Revista Sinapsis. Vol. 2, Nro 21, diciembre de 2022, ISSN 1390 – 9770
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Caracterización química y degradabilidad in situ de residuos orgánicos
del cantón La Troncal - Ecuador
Chemical characterization and in situ degradability of organic waste from La
Troncal cantón - Ecuador
José Vera Rodríguez. Mg.1
1Universidad Estatal de Milagro. Facultad Ciencias e Ingenierías. Carrera de
Biotecnología, Milagro – Ecuador. humbertorichi@hotmail.com, Código Orcid:
https://orcid.org/0000-0003-3027-059X
Contacto: humbertorichi@hotmail.com
Resumen
El objetivo de este trabajo fue realizar una caracterización química y degradabilidad in
situ de residuos orgánicos para la alimentación de bovinos. Se evaluó la materia seca de
los residuos de banano variedad CAVENDISH y ORITO (hoja verde, vástago y raquis),
residuos de cacao variedad ARRIBA y CCN-51 (cascara, cascarilla y placenta), residuos
de caña de azúcar variedad CC 8592 y ECU-01 (hoja verde, hoja seca y bagazo). Mediante
análisis proximal se determinó la materia seca, proteína cruda, cenizas, extracto etéreo,
fibra cruda y extracto libre de nitrógeno; Análisis de fibras: fibra detergente neutra (FDN),
fibra detergente ácida (FDA) y lignina detergente ácida (LDA); Análisis de energía bruta;
Degradabilidad in situ y cinética de degradación. Las muestras fueron incubadas dentro
del rumen fistulados de bovinos mestizos Brahman con un peso vivo de 450 Kg ± 20 Kg
durante 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72 y 96 horas. Los valores del análisis proximal presentan una
opción importante sobre los residuos evaluados como alimento para animales gracias al
contenido de nutrientes presentes y de energía bruta, sin embargo, el contenido de fibras
y lignina podría limitar su consumo, la degradabilidad in situ de sus materias secas son
considerablemente aceptables en dietas de bovinos, observándose una mediana
degradabilidad a través de la cinética de degradación ruminal a las 96 horas. En
conclusión, los residuos orgánicos de banano, cacao y caña de azúcar son una buena
alternativa alimenticia en bovinos.
Palabras clave: Banano, cacao, caña de azúcar, cinética de degradación, ruminal
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Abstract
The objective of this work was to carry out a chemical characterization and in situ
degradability of organic waste for cattle feed. The dry matter of banana residues of variety
CAVENDISH and ORITO (green leaf, stem and rachis), cocoa residues of variety
ARRIBA and CCN-51 (peel, husk and placenta), residues of sugar cane variety CC 8592
and ECU-01 were evaluated (green leaf, dry leaf and bagasse). By means of proximal
analysis, the dry matter, crude protein, ash, ether extract, crude fiber and nitrogen-free
extract were determined; Fiber analysis: neutral detergent fiber (FDN), acid detergent
fiber (FDA) and acid detergent lignin (LDA); Gross energy analysis; In situ degradability
and degradation kinetics. The samples were incubated within the fistulated rumen of
Brahman crossbred cattle with a live weight of 450 Kg ± 20 Kg for 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72
and 96 hours. The values of the proximal analysis present an important option on the
residues evaluated as animal feed thanks to the content of nutrients present and gross
energy, however, the content of fibers and lignin could limit their consumption, the in situ
degradability of their dry matter they are considerably acceptable in bovine diets,
observing a medium degradability through the ruminal degradation kinetics at 96 hours.
In conclusion, the organic residues of banana, cocoa and sugar cane are a good food
alternative in cattle.
