Introducción

Los subproductos agroindustriales son los resultados de diversos procesos físicos, químicos y biológicos en la industrialización de productos animales o vegetales, que usualmente no tienen utilidad como materia prima para la cadena de producción (^{Rosas, Ortiz, Herrera, & Leyva, 2016}; ^{Saval, 2012}). Hace varias décadas estos residuos vienen recibiendo gran atención por parte de ganaderos e investigadores en ciencia animal, debido a su potencial uso en la alimentación animal. Muchas agroindustrias que utilizan materias primas agrícolas producen residuos que pueden emplearse como combustible, para alimentación animal o fertilizante (^{Food and Agriculture Organization [FAO], 1997}).

En varios países en desarrollo suelen utilizarse residuos agroindustriales y de cultivos como los principales componentes de la dieta en ganadería, con base en su disponibilidad local, la calidad del insumo y bajo precio (^{Mugerwa, Kabirizi, Zziwa, & Lukwago, 2012}; ^{Tingshuang, Sánchez, & Yu, 2002}). A lo largo de la historia de la ganadería, se han utilizado ampliamente residuos agroindustriales tales como harinas de aceite, salvados, granos de cervecería y destilería, pulpas de remolachas y melaza. Sin embargo, residuos menos convencionales actualmente tienen mayor disponibilidad como los residuos del proceso de frutas y vegetales, sueros y residuos culinarios (^{Mirzaei-Aghsaghali & Maheri-Sis, 2008}).

En la Amazonia peruana, se cuenta con una gran biodiversidad de cultivos que, en el proceso de industrialización, generan residuos no convencionales que pueden ser incluidos en la dieta de vacunos lecheros y de engorde de la zona. Entre los productos que se industrializan se encuentran frutas, verduras, raíces, semillas, hojas, tubérculos y vainas; algunos se comercializan en fresco, transformados en néctares, jugos, mermeladas, ensaladas, harinas, aceites, vinos, concentrados en polvo y conservas, por mencionar algunos ejemplos (^{Saval, 2012}). Actualmente, existe una tendencia mundial notable del crecimiento de la producción de residuos debido al aumento del procesamiento de productos para el consumo humano (^{Saval, 2012}). Para tener una idea de la cantidad de residuos que generan las industrias, la de aceite de palma solamente utiliza el 9,0 % de los componentes del fruto, el 91,0 % restante es residuo; la industria del café utiliza el 9,5 % y el 90,5 % restante es también remanente, y la industria del cacao utiliza menos del 10 %, el resto es sobrante (^{Saval, 2012}). Con base en esta disponibilidad, los residuos agroindustriales serían una buena alternativa como alimento para ganado vacuno, teniendo en cuenta su composición nutricional, el precio y la época de su uso (^{Preston & Leng, 1987}).

La composición química de estos insumos no convencionales del trópico debe ser tomada de manera referencial, ya que se requeriría necesariamente evaluaciones en la respuesta animal (^{Preston & Leng, 1987}). Sin embargo, los métodos y procedimientos usados para la descripción del contenido nutricional, tales como el análisis proximal o de Weende, son de gran precisión y han sido evaluados y validados ampliamente, permitiendo su replicación en nuevos estudios (^{Association of Official Analytical Chemists [AOAC], 2005}). Asimismo, el conocimiento de la digestibilidad de los alimentos es importante para la formulación de raciones para rumiantes (^{Bochi-Brum, Carro, Valdés, González & López, 1999}). En ese sentido, los métodos in vitro para determinar la digestibilidad de insumos (por ejemplo, ^{Goering & Van Soest, 1970}) han sido ampliamente estudiados, modificados y validados con métodos in vivo de digestibilidad, permitiendo su aplicación de acuerdo con la accesibilidad de equipamiento que se posea (^{Giraldo, Gutiérrez, & Rúa, 2007}).

El objetivo del presente estudio fue realizar la caracterización nutricional de 10 residuos agroindustriales de la región de San Martín y, con base en ello, poder clasificarlos como insumos potenciales para la alimentación del ganado vacuno en el trópico.

