Agosto de 2016; aprobado 21 de Abril de 2017, Actualizado: 13 de Junio de 2017

DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.2

RESUMEN

Desde los inicios de la tecnificación del campo, el objetivo de la producción pecuaria ha sido el perfeccionamiento de los sistemas por medio de la optimización de los recursos para alcanzar alto nivel productivo. No todos los componentes biológicos de dichos sistemas responden de igual manera a los nutrientes ofrecidos, esto en gran parte debido a su componente genético. Como respuesta a esta situación ha surgido una herramienta de gran utilidad que se podría implementar y aplicar al manejo diario de los sistemas de producción lechera del país. Esta herramienta es el mejoramiento genético por medio de la manipulación molecular o selección asistida por marcadores moleculares (MAS). El objetivo de esta investigación fue determinar la estructura genética de una población Holstein de Antioquia usando el polimorfismo 292 C>T del gen factor del crecimiento insulínico tipo 2 (IGF2a). Una población de 1054 animales de la raza Holstein, distribuidos en 6 subpoblaciones de Antioquia fue evaluada, la genotipificación se llevó a cabo utilizando la técnica PCR-RFLP. Para determinar los estadísticos F de Wright, el equilibrio de Hardy-Weinberg (HW) y las distancias de Nei se utilizaron los programas Genalex 6 y Arlequin 3.5. Las frecuencias alélicas para el polimorfismo 292 C>T de IGF2a fueron para T 0,405 y para C 0,595. La población total se encontró en equilibrio de Hardy-Weinberg, sin embargo, la subpoblación de El Retiro no mostró equilibrio HW. La estructura genética de la población mostró baja diferenciación entre todas las subpoblaciones estudiadas, donde el FST fue 0,002. El nivel de Fit fue de 0,263 y el de Fis de 0,261, ubicándose en los rangos bajos descritos por Wright.

Palabras clave: estadísticos F de Wright, PCR-RFLP, SNPs

Genetic structure of a Holstein population in Antioquia, Colombia, using gene polymorphisms of insulin-like growth factor type 2 (IGF2a)

ABSTRACT

Since the beginning of the field technological development, the livestock production target has been the improvement of the systems through resources optimization to achieve high production levels. Not all of the biological components of such systems, respond the same way to offered nutrients, it is due largely to its genetic component. In response to this situation has emerged an useful tool that could be implemented and applied to daily management of milk production systems in the country. This tool is the genetic improvement through molecular manipulation or molecular assisted selection (MAS) markers. This research target was to determine the genetic structure of a Holstein population in Antioquia by the use of polymorphism 292 C>T from the factor gene of insulin-like growth type 2 (IGF2a). A population of 1054 animals of the Holstein breed, distributed in 6 subpopulations was evaluated in Antioquia. Genotyping was performed using PCR-RFLP technique. The Genalex6 and Arlequin 3.5 software were used to determine the statistical F Wright, the Hardy-Weinberg equilibrium and Nei distances. Allele frequencies for the 292 polymorphism C>T of IGF2a were T (0.405) and C (0.595). The total population was in Hardy – Weinberg balance, however El Retiro subpopulation was unbalanced. The genetic structure of the population showed low differentiation between all studied subpopulations, where the FST was 0.002. In addition, there were found levels of 0.263 Fit and levels of 0.261 Fis rated in the lower ranges described by Wright.

Key words: Wright’s F-statistics, PCR-RFLP, SNPs

Introducción

En Colombia anualmente se producen alrededor de 6717 millones de litros de leche al año, es decir, cerca de 18,4 millones de litros diarios, en dos sistemas de producción de leche, especializada y doble propósito (Federación Colombiana de Ganaderos FEDEGAN, 2015). Los bovinos con los que se cuentan en la actualidad, son el resultado de años de domesticación, en un esfuerzo de productores y mejoradores para lograr animales con características que puedan satisfacer las necesidades de la alimentación humana (López et al., 2011).

Desde tiempos atrás, el sector ganadero ha sido un sector de gran impacto económico, que con el tiempo y con el objetivo de lograr parámetros de cantidad, calidad y sanidad de los productos de origen pecuario, el zootecnista ha hecho del mejoramiento genético cuantitativo una herramienta valiosa, hasta obtener animales con alta producción y calidad, basados en estudios que tienen en cuenta el fenotipo y el medio ambiente en el que se encuentra el animal (Barrientos et al., 2011).

La genética de poblaciones explora los niveles de variación genética dentro y entre las poblaciones que forman a las especies y explica sus patrones en términos de fuerzas evolutivas, además la estructura genética está dada por las diferencias en las frecuencias alélicas de las subpoblaciones que lo conforman, las frecuencias para un gen se pueden ver afectadas por diferentes fuerzas evolutivas como lo son mutación, deriva genética y selección natural, las cuales pueden aumentar la diferenciación genética de las poblaciones. Y lo que es el flujo genético o la migración están encargadas de mantener la homogeneidad genética entre las poblaciones (Eguiarte et al., 2013).

El gen IGF2a (factor del crecimiento insulínico tipo 2) codifica para un factor de crecimiento similar a insulina tipo 2, siendo este expresado en varios tejidos durante el desarrollo de los mamíferos (Hitchins & Moore, 2002). La proteína IGF2, también es conocida como somatomedina A, es un polipéptido que presenta un grado de homología alto con la secuencia de la insulina, desempeña un papel primordial en el crecimiento y desarrollo de los mamíferos, influenciando la división celular, diferenciación, desarrollo de la placenta y una posible regulación metabólica (O’Dell et al., 1997). En los bovinos el gen IGF2a está localizado en el cromosoma 29 (Schmutz et al., 1996; Goodall & Schmutz, 2003), consta de 10 exones, la región codificadora se encuentra en los exones 8, 9 y parcialmente en el exón 10 (Ohlsen et al., 1994; Goodall y Schmutz, 2007).

El objetivo de esta investigación fue determinar la estructura y variabilidad genética de una población de vacas Holstein en Antioquia, Colombia, usando el polimorfismo 292 C>T del gen del factor del crecimiento insulínico tipo 2 (IGF2a).

Materiales y Métodos

Animales y toma de muestras

El estudio se realizó con 1054 animales de raza Holstein, distribuidos en 14 hatos lecheros, ubicados en 6 municipios del departamento de Antioquia: Bello, Belmira, La Unión, Medellín, El Retiro y San Pedro de los Milagros.

Toma de muestra

Para la toma de las muestras de sangre se utilizaron tubos al vacío estériles BD Vacutainer® (Becton, Dickson & Co.), con anticoagulante EDTA (K2EDTA, 1.8 g/ml). con agujas numero 18 (BD Vacutainer®), por duplicado. La muestra de sangre se tomó por punción de la vena coccígea media. Se extrajeron 8ml de sangre en dos tubos Vacutainer (4ml cada tubo), los tubos fueron homogeneizados por inversión, rotulados para su identificación y refrigerados con gel refrigerante durante el transporte hasta el Laboratorio de Ciencias Básicas Animales de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, para su respectivo análisis.