Keywords: Banana, cocoa, sugar cane, degradation kinetics, ruminal
Introducción
El incremento de la población a nivel mundial demanda de alimentos ricos en proteína
animal, por tal motivo la producción de ganado bovino está en aumento y hay que optar
por nuevas alternativas eficientes y sostenibles de alimentación animal. Por lo anterior,
los bovinos al ser animales rumiantes, responden eficientemente al consumo de fibra, lo
que hace posible aprovechar subproductos y residuos agrícolas que aporten con nutrientes
que podrían disminuir los costos de producción y de esta manera reducir el impacto
ambiental de las actividades agrícolas y ganaderas (Garcia, M., et al., 2015).
Según Torres, S. C., & Miranda, J. P. R., (2017) el aprovechamiento de estos residuos
orgánicos debe responder a la necesidad y gestión de los mismos, con la finalidad de
minimizar impactos ambientales. Existe preocupación para los países en vías de
desarrollo, en cuanto al manejo y disposición final de los residuos sólidos orgánicos
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generados (Quillos Ruiz, S. A., et al., 2018). Esto ha incrementado las exigencias hacia
la agroindustria en temas ambientales, obligándola a producir de una manera sostenible,
buscando alternativas para la disposición final de sus residuos generados.
FAOSTAT, (2019) reporta que, a nivel mundial existe una superficie de 5´158.582
hectáreas destinadas al cultivo de banano, 26´777.041 hectáreas de cultivo de caña de
azúcar, 12´234.311 hectáreas de cultivo de cacao; esto representa una producción anual
de 116´781.658 toneladas de banano, 1.949´310.108 toneladas de caña de azúcar y
5´596.397 toneladas de cacao; Mientras tanto en Ecuador se encuentran registradas
183.347 hectáreas de cultivo de banano, 121.812 hectáreas de cultivo de caña de azúcar
y 525.435 hectáreas de cultivo de cacao, con una producción anual de 6´583.477
toneladas de banano, 9´257.700 toneladas de caña de azúcar y 283.680 toneladas de
cacao. Esto denota una alta producción de banano, caña de azúcar y cacao en las diferentes
regiones de nuestro país donde las industria que procesan los productos agropecuarios,
deben encontrar un destino final para los subproductos y sus residuos.
Lagos-Burbano, E., & Castro-Rincón, E. (2019) en su investigación de subproductos de
la industria azucarera en la alimentación de ruminates manifiesta que, los residuos de caña
de azúcar son una alternativa dentro de la nutrición animal, donde previo al consumo se
debe investigar la degradabilidad de la materia seca que contienen estos subproductos,
mediante análisis físicos y químicos. De igual manera Caicedo, W., et al., (2020)
considera que la composición química (materia seca, cenizas, proteína bruta, extracto
etéreo, extracto libre de nitrógeno, energía bruta y fibra bruta) del raquis de banano es un
alimento con un buen valor nutritivo que puede ser empleado en la alimentación de
bovinos. Siendo así, los residuos de cacao son considerados también, recursos
alimenticios alternativos no convencionales para rumiantes, pueden ser conseguidos a un
bajo costo, ayudando a disminuir el impacto ambiental gracias a su contenido adecuado
de fibra cruda, fibra detergente ácida y neutra con valores superiores entre 25.66 y 56.63%
(Yoplac, I. J., et al., 2021). La particularidad en los rumiantes es poseer microorganismos
ruminales los cuales le dan la capacidad de poder aprovechar estos nutrientes degradables
para el propio animal (Italo, E. G., 2020).
La superficie de labor agrícola en Ecuador está dada mayoritariamente por el cultivo de
banano, cacao y caña de azúcar, donde la producción es utilizada para su comercialización
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en mercados nacionales y de exportación. Debido a su gran producción, existe una
cantidad considerable de residuos generados sin un óptimo tratamiento que mitigue el
impacto generado al medio ambiente. Por tanto, el objetivo de esta investigación radica
en caracterizar mediante análisis químicos y de degradabilidad in situ los residuos
orgánicos de la producción de banano, cacao y caña de azúcar en el cantón La Troncal -
Ecuador para el aprovechamiento dentro de la dieta de bovinos.