Materiales y métodos

Análisis de laboratorio

La determinación de la composición química proximal se realizó en el Laboratorio de Evaluación Nutricional de Alimentos (LENA) del Departamento Académico de Nutrición, Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM). Se determinó el contenido en materia seca (MS), proteína cruda (PC), grasa o extracto etéreo (EE), fibra cruda (FC), ceniza y extracto libre de nitrógeno (ELN) según el método de la ^{AOAC (2005)}.

La determinación de fibra detergente neutro (FDN) fue realizada mediante el método de ^{Ankom (2017a)}: Neutral Detergent Fiber in feed - Filter bags technique y, en el caso de la Digestibilidad aparente in vitro de Materia Seca (DIVMS), se utilizó el método ^{Ankom (2017b)} Technology Method 3 - in vitro True Digestibility usando el equipo Daisy Incubator. El fundamento de este método consiste en establecer condiciones de incubación similares a las que se dan in vivo, utilizando soluciones como minerales, fuentes de nitrógeno y agentes reductores que propician la anaerobiosis necesaria en el proceso (^{Giraldo et al., 2007}). El proceso de incubación duró 48 horas. Ambas pruebas fueron realizadas en el Laboratorio de Nutrición de Rumiantes, del Departamento Académico de Nutrición, UNALM.

Además, el fraccionamiento de proteína como porcentaje de la proteína total fue determinada según la metodología expuesta por ^{Licitra, Hernández y Van Soest (1996)}, donde la fracción A representa el nitrógeno no proteico (NNP) que es nitrógeno soluble en ácido tricloroacético (TCA); fracción B1, proteína verdadera de degradación rápida determinada como proteína precipitable con TCA de la proteína soluble en buffer menos el NNP; fracción B2, proteína verdadera con una tasa de degradación intermedia determinada como proteína insoluble en buffer menos la proteína insoluble en detergente neutro; fracción B3, proteína verdadera de degradación lenta detergente neutro determinada como el nitrógeno insoluble (NDIP) menos la fracción C; y la fracción C, proteína no disponible o unida a la pared celular derivada de un nitrógeno insoluble detergente ácido (^{Sniffen, O’Connor, Van Soest, Fox, & Russell, 1992}). Este análisis se realizó en 14 muestras de residuos en el Laboratorio del Instituto de Ciencias Agrícolas en el Trópico – Universidad de Hohenheim, Alemania. Asimismo, se determinó la proteína cruda utilizable (uCP) de estas muestras según la ecuación de ^{Zhao & Cao (2004)}.

La estimación del valor de nutrientes digestibles totales (NDT) y la energía neta de lactación (EN_L) de cada uno de los subproductos se obtuvo según lo propuesto por ^{Waller (2004)}. Al valor resultante se le restó el 10 % como margen de seguridad (^{Waller, 2004}). Los NDT constituyen una unidad de expresión del contenido energético de los alimentos y, cuando su valor es conocido, otras expresiones de energía pueden ser calculadas mediante el uso de ecuaciones apropiadas (^{Posada, Rosero, Rodríguez, & Costa, 2012}). La EN_L es una medida de los requerimientos energéticos de la leche producida y puede variar de acuerdo con sus porcentajes de grasa (^{National Research Council [NRC], 1989}). Cabe destacar que dicha fórmula tiene ciertas limitaciones con respecto a su uso en alimentos no convencionales de trópico.

Resultados y discusión

En la tabla 1 se presentan los resultados de composición química y digestibilidad aparente in vitro de los residuos agroindustriales evaluados. Se clasificaron diez residuos agroindustriales con base en los resultados del análisis proximal, fibra detergente neutro (FDN) y digestibilidad aparente in vitro de la materia seca (DIVMS). Estos análisis facilitaron el estudio de sus características nutricionales y la posible sustitución de un residuo por otro. Existen diferentes criterios de clasificación de los insumos (^{Crampton & Harris, 1974}; ^{Ensminger, 1992}; ^{McDonald, Edwards, & Greenhalgh, 1981}). Un criterio que resulta ser un común denominador es considerar su aporte nutricional y, de esta forma, clasificarlos como alimentos energéticos, proteicos o fibrosos.