Extracción de ADN

El total de la sangre se depositó en un solo tubo, de cada muestra de sangre se extrajo ADN por medio de la técnica “precipitación salina” (Miller et al., 1988). La sangre se centrifugó a 3100 RPM durante 10 minutos, se descartó el sobrenadante conservando el paquete de células en el fondo del tubo; se realizaron lavados por centrifugación usando un buffer de lisis I (10mM Tris HCL pH 7,6, 320 mM de sucrosa, 5 mM MgCI2-6G2O, 1% Tritón X-100), en cada lavado se eliminó el sobrenadante sin perturbar el paquete celular, hasta obtener un botón blanco y sobrenadante incoloro, este paquete de células se resuspendió en 5 ml de buffer de lisis II (10 mM Tris HCL, pH 8.2, 400 mM de NaCl, 2mM de Na2EDTA, proteinasa K (2mg/ml) y 200 ul de SDS). Después de la digestión se adicionó 1.5 ml de solución NaCl saturada, se mezcló por medio de Vortex suave y luego se centrifugó 10 minutos a 2500 rpm en centrifuga refrigerada, se colectó el sobrenadante en un tubo de 15 ml, donde se agregó etanol al 100% a -20ºC, se mezcló suavemente el tubo por inversión hasta que se logró observar la madeja de ADN. La madeja fue resuspendida en etanol al 70% y se centrifugó durante 2 minutos a 2500 rpm en centrifuga refrigerada, se descartó el sobrenadante conservando el ADN en el fondo del tubo; se dejó secar el tubo invertido sobre una toalla de papel y finalmente se resuspendió el ADN en 500 ul de buffer TE 1X pH 8.0 (Tris HCl 1 M y EDTA 0.5M) y se almacenó a 4ºC hasta el momento del análisis (Sambrook y Russell 2001). La cantidad y calidad del ADN extraído se evaluó en gel de agarosa al 0,8%, para la visualización del ADN se utilizó EZ Visión como intercalante y se observó en transiluminador BIO-RAD XR®. La pureza del ADN genómico se determinó en Nanodrop® mediante un análisis de absorbancia en dos longitudes de onda 260/280 solo ADN genómico con una pureza ideal entre 1,8-2,0.

Determinación de las variantes alélicas del gen IGF2A

La genotipificación del sitio 292C>T se llevó a cabo usando reacción en cadena de la polimerasa-polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (PCR-RFLP), con una modificación al método de Goodall & Schmutz (2003), sugerida por Zwierzchowski et al., (2010). Un fragmento de 184 pb, desde el nucleótido 21 al 204 del exón 2 del gen IGF2a bovino (GenBank, Acc. Nº. AY237543), fue amplificado con los oligonucleótidos: IGF2aF: 5`-TTGCCTCCCAGTCAAGCCTG-3`, IGF2aR: 5`-GCTGTGTTGTCTCTGAAGCT-3`

El volumen final de la mezcla para PCR fue de 25 μL, que contenía buffer para PCR a 1X, 15mM de MgCl2, 20mM de dNTP`s, 10mM de oligonucleótidos, 0.8 unidades de Taq polimerasa (Invitrogen®), 50 a 100 ng/μL de ADN genómico, para completar el volumen se usó agua estéril libre de nucleasas.

La PCR se realizó en un termociclador Biometra®, las condiciones de la PCR fueron: desnaturalización inicial 95°C por 5 minutos y luego por 35 ciclos de 1 minuto a 94ºC, 64ºC por 1 minuto, y 72ºC por 1 minuto y una amplificación final de 72°C por 10 minutos. El producto de PCR se visualizó en un gel de agarosa al 2% con EZ visión como intercalante; La caracterización del polimorfismo por RFLP fue realizada sometiendo al fragmento de 184 pb a digestión con 5 unidades de la endonucleasa de restricción BsrI (New England BioLabs, USA), incubada a 65ºC por 3 horas. El producto de la digestión fue visualizado en un gel de agarosa al 3% (GIBCO-BRL, England) con EZ Visión como intercalante. El patrón de restricción obtenido con la enzima BsrI del producto de PCR resulto en tres fragmentos para un animal homocigótico TT 118, 58 y 8 pb; homocigótico CC 184 pb y los animales heterocigóticos CT se obtuvieron los fragmentos de 176, 118, 58 y 8pb.

Análisis estadístico

Frecuencias alélicas y genotípicas

La frecuencia de los alelos se estimó determinando la proporción de cada forma del gen entre el número de copias totales de la población en estudio. Se identificaron los homocigóticos (dos copias del mismo alelo) y los heterocigotos (una copia de cada alelo) y se calculó la frecuencia F de cada alelo contando los homocigotos y añadiendo la mitad de los heterocigotos, con el método descrito por Hartl (2000).

Frecuencia total (p) del alelo C en la población es:

P= Fa/a+Fa/b

Frecuencia total (q) del alelo T en la población es:

Q= Fb/b+Fa/b

Dónde:

F a/a = homocigótico para CC

F a/b= heterocigótico para CT

F b/b= homocigótico para TT

Para determinar las frecuencias alélicas y fenotípicas se usó el complemento estadístico GenAlex6 (Peakall y Smouse, 2006).

Diversidad genética

La diversidad genética se determinó a través de la heterocigosidad observada (Ho) y la heterocigosidad esperada (He), dentro de las poblaciones y en la población total, utilizando el programa Arlequín v 3,5 (Excoffier et al., 2005).

Estructura genética.

Se determinó el equilibrio de Hardy-Weinberg a través del programa Arlequin 3.5 (Excoffier et al., 2005), con base en las frecuencias alélicas y en la diversidad genética encontrada; en el mismo programa se calcularon los parámetros de estructura poblacional que utilizando el método propuesto por Wright (1989), donde estima el coeficiente de endogamia de una población a partir de subpoblaciones que la conforman. Calculando así el parámetro FIT= HT-Hi/HT, que corresponde a la endogamia total, el parámetro FIS= HS-HI/HS que mide la subdivisión intra poblacional y el FST=FIT-FIS/1-FIS que mide la subdivisión poblacional (Wright 1989); donde HT se refiere a la heterocigosidad esperada en la población total, HI es la heterocigosidad promedio observada en un grupo de poblaciones y HS es la heterocigosidad promedio esperada de cada población. Los cálculos fueron realizados mediante el software Arlequin 3.5 (Excoffier ET AL. 2005), utilizando para ello el análisis de varianza molecular (AMOVA) que permite analizar la variación entre y dentro de poblaciones, con su significancia estadística.

Resultados

Determinación de las frecuencias alélicas y genotípicas

Los fragmentos generados para el polimorfismo 292 C>T del gen del factor de crecimiento insulínico tipo 2 IGF2a que corresponden a un tamaño de 184pb fueron amplificados exitosamente en las 1054 muestras de ADN. La digestión con la enzima de restricción BsrI. permitió caracterizar los genotipos CC, CT y TT, de acuerdo con los tamaños de los fragmentos generados en el total de los individuos analizados. Las frecuencias de los alelos C y T en la población fueron 0,595 y 0,405 respectivamente; la frecuencia de los genotipos CC, CT y TT fue 0,42, 0,35 y 0,23 respectivamente. Las frecuencias alélicas por municipio y la total se presentan en la (tabla 1).