Materiales y métodos
El estudio se llevó a cabo en el cantón La Troncal de la Provincia de Cañar, Ecuador,
encontrándose ubicado a 2º28'22'' y 2º30'05'' latitud sur, y entre 79º14'14'' y 79º31'45''
longitud oeste. Cuenta con una extensión de 32,780 hectáreas, una altitud de 24 y 200
metros, el sitio presenta una temperatura promedio de 24.6 °C. (GAD Municipal La
Troncal, 2021).
Se tomaron muestras de residuos orgánicos de:
a) Banano (Musa paradisiaca L.) variedad CAVENDISH y ORITO (hoja verde,
vástago y raquis).
b) Cacao (Theobroma cacao L.) variedad ARRIBA y CCN-51 (cascara, cascarilla y
placenta).
c) Caña de azúcar (Saccharum officinarum L.) variedad CC 8592 y ECU-01 (hoja
verde, hoja seca y bagazo).
Las muestras fueron procesadas en el Laboratorio de Rumiología y Metabolismo
Nutricional de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ), provincia de Los
Ríos, Ecuador, siendo pesadas en una balanza analítica, pre-secadas a temperatura
ambiente y posteriormente deshidratadas en una estufa de aire forzado a 65 ºC por 48
horas para preceder a realizar los siguientes análisis:
Caracterización Proximal. La composición bromatológica se determinó utilizando el
método de la A.O.A.C., (2016) para: materia seca, proteína cruda, cenizas, extracto
etéreo, fibra cruda, extracto libre de nitrógeno.
Caracterización de Fibra. El contenido de fibras fue determinado según la metodología
descrita por Goering & Van Soest, (1970): fibra detergente neutra (FND), fibra detergente
ácida (FDA) y lignina detergente ácida (LDA).
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Caracterización de Energía Bruta. El contenido de energía bruta fue obtenido a través
de una bomba calorimétrica IKA C 2000, siguiendo lo establecido en el método de la
A.O.A.C. (2016).
Degradabilidad in situ. La degradabilidad in situ y cinética de degradación de la materia
seca se determinó según lo establecido por Orskov, E., & Mc Donald, I., (1979), las
muestras en base seca se llenaron en bolsas de nylon e incubadas durante: 0, 3, 6, 12, 24,
48, 72 y 96 horas dentro del rumen de bovinos mestizos Brahman fistulados, con un peso
vivo de 450 Kg ± 20 Kg.
Los datos obtenidos fueron calculados mediante la función SOLVER del programa Excel
de Microsoft Office 2016.
Resultados
El resultado de la caracterización de los residuos orgánicos mediante análisis químico, de
fibra y contenido de energía bruta de banano, cacao y caña de azúcar se muestra en la
Tabla 1.
Tabla 1. Caracterización de los residuos orgánicos de banano, cacao y caña de azúcar.