Los residuos agroindustriales energéticos fueron los subproductos provenientes del pulido del arroz, es decir: arrocillo, nielen y polvillo de arroz. Además, en este grupo se encontraron la pulpa de café y la torta de palmiste. La energía neta de lactación (EN_L) osciló entre 1,60 Mcal/kg (pulpa de café) a 2,19 Mcal/kg (arrocillo y nielen) en base seca (tabla 2), y la DIVMS está en un rango de 41,9 % (Palmiste) a 99,6 % (nielen). Los valores de EN_L, EE, ELN y digestibilidad in vitro de estos residuos lograron ser significativamente superiores a los demás residuos (p < 0,05), constatando su valor energético. La digestibilidad in vitro (DIVMS) del nielen en este estudio fue de 99,4 ± 0,25 %; este valor se debe al alto contenido de extracto libre de nitrógeno y al regular contenido proteico (^{Reyes, 1991}).

En el presente estudio, el arrocillo o grano partido del arroz mostró un 9,2 % de proteína cruda promedio, valor superior a lo reportado por ^{Shimada (2009)}, con un 8,7 % de proteína cruda. Según la ^{Fundación Española para el Desarrollo de la Nutrición Animal [FEDNA] (2016a)}, el polvillo de arroz es una buena fuente energética para todas las especies de granja, en especial para los rumiantes, debido a su alto contenido en grasas (12,0 % - 18,0 %). Los resultados obtenidos en este trabajo sobre el nivel de grasa coinciden con lo expuesto en la literatura. Con respecto a la torta de palmiste, la FDN de 55,0 % - 65,0 % se compensa con el contenido de grasa de 7,0 % - 10,0 % (^{FEDNA, 2015}). En contraste con lo señalado, en el presente estudio se encontró un contenido ligeramente superior de 67,7 % y con un nivel de extracto etéreo de 11,1 %, que debe estar relacionado con diferencias en el proceso agroindustrial. Con respecto a la proteína cruda, ^{FEDNA (2015)} reporta un porcentaje de 16,7 %. superior al encontrado en este estudio (14,2 %). El porcentaje de grasa y de proteína de la pulpa de café encontrados en el presente estudio (2,4 % y 12,9 %, respectivamente) fueron similares a los reportados por ^{Pandey et al. (2000)}, donde los valores de grasa y proteína fueron de 2,5 % y 12,0 %, respectivamente.

En cuanto a los residuos agroindustriales proteicos, la torta de coco y la cascarilla de cacao fueron considerados dentro de este grupo al poseer niveles de proteína significativamente superiores a los demás residuos (p < 0,05). El promedio de proteína de la cascarilla de cacao fue de 21,8 % y la de torta de coco fue de 21,9 %, mientras que la DIVMS fue de 77,4 % y 52,0 %, respectivamente. Sin embargo, la torta de coco destacó por presentar un FDN de 51,7 %, mientras que la cascarilla de cacao fue de 28,5 %, lo que coincide con los valores de DIVMS. El nivel de proteína de la cascarilla de cacao del presente trabajo fue superior a lo reportado por otros estudios donde el nivel fue entre 15,0 % y 19,0 % (^{Cardona, Sorza, Posada, & Carmona, 2002}; ^{Lecumberri, Mateos, Izquierdo, Rupélez & Goya, 2007}; ^{Soto, 2012}). Con respecto a la torta de coco, ^{FEDNA (2016b)} reportó que la cantidad de proteína cruda de este insumo es de 21,0 % y con 90,9 % de MS, porcentajes que concuerdan con los resultados obtenidos en el presente trabajo (21,8 % y 92,4 %, respectivamente). Además, ha sido reportado que la digestibilidad in vitro de la torta de coco está limitada por la elevada proporción de proteína ligada a la pared celular (70,0 %) como manifiesta ^{FEDNA (2016b)}.

