Álvaro García
El ensilado de maíz es un alimento muy importante a nivel mundial, ya que proporciona al ganado un suministro constante de nutrientes gracias a su alto rendimiento y su favorable perfil nutricional. Durante el proceso de ensilado, las bacterias lácticas (BAL) fermentan de manera natural los carbohidratos solubles en agua (CSA), generando ácido láctico para reducir el pH y conservando el alimento, evitando su deterioro. No obstante, mantener un ensilado de calidad es un desafío, ya que factores como la geografía, el clima, la variedad del cultivo, las prácticas agrícolas, el momento de la cosecha y los métodos de procesamiento influyen en su conservación. Además, las fluctuaciones de temperatura y humedad durante el almacenamiento pueden alterar la fermentación, provocando la pérdida de nutrientes y el deterioro del producto. Para contrarrestar estos problemas, se han desarrollado aditivos con enzimas como la celulasa y la xilanasa, que ayudan a degradar la fibra y a mejorar la digestibilidad del ensilado.
Beneficios de la celulasa y la xilanasa en el ensilado de maíz
La celulasa y la xilanasa son enzimas que degradan la fibra y actúan sobre las paredes celulares de las plantas, descomponiendo la celulosa y la hemicelulosa para liberar azúcares y sustratos fermentables aprovechados por las bacterias lácticas (BAL). Estas enzimas mejoran la digestibilidad de la fibra, aumentan la disponibilidad de nutrientes y contribuyen a la estabilidad del ensilado, ya que incrementan la cantidad de carbohidratos solubles en agua (CSA). Esto favorece una producción más rápida de ácido láctico, estabiliza el pH y reduce la presencia de nitrógeno amoniacal. Como resultado, se obtiene un ensilado con mayor contenido de azúcares fermentables, más digerible y menos propenso a la pérdida de nutrientes, lo que mejora su estabilidad y palatabilidad.
No obstante, la eficacia de las enzimas puede variar según el tipo de forraje y las condiciones ambientales. La efectividad de la celulasa no siempre está directamente relacionada con la dosis, lo que sugiere que su concentración óptima puede diferir entre distintos forrajes. De manera similar, los resultados de la combinación de enzimas degradadoras de fibra con inoculantes a base de BAL han sido inconsistentes, probablemente debido a diferencias en la estructura de la planta, la carga microbiana inicial y las proporciones y concentraciones de enzimas utilizadas. Es necesario continuar investigando para optimizar el uso de la celulasa y la xilanasa en distintos forrajes, incluido el ensilado de maíz. En particular, es fundamental determinar las dosis ideales de enzimas, las combinaciones más eficaces de BAL y el momento óptimo de cosecha para obtener resultados uniformes y de alta calidad.
En un experimento reciente (Li et al., 2023), se estudió el efecto de la celulasa y la xilanasa en el ensilado de maíz, evaluando su fermentación y composición nutricional. Para ello, el maíz cosechado en estado de grano pastoso se troceó en fragmentos de 1 a 3 cm, se ensiló y se inoculó con distintas concentraciones de celulasa (10.000 U/g) y xilanasa (100.000 U/g), siguiendo los siguientes tratamientos:
- Sin enzimas (control)
- Celulasa a 0, 0,25, 0,5, 1,0 g/kg
- Xilanasa a 0, 0,25, 0,5, 1,0 g/kg
- Combinaciones de celulasa y xilanasa en distintas proporciones
Después de 60 días de fermentación, se abrieron todos los ensilados y se tomaron muestras para analizar el pH y la composición nutricional.
Resultados experimentales
Tras destapar los ensilados, todas las muestras presentaron un pH inferior a 4, lo que confirma la eficacia del proceso de conservación y acidificación. Un pH bajo indica un entorno estable que inhibe el crecimiento de microorganismos nocivos, garantizando así la buena conservación de los ensilados durante el almacenamiento. Los ensilados inoculados con celulasa mostraron un aumento en la concentración de carbohidratos solubles en agua (CSA) del 7,95% y 23,5% con dosis de 0,25 g/kg y 0,5 g/kg de celulasa, respectivamente, lo que proporcionó energía a las bacterias lácticas (BAL) y favoreció la acidificación. Además, al incrementar la concentración de celulasa a 0,25, 0,5 y 1,0 g/kg, los niveles de ácido láctico aumentaron en un 22,5%, 30,1% y 31,2%, respectivamente, mientras que el ácido propiónico disminuyó progresivamente. Este cambio del ácido propiónico a una mayor concentración de ácido láctico mejoró la estabilidad y el valor nutricional del ensilado, ya que el ácido láctico reduce el pH de manera más eficiente y optimiza la conservación.