Caracterización de variedades de residuos orgánicos en materia seca
Variables
Valor
Banano
Cacao
Caña de
Azúcar
CAVENDISH
CCN
51
ARRIBA
CC
8592
ECU-
01
ANÁLISIS QUÍMICO
PROXIMAL
Proteina Cruda
(%)
5.51
7.00
8.15
3.25
3.67
Extracto Etéreo
(%)
4.30
6.89
6.18
1.56
1.67
Ceniza
(%)
14.98
10.69
9.89
7.07
6.17
Fibra cruda
(%)
25.96
24.83
25.85
36.54
35.01
Extracto Libre de Nitrógeno
(%)
49.26
50.58
49.93
51.58
53.48
Materia Seca Total
(%)
8.05
45.37
48.91
50.91
55.58
ANÁLISIS DE FIBRA
FDN
(%)
46.28
41.30
41.45
63.49
65.71
FDA
(%)
29.82
32.45
32.22
36.12
38.60
LDA
(%)
8.78
20.42
21.34
5.58
6.94
CONTENIDO DE ENERGÍA
BRUTA
Energía Bruta
(Mcal/Kg)
4.42
4.59
4.61
4.47
4.53
Los residuos de banano mostraron en promedio un contenido de proteína cruda de 5.79%,
extracto etéreo 3.99%, cenizas 14.83%, fibra cruda 26.81%, extracto libre de nitrógeno
48.43%, materia seca total de 8.34%, fibra detergente neutra 44.69%, fibra detergente
ácida 28.30%, lignina detergente ácida 8.24% y un contenido de energía bruta de 4.35
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(Mcal/Kg). Mientras tanto los residuos de cacao presentaron una media en el contenido
de proteína cruda de 7.58%, extracto etéreo 6.58%, cenizas 10.29%, fibra cruda 25.34%,
extracto libre de nitrógeno 50.26%, materia seca total de 47.14%, fibra detergente neutra
41.38%, fibra detergente ácida 32.34%, lignina detergente ácida 20.88% y un contenido
de energía bruta de 4.60 (Mcal/Kg). Sin embargo, los residuos de caña de azúcar
mostraron un contenido de proteína cruda de 3.46%, extracto etéreo 1.62%, cenizas
6.62%, fibra cruda 35.77%, extracto libre de nitrógeno 52.53%, materia seca total de
53.25%, fibra detergente neutra 64.60%, fibra detergente ácida 37.36%, lignina
detergente ácida 6.26% y 4.50 (Mcal/Kg) de energía bruta.
La degradabilidad in situ de la materia seca de los residuos orgánicos de las variedades
de banano, cacao y caña de azúcar se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2. Degradabilidad in situ de la materia seca de los residuos orgánicos.
Degradabilidad in situ (%) de la materia seca de residuos orgánicos
Tiempo de incubación ruminal
Banano
Cacao
Caña de Azúcar
CAVENDISH
ORITO
CCN
51
ARRIBA
CC
8592
ECU-
01
0
18.76
19.82
17.71
16.89
20.77
19.45
3
24.09
24.60
22.49
21.87
26.44
25.62
6
28.68
28.78
26.63
26.03
31.35
30.86
12
36.02
35.67
33.28
32.44
39.25
39.11
24
45.60
45.08
41.97
40.38
49.64
49.44
48
54.28
54.04
49.62
47.28
58.96
57.86
72
57.44
57.30
52.10
49.77
62.12
60.30
96
58.73
58.51
52.93
50.74
63.24
61.03
Variables del potencial de
degradación
Fracción soluble
18.76
19.82
17.71
16.89
20.77
19.45
Fracción insoluble pero
potencialmente degradable
41.08
39.43
35.66
34.52
43.15
41.90
Fracción indegradable
40.16
40.75
46.63
48.59
36.07
38.65
Degradabilidad potencial
59.84
59.25
53.37
51.41
63.93
61.35
Kd (tasa de degradabilidad, % hora)
0.05
0.04
0.05
0.05
0.05
0.05
Degradabilidad efectiva, tasa pasaje
de 2% hora-1
46.85
46.63
42.78
41.11
50.81
49.77
Degradabilidad efectiva, tasa pasaje
de 5% hora-1
38.09
37.98
35.10
33.87
41.50
40.93
Degradabilidad efectiva, tasa pasaje
de 8% hora-1
33.55
33.56
31.03
30.05
36.62
36.09
De forma general los resultados de degradabilidad in situ de la materia seca muestran una
aceptable degradación como alimento en bovinos, ya que la fracción soluble de materia
seca presenta un valor inicial en promedio de degradabilidad del (19.29% en residuos de
banano, 17.30% en residuos de cacao y 20.11% en residuos de caña de azúcar),
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incrementándose a las 96 horas a (58.62% en residuos de banano, 51.84% en residuos de
cacao y 62.14% en residuos de caña de azúcar) según como se observa la cinética de
degradación en la Figura 1.
Figura 1. Cinética de degradación de la materia seca de los residuos orgánicos.