Los residuos clasificados como fibrosos fueron la cascarilla de arroz, fibra de palma y cáscara de palmito, al contener niveles de fibra detergente neutro (FDN) superiores a los demás insumos (p < 0,05). El contenido de FDN de la cascarilla de arroz varió en un rango de 68,0 %-77,1 %, siendo inferior a lo encontrado por ^{Alemán (2012)}, quien reportó un FDN de 78,5 %. Por su parte, el contenido de FDN de la fibra de palma varió en un rango de 66,8 %-72,7 %, valores similares a lo indicado por ^{Cuesta, Conde y Moreno (2000)} (entre 66,0 % y 77,0 %). La cáscara de palmito tuvo un valor de proteína y grasa cruda de 7,0 % y 1,3 %, respectivamente, valores inferiores a los reportados por ^{Mosquera, Martínez, Medina y Hinostroza (2013)} (proteína de 9,15 % y grasa cruda de 5,15 %).

En la tabla 2 se presentan los valores de nutrientes digestibles totales (NDT) y energía neta de lactación (EN_L). Se observa que los residuos fibrosos tuvieron un bajo valor de EN_L, como, por ejemplo, la cascarilla de arroz con 0,8 Mcal/kg, a diferencia de los residuos energéticos que variaron de 1,73 a 2,06 Mcal/kg de en lactación (Arrocillo).

Los residuos con mayor potencial de uso en alimentación del ganado vacuno por el mayor aporte de energía son los provenientes de la molienda del arroz como nielen, arrocillo y polvillo de arroz (2,1 ± 0,02, 2,1 ± 0,02 y 1,7 ± 0,02 Mcal/kg de EN_L en base seca, respectivamente); mientras, los aportes de proteína de los insumos con mayor potencial son la torta de coco y cascarilla de cacao (21,9 % y 21,8 ± 1,34 % de proteína en base seca, respectivamente). Por otro lado, los residuos con menor potencial de uso por su bajo valor de DIVMS fueron la fibra de palma y la cascarilla de arroz (27,7 ± 2,47 % y 27,6 ± 5,02 %, respectivamente). En líneas generales, el nielen fue el residuo agroindustrial con mejor composición química nutricional y DIVMS en el presente estudio.

Los resultados de fraccionamiento de proteína se observan en la tabla 3. La cascarilla de cacao presentó mayor cantidad de la fracción A (entre 37,6 % y 43,8 %), lo que indica que esa fracción de la proteína del insumo sería rápidamente degradable en el rumen y convertido en amoniaco (^{Tham, Man, & Preston, 2008}). El insumo que presentó mayor cantidad de la fracción C fue la cascarilla de arroz (entre 44,1 % y 68,0 %). Este insumo tendría una mayor cantidad de lignina, sílice, complejos taninos-proteína u otros productos resistentes al hidrolisis por enzimas microbianas (^{Tham et al., 2008}), los cuales están vinculados directamente con la cantidad de la fracción proteica C, siendo considerado como un insumo de baja calidad.

Aquellos insumos considerados como proteicos, tales como la cascarilla de cacao y torta de coco, mostraron diferentes porcentajes de fracciones proteicas. Como se indicó anteriormente, la cascarilla de cacao contiene un mayor valor de fracción A que los demás insumos, pero también tuvo un porcentaje considerable de fracción B (entre 36,5 % y 38,9 %), siendo la parte B2 la de mayor concentración (entre 16,8 % y 19,5 %). Esta fracción normalmente se fermenta lentamente en el rumen, debido a las bacterias que requieren amoniaco como fuente única de nitrógeno (^{Russell, O’Connor, Fox, Van Soest, & Sniffen, 1992}). La fracción C de este insumo fue entre 19,7 % y 23,5 %.

Por otra parte, la torta de coco mostró mayor cantidad de fracción proteica B (75,5 %), donde la proteína verdadera de degradación lenta (B3) presentó mayor cantidad (52,8 %). La fracción B3, ya que solamente se degrada en el rumen en un 10,0 %-25,0 % y el resto pasa al tracto intestinal, es considerada la fracción con mayor eficiencia para su aprovechamiento en los rumiantes (^{Sniffen et al., 1992}). La fracción C de la torta de coco tuvo un valor de 16,5 %. De estos insumos proteicos, la torta de coco vendría a ser más eficiente, debido al alto contenido de la fracción B3, en comparación con la cascarilla de cacao, y por tener una menor fracción A (8,0 %) y fracción C (16,5 %), considerándosele un insumo proteico de buena calidad. Al respecto, ^{Guevara-Mesa et al. (2011)} reportaron que la harina de coco presentó valores de fracción A, B1, B2, B3 y C de 11,41 %, 3,15 %, 23,26 %, 48,02 % y 14,17 %, respectivamente, valores semejantes a los observados en el presente estudio.