Diversidad genética

Según las diferencias que se encontraron entre la heterocigosidad observada (Ho) y la heterocigosidad esperada (He), el polimorfismo 292 C>T no se encuentra en equilibrio de Hardy- Weinberg (HWE) en la mayoría de las subpoblaciones, sin embargo, en la subpoblación de El Retiro el polimorfismo 292 C>T presentó equilibrio (p>0,05). Esto puede ser el resultado de los procesos de selección que se han realizado sobre esta raza y puede asociarse a alguna característica de importancia económica.

La heterocigosidad observada y esperada tuvo una variacion de 0,320 a 0,423 y de 0,468 a 0,495 respectivamente.

Estructura genética de las poblaciones

Los estadísticos de Fis, Fit y Fst para la población global fueron 0,261, 0,263 y 0,002 respectivamente, sin diferencias significativas (p<0,05) entre las subpoblaciones.

El parámetro Fis que en la población global fue de 0,261 describe la distribución de los genotipos encontrados en las subpoblaciones, lo que indica que el valor encontrado se encuentra en las proporciones esperadas cuando los apareamientos son estrictamente al azar, además donde se observó la presencia de homocigosis.

El valor de Fit presentó un valor de 0,263, con tendencia hacia la endogamia; sin embargo, los valores de Fis no fueron significativos (p>0,05), que no permiten ser categóricos al expresar esta tendencia en la población total de Antioquia.

Los Fst para la población total mostraron un valor de 0,002, que muestra una baja o nula diferenciación genética entre las subpoblaciones (tabla 3), que confirman una baja magnitud, según los rangos descritos por Wright (1989); que muestran una estructura genética dentro de estas poblaciones, y no es posible analizar Antioquia como una sola unidad, aunque sea muy baja la magnitud. Los parámetros estuvieron entre 0,000 y 0,006, encontrándose todos según los rangos propuestos por Wright en la categoría de baja magnitud (Wright, 1969).

Los estadísticos de Wright miden la subdivision de las poblaciones y determinan si existen o no diferencias en las frecuencias alélicas de las 6 subpoblaciones, todas las subpoblaciones estudiadas se encontraban en equilibrio de HE, excepto la subpoblación de El Retiro, esto puede atribuirse a que al ser las subpoblaciones municipios dedicados a la lechería especializada, hubo aumento de selección por parte de los ganaderos, que ocasionó el desequilibrio y favoreció más un genotipo que otro; sin embargo, para que una población se considere en equilibrio de HW debe de cumplir los supuestos: ser una población grande, tener presente entrecruzamiento al azar, no presentar un cambio alélico, no migración y que no exista selección.

Discusión

Las frecuencias alélicas obtenidas del gen IGF2a en este estudio a partir del polimorfismo 292 C>T fueron similares respecto a estudios realizados en otras partes del mundo en vacas Holstein, donde el polimorfismo del alelo C presentó mayor frecuencia respecto al alelo T (Goodall & Schmutz, 2003; Bagnicka et al., 2009; Zwierzchowski et al., 2010), caso contrario a  estudios realizados en ganado Hereford, Simmental, Charolais y Angus, donde la frecuencias del alelo T es menor a las presentadas por otros autores. Sherman et al. (2008) reportó una frecuencia para el alelo T de 0,19 para la raza Angus y 0,16 en raza Charolais.

El valor mayor de la frecuencia para el alelo C fue que el aleo T; son similares a los resultados de estudios realizados en Holstein, donde se encontró que el alelo C es más frecuente que el T (Goodall y Schmutz, 2007; Sherman et al., 2008 ; Bagnicka et al., 2009; Zwierzchowski et al., 2010,). En relación, se encontró el genotipo CC como el genotipo más frecuente, el resultado es similar a lo obtenido por Bagnicka et al. (2009) (CC 0,49), mientras que en lo reportado por Zwierzchowski et al. (2010) en Holstein polaco (CC 0,25), y el genotipo heterocigoto fue el más frecuente (CT 0,48).

Las poblaciones evaluadas en Antioquia no presentaron desviaciones significativas (p>0,05) del equilibrio de Hardy- Weinberg para el gen IGF2a, lo que indica que las 6 subpoblaciones que la conforman no han sido sometidas a procesos de selección intenso sobre este gen, sin embargo la subpoblacion de El Retiro presentó un desviación significativa en el equilibrio HW.

Diferentes autores han investigado sobre la estructura genética de la población del ganado Holstein en Colombia, a través de la evaluación de varios polimorfismos de importancia económica, genes como lactoferrina (LTF), hormona del crecimiento bovina (bGH), prolactina (PRL) (Rincón et al., 2013; Rodríguez et al., 2013). Para estos genes las poblaciones se han encontrado en HW.

La estructura genética observada en este estudio para el gen IGF2a a partir de los estadísticos de F de Wright, obtuvo valores en un rango bajos para Fis: 0,261 no significativos, por lo que no es posible decir que existen heterocigosis ni homocigosis dentro del total de la población de Antioquia. En estudios de Rodríguez et al. (2013), se encontraron valores Fis en un rango medios a partir del gen LTF, resultados similares a Rincón et al. (2013), que observó valores medios para Fis pero en el gen de bGH.

Los Fst para la población total evaluada presentaron una variación de baja magnitud Fst: 0,002, que no presentó significancia, por lo que puede indicar una baja o nula diferenciación genética entre las subpoblaciones investigadas; por lo tanto, la población Holstein de Antioquia se comporta como una única población.

Este estudio es un antecedente para determinar cuáles genes son los que presentan mayor relación con parametros productivos de importancia. El gen IGF2a se ve involucrado en el desarrollo mamario, ademas juega un papel muy importante en la diferenciaciòn y crecimiento muscular y se ha relacionado con características de importancia económica en otros países, por lo cual se puede convertir en un candidato para marcador en el uso de la selección asistida MAS.

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Cómo citar: García-Valencia, M.; López-Herrera, A.; Echeverry-Zuluaga, J. Estructura genética de una población de bovinos Holstein en el departamento de Antioquia, usando polimorfismos del gen del factor de crecimiento insulínico tipo 2 (IGF2a). Revista Veterinaria y Zootecnia, v. 11, n. 1, p. XX-XX. DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.2

Ensilaje de naranjas enteras (Citrus sinensis) como suplemento para alimentación de rumiantes

Edna Paola Melo-Camacho¹, Jaime Alberto Bermúdez-Loaiza¹, Julián Estrada-Álvarez²

¹ Maestría en Sistemas de Producción Agropecuaria, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Caldas, Manizales, Caldas, Colombia.

² Docente, Departamento de Producción Agropecuaria, Universidad de Caldas, Manizales, Caldas, Colombia.

