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-_ -* 4 o m b r e : Dávila Zamora Alejandra

Matrícula: 91333514 ...,..

~ JÍicenciatura: Ingeniería Bioquímica Industrial . /División CBS.

Unidad Iztapalapa. 1 1 ,

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m. Teléfono: 696 02 85

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Trimestre: 96-P

Horas a la semana:

/Titulo del proyecto:

JAsesor interno : Puesto: Profesor Titular "C" . Adscripción:

20 hrs.

"Caracterización de recursos alternativos para la alimentación"

Jesús Daniel Grande Cano.

Departamento de Biología de la Reproducción. División CBS. Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa.

Asesor Externo : Jesús Carmona de la Torre. Puesto: - Investigador Asociado "A". Adscripción: Subdirección de Nutrición Experimental y Ciencia de los

Alimentos. Instituto Nacional de la Nutrición Salvador Zubirán.

13 de Septiembre de 1996 Fecha de inicio:

/Fecha de terminación: 18 de Julio de 1997 J I

Clave: IBL035.96 ad¿ . Firma del alumno: -Fi' -A---

Firma de los asesores:

Ing. J. Daniel Grande Cano IBI Jesús Carmona de la Torre.

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INTRODUCCION

En México hay una gran variedad de flora debido los diferentes climas que abarca su territorio, en el se han establecido diversos tipos de vegetación caracterizados por especies de árboles y arbustos, muchos de estos no han sido estudiados pero son utilizados por el hombre en diversas áreas .(Niembro , 1986)

El tipo de especies desarrolladas en cada parte del pais depende completamente del clima del lugar y de las condiciones del suelo, en Mexico vemos desde climas templados donde la vegetación es la más fecunda y numerosa en cosechas silvestres, hasta climas áridos y tropicales donde hay una exuberancia en la vegetación que se manifiesta con una gran variedad de especies arbóceas (Faucher, 1975).

Los pastizales naturales comprenden una asociación de plantas y especies vegetales que incluyen gramíneas, leguminosas forrajeras, Seudopastos y Hierbas según la zona y I tipo de suelo donde se encuentren. Estos constituyen recursos alternativos que sin la necesidad de ser cultivados por el hombre se utilizan como forraje en al alimentación animal ( Berlijh, 1989).

Existen especies arvenses que constituyen la vegetación que invade y crece entre los cultivos y los prados artificiales, viviendo en competencia con la vegetación sostenida por el hombre, muchas de estas son consideradas como dañinas , sin embargo han sido aprovechadas por el hombre por sus propiedades para diferentes usos y además por sus características que sin ser exclusivas se presentan con frecuencia y a veces de manera acentuada, como por ejemplo: ciclo de vida corto, autofertilización , producción de gran cantidad de semillas (Villegas, 1979).

Estas especies tienen importancia económica desde muchos puntos de vista son útiles porque algunas se consumen como alimentos , otras como remedio, para abonos o de ornato , en muchos lugares se utilizan como forraje en al alimento del ganado, aunque esto ha sido descubierto y manejado por mucho tiempo de manera empirica(Villegas, 1979)

El ganado ovino, bovino ,caballar y porcino, consumen casi todas las arvences, ya sea en el campo o en el establo y se han manifestado que algunas son mas gustadas que otras , por ejemplo, Medicago polymorpha, simsia arnplexicauls, bromus carinatus entre otras. Algunas de sus semillas son utilizadas como alimento para pájaros , como Brassica carnpestris(Villegas, 1979). Existen entre las arvenses especies medicinales como la Malva parviflora , Gnaphallium lepfohylum (gordolobo) y Plantago major ( lanté).

Plantas arvenses que se usan como ornamentales y que Se han observado en los jardines aunque no hayan sido sembradas a proposito como son :Cosmos bipinnafus (mirasol) , Ipomea purpurea var. Tubaefonnis(ViIiegas, 1979). Como resultado de las diferentes labores culturales muchas de las especies arvenses son incorporadas al suelo y en cierta forma funcionan como abono verde , sin embargo son consideradas como tal Lupinus campesfris (garbancillo ) y Medicago polyrnorpha var. vulgaris.