Existen varios trabajos que indican el fraccionamiento de proteína de diferentes insumos y forrajes para la alimentación de rumiantes tales como alfalfa, maíz, harina de soya, salvado de trigo, algodón, sorgo, cebada, avena, residuos de cosecha, forrajes leguminosos y gramíneas (^{Gaviria, Rivera & Barahona, 2015}; ^{Guevara-Mesa et al., 2011}; ^{Sniffen et al., 1992}). Sin embargo, aún falta indagar con mayor detalle información del fraccionamiento de proteínas en insumos no tradicionales y, con mayor énfasis, en residuos agroindustriales del trópico en el Perú. Asimismo, en la tabla 3 también se muestran los valores de proteína cruda utilizable (uCP), observando que los residuos agroindustriales considerados como proteicos muestran valores semejantes de uCP (cascarilla de cacao entre 21,6 % y 24,5 %; y la torta de coco con 24,9 %).

En la figura 1, se puede observar la relación entre la fibra detergente neutro (FDN) y la digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) de los residuos agroindustriales evaluados.

Fuente: Elaboración propia

Figura 1 Relación entre el contenido de fibra detergente neutro (FDN) y la digestibilidad in vitro de la materia seca aparente (DIVMS) de los residuos agroindustriales de la región de San Martín. 

Se encontró una correlación negativa significativa entre ambos parámetros (r = -0,98), es decir que, cuando hubo un incremento de la FDN, el valor de la DIVMS se redujo. Esta relación fue más notable en aquellos subproductos con alto contenido de FDN como la cascarilla de arroz, fibra de palma, cáscara de palmito y palmiste, ya que la digestibilidad in vitro del FDN se reduciría y, por ende, la digestibilidad de la materia seca también (^{Mertens, 2009}). ^{Mahyuddin (2008)} reportó una correlación negativa entre FDN y DIVMS de pastos tropicales; sin embargo, el coeficiente de determinación de dicho trabajo (R²= 0,24) fue inferior al resultado del presente estudio (R²= 0,96). La razón podría ser la variación que hubo entre las especies forrajeras tropicales respecto a los componentes químicos, mientras que, en el presente trabajo, los residuos agroindustriales tuvieron menor variación de dichos componentes. En otro estudio también se reportó una relación negativa entre la DIVMS y la FDN del kikuyo, mostrando un valor de R. de 0,75, valor inferior al encontrado en los subproductos locales del trópico (^{Rodríguez, 1999}). Por otro lado, aquellos subproductos con bajos niveles de FDN y altos valores de DIVMS tales como la torta de coco, pulpa de café, cascarilla de cacao, polvillo de arroz, nielen y arrocillo serian subproductos con mayor aprovechamiento.

Conclusiones

Los residuos agroindustriales con mejor potencial energético y con buena digestibilidad in vitro (DIVMS) fueron el nielen, polvillo de arroz y el arrocillo, con valores de energía de lactación (EN_L) de 2,1 ± 0,02, 2,1 ± 0,02 y 1,7 ± 0,02 Mcal/kg en base seca, respectivamente, y DIVMS de 99,3 ± 0,25 %, 90,5 ± 0,42 % y 99,0 ± 0,68 %, respectivamente.

Los residuos agroindustriales con mejor potencial proteico fueron la cascarilla de cacao y la torta de coco, con niveles de proteína cruda de 21,8 ± 1,34 % y 21,9 %, respectivamente. Los residuos agroindustriales con potencial fibroso fueron la cascarilla de arroz, fibra de palma y cáscara de palmito con valores de FDN de 69,8 ± 4,17 %, 72,6 ± 6,45 % y 60,4 %; sin embargo, solo la cáscara de palmito reportó un DIVMS regular (57,2 %).

Los residuos agroindustriales de la región de San Martín, Perú, tienen un variado potencial energético y proteico, y serían de utilidad en la alimentación de ganado vacuno en el trópico.