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Recibido: 28 de Octubre de 2016, Aprobado: 8 de Febrero de 2017, Actualizado: 20 de Junio de 2017

DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.3

                   RESUMEN: Se han utilizado residuos de naranja (cáscaras) en alimentación no convencional para rumiantes, a través de conservación mediante ensilaje, método de fermentación de materiales celulósicos, que convierte los carbohidratos solubles, en ácidos orgánicos y agua, permitiendo conservar el producto; pero no se han reportado ensayos de ensilaje de frutos enteros de naranja, de manera que se pueda conservar el valor nutritivo del jugo y que no se genere el impacto negativo debido a los efluentes. En el presente estudio se ensiló una tonelada de naranja entera en canecas plásticas y se determinó pH, humedad, materia seca, nitrógeno total, grasa total, fibra bruta, cenizas totales, fósforo, potasio, calcio, magnesio, sodio, hierro, cobre, manganeso, zinc y energía bruta, a los 22, 29 y 45 días de ensilado, analizando las variables de calidad composicional a través del tiempo, se concluyó que es factible ensilar frutos enteros de naranja, para la alimentación de rumiantes sin ofrecer efectos negativos de lixiviación (pérdidas de nutrientes) y resaltando su aporte energético para el animal.

Palabras clave: gestión de residuos agrícolas, naranja entera, nutrición, suplementación 

Silage of whole oranges (Citrus sinensis) as supplement for ruminants feeding

                   ABSTRACT: The orange residues (shells) have been used in non-conventional feed for ruminants, through their conservation by means of silage, fermentation method of cellulosic materials, which converts soluble carbohydrates into organic acids and water, allowing the product to be conserved; however, no trials of silage of whole fruits of orange have been reported, so that the nutritive value of the juice can be conserved without generating the negative impact of the effluents. In this study a ton is ensiled of whole orange in plastic containers and was determined pH, humidity, dry matter, total nitrogen, protein gross, total fat, crude fiber, total ashes, phosphorus, potassium; calcium, magnesium, sodium, iron, copper, manganese, zinc and crude energy, at 22, 29 and 45 days of anaerobic conditions. Analyzing the compositional quality variables over time, it was concluded that it is feasible to silage whole fruits of orange, to feeding ruminants without offering negative effects of leaching (losses of nutrients) and highlighting them energy contribution for the animal.

Key words: agricultural waste management, nutrition, supplementation, whole orange

Introducción

Colombia posee condiciones favorables para cultivar cítricos (Aguilar et al., 2012), en el 2013 se estimaban 58.925 ha sembradas (56% en naranjas), con una producción de 749.536 t/año (DANE, 2013), generando el 24% de empleos directos generados por el sector frutales. Según CitriCaldas (2014), el Eje Cafetero contaba con 2.881 ha sembradas en cítricos (78% naranjas) y los mismos productores reportaron 1.794 cabezas bovinas para suplementar. Nuestra producción es estacional, principal (de mayo-julio) y mitaca (de octubre-diciembre) (ACCPC, 2000; Martínez et al., 2005); esta sobreproducción estacional incrementa la oferta y disminuye el precio.

Los cítricos son de gran importancia en la industria alimentaria y cosmética (Lante & Tinello, 2015) por su generación de residuos. Marín et al. (2007) estimaron 20 millones de toneladas de residuos agroindustriales cítricos (RAC) al año, a partir de la industria de jugos (cáscara y pulpa prensada), fruta desechada (en mal estado) y descartada por las regulaciones que limitan la producción (Ruiz & Flotats, 2014); la cáscara representa del 45 al 60% del peso total de la fruta (Rincón et al., 2005); los altos costos de eliminación de RAC en el mundo están impidiendo que las empresas sigan siendo competitivas (Bampidis & Robinson, 2006).

Martínez et al. (2008) aseguran que los RAC pueden convertirse en alimentos no convencionales para bovinos; pero, no se conoce su uso como frutos enteros (FE) para alimentación animal (Volanis et al., 2004); los RAC utilizados como alimentos son: pulpa fresca, ensilaje, pulpa deshidratada, harina, melazas, licor de la cáscara y lodos activados (Bampidis & Robinson, 2006). Gran parte de la pulpa de cítricos (PC) fresca se pierde por la dificultad de consumirla rápidamente, a través del ensilaje, de manera que permita ser conservada, sin embargo, produce altos efluentes, disminuyendo su valor nutritivo e impactando el medio ambiente (Caparra et al., 2007).

El RAC posee una humedad del 84,7% (Piquer et al., 2009), proteína bruta 7,6% y fibra bruta 14,3%; no poseen lignina en su estructura, sólo celulosa que es altamente degradable en el rumen (Ojeda et al., 2008); los RAC poseen sustancias químicas de interés industrial y para la alimentación animal, entre otros (Londoño et al., 2012). Los aceites esenciales cítricos (AEC) son sustancias lipofílicas, presentes en el flavedo principalmente, que algunas veces son usados como insecticidas químicos (Isman, 2000). Estudios previos demostraron que los AEC no dificultan la fermentación del ensilaje y representan bajo riesgo para humanos y animales (Fisher & Phillips, 2008).

El ensilaje es un método de fermentación anaeróbica, donde bacterias ácido lácticas (BAL) convierten los carbohidratos solubles, en ácidos orgánicos y agua; disminuyendo el pH para conservar el material (Gollop et al., 2005); los RAC pueden ser ensilados como alimentos para rumiantes sin ofrecer efectos negativos (Volanis et al., 2004).

El ensilaje pasa por seis fases (Driehuis & Oude, 2000): 1. Fase enzimática: después del corte, las enzimas del vegetal hidrolizan parte de las proteínas verdaderas, del almidón y de la hemicelulosa, causando pérdidas de distinto orden y generando azúcares que serán utilizados durante la fermentación láctica (Muck, 2013). 2. Fase aeróbica: genera una respiración residual (Dunière et al., 2013), el oxígeno atrapado en la masa ensilada se reduce rápidamente por la actividad respiratoria del material vegetal y microorganismos aerobios facultativos (Driehuis & Oude, 2000). 3. Fase anaeróbica: agotado el O2 es reemplazado por CO2 generando anaerobiosis, así las BAL, favorecidas por la difusión de los jugos celulares (azúcares) le sirven como fuente energética. 4. Fase de fermentación o acidificación: se inicia cuando las BAL (homo y heterofermentadoras) dominan la fermentación, disminuyendo rápido el pH debido a la acumulación de ácido láctico y acético (Driehuis & Oude, 2000). 5. Fase de almacenamiento o estabilización: el número de microorganismos viables disminuye (Driehuis & Oude, 2000) y se generan pocos cambios en el ensilaje (Driehuis & Oude, 2000; Dunière et al., 2013). 6. Fase de deterioro aeróbico: iniciada cuando el ensilaje queda expuesto al aire, provocando un período de oxidación de los ácidos orgánicos conservantes, incrementa el pH e inicia la proliferación de organismos anaeróbicos indeseables (levaduras ácido tolerantes) (Driehuis & Oude, 2000).

Los inoculantes BAL (homo y heterofermentativas) determinan la conservación, garantizando poblaciones que inhiben la degradación de proteínas (Wang et al., 2009; Gollop et al., 2005) y permiten la acumulación rápida de ácidos orgánicos (ácido láctico), responsable de la disminución rápida del pH (Dunière et al., 2013), además reduce la supervivencia de levaduras (Driehuis et al., 1999) que son indeseables, por la producción de alcoholes.