La adición de xilanasa a 0,25 y 0,5 g/kg incrementó la proteína bruta (PB) en un 10,02% y 14,26%, respectivamente, mejorando la conservación de la proteína y la calidad nutricional del ensilado. Un mayor contenido de PB favorece la eficiencia alimentaria, el crecimiento y la productividad del ganado. Asimismo, el contenido de extracto etéreo (EE) aumentó en los tratamientos con celulasa y xilanasa. En particular, la celulasa generó incrementos del 8,75%, 24,24% y 11,11% en el EE a concentraciones de 0,25, 0,5 y 1,0 g/kg, respectivamente, lo que resulta beneficioso para los animales que requieren dietas con un alto aporte energético.
El aumento de la proteína bruta (PB) en los tratamientos con xilanasa puede atribuirse a una mejor conservación de las proteínas durante el ensilado. La xilanasa descompone la hemicelulosa de las paredes celulares de las plantas, liberando azúcares fermentables que estimulan la actividad de las bacterias lácticas (BAL). Esta mejora en la fermentación acelera la producción de ácido, lo que reduce más rápidamente el pH del ensilado y crea un entorno que inhibe la acción de bacterias y enzimas proteolíticas que, de otro modo, degradarían las proteínas. Al estabilizar el pH con mayor rapidez, la xilanasa contribuye a la retención de una mayor cantidad de proteína en el forraje. Además, la ruptura de las paredes celulares puede exponer más compuestos nitrogenados, lo que aumenta de manera efectiva la cantidad de PB cuantificable. Todos estos factores, en conjunto, resultan en un mayor contenido de PB en los ensilados tratados con xilanasa, mejorando así su valor nutricional para los rumiantes.
Al descomponer las fibras vegetales, la celulasa redujo tanto la fibra detergente neutro (FDN) como la fibra detergente ácido (FDA), lo que mejoró la digestibilidad de la fibra y aumentó la accesibilidad de los nutrientes para la digestión. La disminución de la FDN, posiblemente relacionada con el aumento de los carbohidratos solubles en agua (CSA), optimiza la disponibilidad y digestibilidad de los hidratos de carbono, convirtiendo el ensilado en una fuente de alimento más eficiente para los rumiantes. Una menor FDN en los ensilados tratados con xilanasa indica una descomposición efectiva de la fibra, lo que mejora la digestibilidad y puede aumentar tanto el consumo de alimento como la eficiencia en la utilización de energía, factores clave para mejorar el rendimiento animal. Por otro lado, la ausencia de una reducción significativa en la FDA se debe a que la xilanasa actúa principalmente sobre la hemicelulosa (componente de la FDN) y no sobre la lignina o la celulosa, que son más resistentes. Esto permite una mejora selectiva en la digestibilidad de las fibras más fáciles de degradar.
En conclusión, el estudio realizado por Li et al. (2023) demuestra que los aditivos con celulasa y xilanasa mejoran significativamente la calidad de la fermentación y el valor nutricional del ensilado de maíz. La celulasa aumentó los niveles de ácido láctico, carbohidratos solubles en agua (CSA), proteína bruta (PB) y extracto etéreo (EE), mientras que redujo el nitrógeno amoniacal, el nitrógeno total, la fibra detergente neutra (FDN) y la fibra detergente ácida (FDA). Por su parte, la xilanasa inhibió la producción de ácido acético y propiónico, al mismo tiempo que incrementó la PB y el EE. Todos estos resultados subrayan la importancia de seleccionar inoculantes de forraje con una concentración adecuada de enzimas. La calidad óptima del ensilado se logró con 0,5 g/kg de celulasa por sí sola o en combinación con 0,25 g/kg de xilanasa, lo que resalta la importancia de ajustar los niveles de enzimas para mejorar eficazmente la conservación de los nutrientes. Incluir lactobacilos en los inoculantes podría favorecer aún más la fermentación, ya que estas bacterias aprovechan el contenido celular liberado por las enzimas que degradan la fibra, lo que aumenta la producción de ácido láctico y estabiliza el pH del ensilado. En conjunto, esta selección estratégica de enzimas y bacterias lácticas (BAL) podría maximizar los beneficios de la fermentación, produciendo un ensilado estable y rico en nutrientes.
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