En esta figura se observa una tendencia de aumento en la cinética de degradación ruminal
hasta la hora 72 aproximadamente en todos las variedades de residuos analizados y un
descenso aparentemente constante hasta las 96 horas.
Discusión
Los resultados obtenidos en los residuos de banano, cacao y caña de azúcar coinciden con
los reportados por (Vera-Rodríguez, J. H., et al., 2021; Rodríguez, J. H. V., et al., 2021;
Yoplac, I. J., et al., 2021). Los valores reportados por Ribeiro, A., et al., (2007) indican
que las Musa spp. presentan valores de materia seca del 91.01%, extracto etéreo 2.55%,
proteína bruta 17.20%, FDN 66.37%, FDA 37.85%, alcanzando una degradación de la
materia seca a las 96 horas de incubación del 36.54%. El banano posee un excelente
contenido de nutrientes, tiene un potencial aporte de energía para la alimentación de
animales, sus hojas contienen valores de FDN, proteína cruda y lignina idóneos para la
alimentación de bovinos, siendo considerado los residuos de bananeras una buena fuente
58.62
51.84
62.14
0
20
40
60
80
0 20 40 60 80 100
Degradabilidad de la MS (%)
Horas de incubación ruminal
Cinética de degradación de la (MS) de resíduos
orgánicos (Banano, cacao y caña de azúcar)
Banano Cacao Caña de Azúcar
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forrajera para los rumiantes (Diniz, T. T., et al., 2014). Los residuos generados en la
producción bananera presentan un alto potencial de aprovechamiento gracias a su variada
composición química, misma que puede ser aprovecha como alimentos para animales.
Abarca, D., et al., (2010) estudió la composición de los residuos de cacao de la variedad
Nacional, encontrando como resultado un contenido de proteína del 4.5% en la cáscara y
17.10% en la cascarilla, grasa 2.50% en la cáscara y 2.18% en la cascarilla, cenizas 9.01%
en la cáscara y 7.93% en la cascarilla, fibra cruda 33.78% en la cáscara y 21.41% en la
cascarilla, extracto libre de nitrógeno 43.68% en la cáscara y 44.07% en la cascarilla.
Producto que aporta unas excelentes fuentes de fibra ideal para la alimentación de
rumiantes.
Así también, Aguirre, J., et al., (2010) demostraron que los residuos de la caña de azúcar
poseen un contenido de proteína cruda, FDA y lignina similar con (3.64%, 33.86% y
6.29%), mientras que el FDN es menor con 48.71%. La digestabilidad de la caña de
azúcar dependerá de la proporción en los componentes de la pared celular, celulosa,
hemicelulosa según el estudio realizado por Aranda, E. M., et al., (2004). Según
Contreras, J. L., et al., (2019), la incubación de muestras de residuos dentro del rumen
hasta las 96 horas, es suficiente para poder observar los valores máximos de la
degradación de la materia seca, proteína cruda y fibra detergente neutra. La técnica de
bolsas de nylon para medir la degradabilidad ruminal de muestras de alimentos permite
elaborar mejores raciones que ayuden a satisfacer los requerimientos nutricionales de los
microorganismos ruminales para que los animales puedan incrementar sus rendimientos
productivos y reproductivos.
Por lo que se considera que la composición química, de fibra y degradabilidad de los
residuos podría variar de acuerdo al estado de maduración de los productos durante la
cosecha, al contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina contenida estructuralmente en
cada vegetal y a factores externos como la nutrición de los suelos.
Conclusiones
En conclusión, los residuos orgánicos de banano, cacao y caña de azúcar son una buena
alternativa alimenticia en bovinos.
Debido a su considerable volumen disponible a consecuencia de la fuerte explotación de
estos cultivos en Ecuador, es de suma importancia profundizar estudios sobre un
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adecuado método de su conservación y procesamiento para la nutrición de animales en
especial de rumiantes.
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