El objetivo principal de este proceso fue a través del ensilaje encontrar alternativas de alimentación para consumo animal, mejorando así la sostenibilidad económica y ambiental de los sistemas de producción (Dunière et al., 2013).

Materiales y Métodos

El experimento se desarrolló en la granja La Cruz de la Universidad de Caldas (vereda Las Margaritas, municipio de Anserma - Caldas), ubicada a 75°43’19.8´ longitud oeste y 5°07’35.0´ latitud norte, a 1053 msnm, temperatura media de 24°C, humedad relativa del 75%, precipitación anual media de 1076 mm, zona de vida Bosque seco Tropical (BsT).

Los frutos de naranja (variedad Valencia) fueron obtenidos de las fincas El Tamboral y El Ruby, ubicadas a 75°36’35.61´ longitud oeste y 5°06’42.06´ latitud norte y a 75°36’763´ longitud oeste y 5°07’324´ latitud norte, respectivamente (vereda La Cristalina, municipio de Manizales), a 977 msnm, temperatura media de 25°C, humedad relativa del 80%, precipitación anual media de 2100 mm, zona de vida selva muy húmeda Montaña (smh-M); los frutos fueron de tercera calidad con diámetro ecuatorial inferior a 53 mm, grado de maduración pintón, enteros y con buen estado general.

Para el ensilaje de naranja entera se utilizaron canecas plásticas con capacidad para 45 kg con tapa hermética y válvula de seguridad y 10 g de Sil all® diluido en 2 L de agua destilada (10g/Ton de naranja). Se colocaron naranjas hasta la mitad de cada caneca y se roció Sil all®, luego se terminó de llenar la caneca y se volvió a rociar con el inóculo. Se cubrió la caneca con la tapa hermética y se reforzó con cinta de policloruro de vinilo (PVC) marca Truper®; el aire fue extraído a través de la válvula de seguridad con una aspiradora Karcher® industrial durante 20 segundos aproximadamente, se almacenaron y fueron dejadas en estas condiciones durante 21 días; transcurrido este tiempo se tomaron muestras del ensilaje a los 22, 29 y 45 días de los tres tratamientos (t1, t2 y t3), respectivamente, y se determinó: pH, humedad (H), materia seca (MS), nitrógeno total (NT), proteína bruta (PB), grasa total (GT), fibra bruta (FB), cenizas totales (CT), fósforo (P), potasio (K); calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), hierro (Fe), cobre (Cu), manganeso (Mn), zinc (Zn) y energía bruta (EB).

Métodos y equipos utilizados en laboratorio son referenciados en la tabla 1.

Los resultados de las pruebas de laboratorio fueron analizados estadísticamente con el programa R®, realizando un diseño unifactorial con tres repeticiones, en donde se determinó las diferencias en el ensilaje a través del tiempo (t1, t2 y t3), indicando que hubo diferencia significativa para pH, Ca y Cu; posteriormente, se realizó prueba de Tukey para las variables mencionadas.

Resultados y Discusión

Se realizó un estudio previo que utilizó microsilos de 2,5 kg, para determinar la viabilidad del ensilaje de FEN, indicado en la tabla 2. Comparando los datos obtenidos en este ensayo se encontró que las variables pH y MS de FEN ensilados disminuyeron respecto a FEN frescos, estos resultados concuerdan con los encontrados por Volanis et al. (2004), cuando evaluaron antes y después de ensilar mezclas de RAC con otros subproductos; el descenso en el pH se asocia principalmente a la producción de ácido láctico que favorece la calidad del ensilaje (Holzer et al., 2003); la disminución de MS puede ser esperada y atribuida a la producción de gas; las demás variables evaluadas aumentaron a pesar del descenso de la MS, efecto similar fue encontrado por Volanis et al. (2004); sin embargo, hay que resaltar que la literatura no reporta estudios sobre el valor nutricional de FEN ensilados, tampoco comparaciones en el tiempo de ensilaje con respecto a su composición química. Niveles de EB que presenta el ensilaje de FEN en los diferentes tiempos oscila entre de 3,4-3,9 Mcal/kg de MS, que lo clasifican como un ensilaje de alta calidad energética, estudios de RAC indican que pueden ser utilizados en alimentación animal como una dieta de alto potencial de energía que apoya el crecimiento y la lactancia, con menos efectos negativos sobre la fermentación del rumen que alimentos ricos en almidón (Piquer et al., 2009; Bampidis & Robinson, 2006), esto debido a que son una fuente de energía de pectina que causa poca o ninguna disminución del pH del rumen, aumenta la proporción de ácido acético y disminuye la proporción de ácido propiónico (Bampidis & Robinson, 2006).

A partir de estos resultados y determinando la viabilidad de los microsilos de FEN, se procedió a evaluar el ensilaje de 1 Ton de naranja entera en canecas plásticas.

Ensilaje de FEN en campo (ensilaje de 1 Ton de naranja entera fresca).

A los 21 días de ensilados los FEN presentan buenas condiciones de fermentación, debido a que poseian olor característico del ensilaje de buena calidad, ninguno de los tratamientos presentó olor a putrefacto, se visualizó una reducción de MS en las naranjas enteras, posiblemente debido a la fermentación.

La variable pH presentó rangos entre 3,3 y 4,2 para los tratamientos como se observa en la figura 1; los resultados coinciden con los reportados por Volanis et al. (2004; 2006), donde se tomaron muestras de pH antes y después de ensilar, aunque los rangos son más altos, debido a la mezcla de otros subproductos con RAC, los descensos en el pH después del ensilaje son notorios; un pH inferior a 4 en el ensilaje es indicativo de inocuidad del material (Gollop et al., 2005; Dunière et al., 2013); el efecto conservante del ensilaje se debe principalmente a la producción de ácido láctico, que disminuye el pH y éste a su vez disminuye el potencial de óxido-reducción que posee el material, además, se inhiben los microorganismos y su consumo de nutrientes esenciales (Holzer et al., 2003); en otro estudio realizado por Bermúdez-Loaiza et al., (2015) se evaluó el consumo y la producción bovina, alimentando a 13 vacas lactantes con este ensilaje, arrojando como resultados que las naranjas enteras ensiladas son un producto apto para consumo animal; este resultado es el esperado en procesos bien elaborados de ensilaje, debido a la rápida colonización del material por la inoculación con BAL (Dunière et al., 2013), el factor del tiempo debe resaltarse, ya que en la medición a los 29 y 45 días (t2 y t3) el pH se mantuvo en el mismo rango, indicando que el ensilaje de FEN ha ingresado a la fase de estabilización. 

La significancia entre los momentos fue de P = 0,0002 (<0,0001 entre momentos) y Tukey indica que t2 y t3 son iguales entre sí, pero diferentes de t1.

En los análisis de calidad composicional de los ensilajes, no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos para CT, GT, FB, N, P, Mg, Fe, Mn, Zn y EB. Solo hubo diferencias para Ca y Cu. La variable Ca presentó rangos entre 0,4 y 0,7%, este comportamiento a través del tiempo se observa en la figura 2, el rango de Ca es menor al reportado por Volanis et al., en 2004 que fue de 0,97% de Ca después del ensilaje; pero en este estudio, los autores no tomaron muestras en varios momentos del ensilaje, sólo antes y después; estas diferencias pueden ser explicadas por la variabilidad genética del material (Turra et al., 2011); el hecho que en este estudio el Ca esté en proporciones similares a los 22 y 29 días y que aumente a los 45 días, se puede deber a la apoptosis en animales, plantas y microbios (Fang et al., 2009), a nivel celular, generando oscilaciones de Ca, permitiendo la entrada masiva de Ca que provoca su muerte (Lobet et al., 2015), aunque algunos autores consideran que este apoptosis no es pertinente en bacterias (Hacker, 2013), mientras otros sí la aceptan e indican que el aumento de iones de Ca inducen la destrucción de bacterias no patogénicas (Trimble & Grinstein, 2007). Es preciso tener en cuenta que estudios de oscilación de minerales en ensilaje no han sido reportados y estos podrían determinar disponibilidad de algunos elementos en momentos específicos. Para el caso particular del ensilaje de FEN se presentó mayor contenido de Ca a los 45 días de ensilado. 

La significancia entre los momentos fue de P=0,0166 (0,00147 y 0,0307 entre repeticiones y momentos respectivamente) y Tukey indica que t1 son iguales t2, pero, diferentes de t3.

La variable Cu presentó un incremento notable a los 29 días de ensilaje, este elemento hace parte activa de las bacterias, en el transporte de electrones para la obtención de ATP, por medio de la proteína Citocromo c, proceso en donde se oxida y produce agua (Lodish et al., 2004); sin embargo, aunque es claro en qué es utilizado el Cu por las bacterias, aún no ha sido dilucidado para este estudio, por qué aumenta su disponibilidad a los 29 días y disminuye nuevamente a los 45 días. 

La significancia entre los momentos fue de P=0,0388 (0,0205 entre momentos) y Tukey indica que t1 y t3 son iguales entre sí, pero, diferentes de t2.

Conclusiones

Es factible ensilar FEN en campo, demostrando en este estudio que entre los 21 y los 45 días de fermentación, presentan características óptimas para consumo animal, sin embargo, debe tenerse en cuenta que la disponibilidad de algunos elementos como el Ca y el Cu presentaron variación dependiendo del tiempo de ensilaje. Los FEN ensilados se caracterizaron por su alto contenido de energía y humedad, y bajos niveles de proteína que deben ser balanceados para suplir racionalmente los requerimientos específicos de las dietas de los animales. El ensilaje de FEN ofrece una nueva estrategia para el manejo y utilización de RAC, que no genera efluentes contaminantes ni permiten el lixiviado de los nutrientes, además, es de fácil implementación en campo.

Agradecimientos

Agradecimientos a CitriCaldas y a la Gobernación de Caldas por los recursos asignados para la realización del trabajo de grado de los dos primeros autores y a la Universidad de Caldas por la disponibilidad de la granja experimental (La Cruz).

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Cómo citar: Melo-Camacho, E.P.; Bermúdez-Loaiza, J.A.; Estrada-Álvarez, J. Ensilaje de naranjas enteras (Citrus sinensis) como suplemento para alimentación de rumiantes. Revista Veterinaria y Zootecnia, v. 11, n. 1, p. XX-XX. DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.3

Utilización del modelo Brody para describir el crecimiento de dos grupos raciales de ovinos en Córdoba, Colombia¹

ARTÍCULO DE

INVESTIGACIÓN

Oscar David Vergara-Garay¹, Luis Carlos Hincapié-Gutiérrez¹, Didier Alexander Vallejo-Romero¹, Juan Carlos Simanca-Sotelo¹, Moris de Jesús Bustamante-Yánez¹

^{1Grupo de Investigación en Producción Animal Tropical, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad de Córdoba, Colombia.}

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Recibido: 2 de Octubre de 2016 y aprobado: 10 de Febrero de 2017, Actualizado: 12 de Junio de 2017

DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.1

                       RESUMEN: Las curvas del crecimiento reflejan la relación entre la edad del animal y el desarrollo propio del individuo para crecer y madurarse corporalmente en el ambiente en el cual se desarrolla. El objetivo de este trabajo fue evaluar el crecimiento de ovinos Criollos y F1 Santa Inés por Criollo, utilizando el modelo no lineal de Brody en una granja del municipio de Montería (Córdoba, Colombia). Se utilizaron pesajes de 40 animales, de los cuales 15 eran criollos y 25 Santa Inés por criollo. Los animales fueron pesados desde el nacimiento hasta los seis meses de edad. Se realizó un ajuste del modelo mediante el procedimiento NLIN de Statistical Analysis Software (SAS), para la estimación de los parámetros del modelo. Además, se estimó el porcentaje de madurez a los cuatro y seis meses de edad y edad al 75 y 95% de madurez. Se realizaron análisis de varianzas para evaluar los efectos grupo genético y sexo sobre los parámetros del modelo y sobre los porcentajes y edad a la madurez. Los parámetros estimados fueron 42,0±10,6, 0,932±0,0444 y 0,00528±0,00242 para β₀, β₁ y β₂, respectivamente. El porcentaje de madurez a los cuatro y seis meses fue de 48,3 y 60,5% y la edad al 75 y 95% de madurez fue de 305 y 675 días, respectivamente. De acuerdo con los resultados, el sexo tuvo efecto significativo (P≤0,05) sobre β₂ y los porcentajes de madurez; mientras que, el efecto grupo genético fue significativo (P≤0,05) solo para β₀.

Palabras clave: edad a la madurez, modelo no lineal, ovinos criollos, porcentaje de madurez, Santa Inés

Using the model Brody to describe the growth of two racial groups of sheep in Cordoba, Colombia

                       ABSTRACT: Growth curves reflect the relationship between the age of the animal and individual development to grow and mature corporeal in the environment in which it is developed. The objective of this study was to evaluate the growth of Creole sheep and F1 Santa Inés by Creole using the nonlinear model of Brody on a farm in the municipality of Monteria (Córdoba, Colombia). Weights of 40 animals were used, of which 15 were Creoles and 25 Santa Ines by Creole. The animals were weighed from birth until six months of age. A model adjustment was made using the NLIN procedure of Statistical Analysis Software (SAS), to estimate the model parameters. Moreover, the percentage of maturity was estimated at four and six months of age and age at 75 and 95% of maturity. Analysis of variance were performed to evaluate the genetic group and sex effects on the model parameters and percentages and age at maturity. The estimated parameters were 42.0±10.7, 0.932±0.0444 and 0.00528±0.00242 for β₀, β₁ and β₂, respectively. The percentage of maturity at four and six months was 48.3 and 60.5% and age at 75 and 95% maturity was 305 and 675 days, respectively. According to the results, sex had a significant effect (P≤0.05) on β₂ and percentages of maturity; while genetic group effect was significant (P≤0.05) only for β₀.

Key words: growth curve, nonlinear model, Santa Ines, Sheep creole

Introducción

Los ovinos han constituido una especie que provee variadas satisfacciones a la humanidad; lana, carne, piel o leche son algunos de los elementos explotados por el hombre (López et al., 2000), siendo la producción de carne la principal actividad desarrollada en el país. Vale resaltar que esta especie viene presentando gran expansión y actualmente según el inventario del Instituto Colombiano Agropecuario, la población ovina para el año 2015 era de 1.318.241 animales en el territorio nacional (ICA, 2015).

La escasa definición de políticas gubernamentales, así como la poca investigación en el sector ovino, asociado a la resistencia de la gran mayoría de productores a modificar y optimizar sus procesos y procedimientos tradicionales, no han propiciado desarrollos tecnológicos y empresariales para los productores ovinos, que en su mayoría manejan sistemas de producción extensivos, sin definición de objetivos, sin control productivo, escasa o nula información, problemas de endogamia, baja productividad y desconocimiento de la calidad de los productos obtenidos (Vivas, 2013), provocando problemas como la pasividad productiva ovina, por dejar la selección y mejora genética para esta especie asociada al esfuerzo de pocos investigadores y ganaderos, presentándose un paulatino crecimiento del sector.

Otro inconveniente que presentan los productores de ovinos es no contar con parámetros de crecimiento (peso al nacimiento, peso al destete y peso al sacrificio), que permitan tomar decisiones estratégicas, pudiendo determinar las edades de sacrificio que permitan obtener el máximo beneficio económico, el peso al alcanzar la madurez sexual, la tasa de crecimiento con respecto a la tasa de maduración sexual, y esto solo puede ser comparado y evaluado teniendo en cuenta la información zootécnica de registros asociados a investigaciones ovinas (Vivas, 2013). Esto hace de vital importancia realizar estudios para profundizar en el conocimiento sobre la tasa reproductiva, la velocidad del crecimiento y la calidad de la canal de los ovinos desde el nacimiento hasta su fase adulta.

Por otro lado, dentro de las medidas de crecimiento corporal animal, una de las más comunes, que no altera el organismo bajo análisis y que puede ser medida a bajo costo, es el peso en determinadas edades, con el que podemos inferir el crecimiento animal por medio de modelos matemáticos no-lineales, capaces de predecir el desempeño de la evolución del peso vivo en la descripción de la curva de crecimiento; dichas funciones permiten realizar evaluaciones sobre el nivel de producción en las empresas ovinas, pudiendo clasificar de forma sencilla la productividad de una raza específica para una zona determinada (Agudelo et al., 2008).

Las curvas del crecimiento reflejan la relación entre la edad del animal y el impulso propio del individuo para crecer hasta obtener su peso adulto y conformación propia de la especie, en el ambiente en el cual estos impulsos están expresados (Fitzhugh, 1976). El poder predecir el crecimiento animal mediante el uso de modelos matemáticos y establecer estrategias como planes de alimentación y manejo en cada etapa productiva, al igual que en la reproducción en los diferentes sistemas de producción, es indicado para procurar la obtención de rendimientos ideales, por lo que el conocimiento de las curvas de crecimiento animal es importante en el monitoreo de un rebaño productivo, ya que expresan gran cantidad de información inherente al animal durante toda su vida (Pineda et al., 2013). Varios son los estudios que han utilizado el modelo Brody para describir el crecimiento de poblaciones ovinas de diferentes razas y cruces (Andrade et al., 2011; Bahreini et al., 2014; Teixeira et al., 2016); por lo que, el  objetivo principal de este estudio fue determinar la curva de crecimiento en ovinos (Ovis aries) criollos de pelo colombiano y F1 de ovinos Santa Inés x criollo en condiciones de pastoreo rotacional en el departamento de Córdoba mediante el modelo de regresión no lineal de Brody.

Materiales y Métodos

Localización

Los datos obtenidos para la realización del estudio se tomaron en ovinos de un sistema de producción ubicado en el municipio de Montería, Córdoba (Colombia). Este municipio se encuentra ubicado a 8º45’ latitud Norte y a 75º53’ longitud Oeste, con una altitud aproximada de 20 msnm, una precipitación anual de 1156 mm, una temperatura media anual de 28ºC y humedad relativa de 85%.

Animales y datos

Para este estudio se utilizaron 15 ovinos criollos de pelo colombiano (9 machos y 6 hembras) y 25 F1 de Santa Inés x ovinos criollos de pelo colombiano (11 machos y 14 hembras), provenientes de partos sencillos. Para la toma de datos en campo, los animales fueron pesados al nacer y después cada 15 días de edad, hasta los seis meses de edad (el destete se realizó a los 90 días). Para realizar los pesajes se utilizó una báscula digital JAZ-DINA L150 con capacidad para 150 kg. Los animales fueron manejados bajo condiciones de pastoreo rotacional en praderas de pasturas de Bothriochloa pertusa y Braquiaria brizanta, con un periodo de ocupación de 7 días y un periodo de descanso de 24 días, con disponibilidad de agua y sal mineral a voluntad. Además, se suplementaba con ensilaje de maíz.

Análisis de datos

Los datos se tabularon en una base de datos de Microsoft Excel y para realizar el ajuste de los datos se utilizó el modelo no lineal propuesto por Brody (1946), mediante el procedimiento NLIN del programa estadístico SAS (2007). El modelo no lineal que se utilizó para describir el crecimiento fue el siguiente: 

Donde:

yi representa el i-ésimo peso del animal en el i-ésimo tiempo ti;

β₀, es el peso asintótico cuando tiende a infinito;

β₁ es un parámetro de ajuste cuando y ≠ 0 ó t ≠ 0;

β₂ es un índice de madurez expresado como una proporción de porcentaje del máximo crecimiento con respecto al peso adulto del animal. Hay que considerar que se validó el supuesto de normalidad e independencia de los errores

Además, se calculó el porcentaje de madurez a los cuatro (%M4) y seis meses (%M6) y edad al 75% (EM75) y 95% (EM95) de madurez para la población ovina estudiada, de acuerdo con las siguientes fórmulas: 

Dónde:

%M= porcentaje de madurez observado a 4 ó 6 meses;

t= tiempo para alcanzar un porcentaje de madurez (4 ó 6 meses).

Dónde:

EM= edad al alcanzar el 75 ó 95% de madurez;

%M= porcentaje de madurez esperado (75 ó 95%).

Para determinar el efecto sexo y grupo genético sobre los parámetros del modelo y las edades y porcentajes de madurez, se utilizó un análisis de varianza, el cual se realizó mediante el procedimiento GLM de SAS (2007), mediante el siguiente modelo:

Donde:

y_ij: parámetros del modelo o las edades de madurez o porcentajes de madurez;

μ: media general a todas las observaciones;

G_i: efecto del i-ésimo grupo genético;

S_j: efecto del j-ésimo sexo;

ε_ij: residual

Resultados y Discusión

En la Tabla 1 se presentan los promedios y desviaciones estándar para los parámetros, edades y porcentajes de madurez de acuerdo al modelo Brody. La Figura 1 muestra la tendencia del crecimiento de los animales de las poblaciones estudiadas de acuerdo al modelo mencionado; en dicha figura, se hace una proyección del peso hasta los 720 días de edad, de acuerdo con los parámetros estimados del modelo. El coeficiente de determinación del modelo fue de 99,15. 

En el presente estudio, el valor de β0 se encuentra por encima a los reportados por Rocha et al. (2006) en Ovinos Santa Inés (27,4), Andrade et al. (2011) en ovinos de la raza Morada Nova (29) y Costa et al. (2012) en tres poblaciones de ovinos Santa Inés (30,1, 31,3 y 14,4). Valores superiores al presente estudio han sido reportados por Santos (2012) en diferentes grupos genéticos (45,2), Contini (2015) en ovinos de la raza Morada Nova (51,2), Costa et al. (2009), Acioli (2010) y Teixeira et al. (2016) en ovinos de la raza Santa Inés (49,3±0,3, 130,1 y 48,9, respectivamente).

El valor de β₁ del presente estudio se encuentra por encima de los valores reportados por Rocha et al. (2006), Andrade et al. (2011), Costa et al. (2012), Santos (2012), Contini (2015) y Teixeira et al. (2016), quienes encontraron valores que oscilaron entre 0,887 y 0,924, pero se encuentra por debajo a los valores reportados por Acioli (2010) y Costa et al. (2009), que obtuvieron valores de 0,945 y 0,99±0,003, respectivamente.

El valor de β₂ del presente estudio se encuentra por encima de los valores reportados por Acioli (2010), Santos (2012) y Contini (2015) y de uno de los sistemas de producción estudiados por Costa et al. (2012), que obtuvieron valores que oscilaron entre 0,001 y 0,0041, respectivamente. Dato similar fue encontrado por Costa et al. (2009), quienes reportaron en su estudio 0,005±0,0007, pero fue inferior a los valores reportados por Rocha et al. (2006), Andrade et al. (2011), Teixeira et al. (2016), y a dos de los sistemas de producción estudiados por Costa et al. (2012), quienes encontraron valores que oscilaron entre 0,006 y 0,0094.

Respecto al porcentaje de madurez a los 4 meses, Llorente & Ramos (2014) reportaron un porcentaje similar a este estudio (46,5±4,6). Sin embargo, las edades al 75 y 95% de madurez fueron inferiores (274±84 y 596±201 d). Las discrepancias encontradas en el presente estudio y la literatura citada, tanto para los parámetros del modelo como para los estimados de edad a la madurez y porcentaje de madurez, pueden atribuirse a las diferentes constituciones genéticas de los ovinos evaluados, y a las diferentes condiciones climatológicas e influencia nutricional proporcionadas en cada uno de los estudios referenciados en este trabajo, que afectan el desarrollo corporal de los animales.

Por otro lado, cabe resaltar que todos los estimados, tanto de los parámetros del modelo como de edades y porcentajes de madurez presentaron desviaciones estándar altas, quizás a las variaciones en peso que presentaron los animales a las diferentes edades entre los grupos genéticos evaluados y entre sexo. Además, pudo influir el número de partos de la madre, información que no se consideró en el modelo, ya que no se disponía de ella.

En la Tabla 2 se presentan los promedios de acuerdo con el efecto sexo y grupo genético para los parámetros estimados del modelo Brody y las edades y porcentajes de madurez. Se encontró diferencia significativa (P≤0,05) para el parámetro β2del modelo Brody y para el porcentaje de madurez a los 4 y 6 meses para el efecto de sexo. El β₂ estimado fue superior en machos (Tabla 2), por lo que se considera que los machos son animales más precoces que las hembras, debido a que presentan el β₂ más alto en relación a las hembras. 

En el presente estudio, para las hembras el valor de β₀ (43,5) fue inferior al reportado por Costa et al. (2009) y Teixeira et al. (2016), los cuales fueron de 49,3 y 45,1, respectivamente, siendo  el valor de β₁ tanto para el actual estudio como para el realizado por Teixeira et al. (2016) de 0,921, pero inferior al reportado por Costa et al. (2009), el cual fue de 0,99. En cuanto a β₂, el valor del estudio actual fue inferior (0,0046) al reportado por Costa et al. (2009) y Teixeira et al. (2016), los cuales fueron de 0,0067 y 0,005. Para los machos, los valores reportados para β₀ y β₁ en el presente estudio fueron inferiores (Tabla 2) a los reportados por Teixeira et al. (2016) que fueron 53 y 0,928, respectivamente. En cuanto a β₂, el valor del presente estudio fue superior (0,00622) al reportado por Teixeira et al. (2016), el cual fue de 0,0059.

En cuanto al porcentaje de madurez, a los 4 y 6 meses los machos presentaron mayores valores que las hembras (Tabla 2), por lo que los machos presentaron un mayor rendimiento de crecimiento y desarrollo en su conjunto corporal que las hembras, lo que se explica por un mayor valor de β₂. Comparativamente los machos crecieron más rápido que las hembras (Figura 2), debido precisamente a la mayor potencia de los andrógenos con respecto a los estrógenos sobre la estimulación del crecimiento (Bavera et al. 2005), lo que se puede notar hasta los 180 días, el cual fue el periodo en el que se realizaron los pesajes. Sin embargo, para una mejor visualización del momento en que la curva se hace asintótica, esta se realizó hasta los 720 días.

Respecto al efecto del grupo genético, solo se encontró diferencia significativa (P≤0,05) para el parámetro β₀, por lo que se puede inferir de acuerdo con los resultados, que los animales F1 tuvieron un mayor peso adulto (Figura 3), quizás por el efecto de la heterosis.

Por último, se puede afirmar que de acuerdo con la tasa de crecimiento estimada en los ovinos criollos, se hace necesaria la implementación de programas de mejoramiento genético para aumentar su peso adulto en busca de una mayor rentabilidad de los sistemas de producción.

Conclusiones

De acuerdo con los resultados, en las poblaciones ovinas estudiadas, los machos fueron más precoces que las hembras, explicado esto por el dimorfismo sexual. Además, se observó que los animales criollos alcanzan un menor peso adulto respecto a los F1 Santa Inés x criollo, debido a los efectos de la heterosis en los animales cruzados. Por otro lado, se debe seguir realizando estudios acerca de las características productivas que presenta el ovino criollo de pelo colombiano, para demostrar el potencial genético que estos animales poseen, y se sugiere para futuros estudios aumentar el número de animales a evaluar y el número de sistemas de producción.

Agradecimientos

Los autores agradecen al propietario y personal administrativo del sistema de producción, por facilitar la información para el desarrollo de esta investigación.

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Cómo citar: Vergara-Garay, O.D.; Hincapié-Gutiérrez, L.C.; Vallejo-Romero, D.A.; Simanca-Sotelo, J.C; & Bustamante-Yánez M.J. Utilización del modelo Brody para describir el crecimiento de dos grupos raciales de ovinos en Córdoba, Colombia. Revista Veterinaria y Zootecnia, v. 11, n. 1, p. XX-XX. DOI: 10.17151/vetzo.2017.11.1.1