Estas plantas constituyen un recurso alternativo que requiere una investigación científica de acuerdo al campo en que se utilizan y en otros aspectos como la búsqueda de conocimientos biológicos, ecológicos y fisiolÓgicos(Villegas, 1979)

La generación de diversos productos a partir de las especies vegetales, esta ofreciendo una nueva posibilidad científica de enormes perspectivas para beneficio de la humanidad. Las plantas son las principales fuentes de alimento directo e indirecto, ya que constituyen la dieta de los animales y complementa la dieta del hoi8ibre, por lo que es esencial para la vida el aprovechamiento de especies vegetales , silvestres o domesticas. ( Gonzalez, 1984) El conocimiento y la comprensión de lo que es el uso de un nutrimento es indispensable para poder evaluar los alimentos o para definir las necesidades de ellos en el desarrollo de patrones de alimentación para los animales.

Para estimar las necesidades alimenticias de los animales tenemos que conocer su composición desde el punto de vista químico y puesto que las plantas proporcionan la mayor parte de los alimentos que consume el ganado es necesario determinar su composición para evaluar su valor nutritivo.

Debido a que muchos de los recursos alternativos son vegetales estos deben someterse a estudios químicos y de digestibilidad para evaluar su potencial en la alimentación animal.

Los rumiantes difieren de los animales monogastricos en la elevada fracción de proteína de origen microbiano que llega a su intestino delgado .Sin embargo , la gran importancia de las proteinas es que los animales poseen una capacidad muy limitada de metabolizar aminoácidos esenciales, por lo que es indispensable que los consuman directamente en los alimentos La proteína que llega a los rumiantes proviene de tres fuentes principales : la proteína de la dieta que a eludido la descomposición de los microorganismos del rumen , la proteína contenida en las celulas bacterianas y protozoos que provienen del rumen y la proteína endógenas contenidas en celulas desprendidas y secreciones en abomaso e intestino. Después del paso por el rumen la proteina es absorbida de manera semejante a la observada en animales no rumiantes (Church , 1993 ).

Otro factor importante es la energía metabólica que proporcionen los alimentos alternativos a los animales, esta constituye un parámetro importante en la evaluación de estos recursos, Pero también es muy dificilmente cuantificable, por

lo que se mide como energía bruta por medio de una bomba de combustión de oxigeno y del valor obtenido consideramos que el 80 % de esta es energía metabolizable. La energia bruta es la cantidad de calor, medida en calorias, que se libera cuando es oxidada completamente una sustancia. Los calores de combustión de la mayoria de los alimentos destinados a los rumiantes son de 4.4 a 4.5 Kcallgr aproximadamente(Hafez 1980).

En general los vegetales contienen grandes proporciones de fibra (las Hemicelulosa, celulosas, almidón, lignina, y silice) las hemicelulosas son un grupo de carbohidratos complejos, forman parte de las paredes de las células y se almacenan como reservas alimenticias. La lignina esta en las partes leñosas de las plantas, es la sustancia menos digestible y está constituida por compuestos polifenolicos siempre asociados a los polimeros de carbohidratos ( Maynard, 1981).

Las paredes celulares de las plantas están formadas por celulosa, está solo es digerida por los animales con la intervención de bacterias de nimiantes(Morrison, 1975).

El valor nutritivo de los vegetales depende de la relación hojas, tallos, de la etapa de crecimiento en el momento del corte, del tipo de suelo , del tratamiento con abonos y de las condiciones climáticas donde se desarrolle ésta. Similarmente, los pastos de mucho follaje son preferidos para el pastoreo, puesto que las hojas contiene más proteina y menos fibra que los tallos.

La digestibilidad se define como el porcentaje de un nutrimento que se digiere o desaparece debido a la degradación parcial o total a su paso por el tubo gastrointestinal( Maynard, 1981). Existen grandes diferencias en la capacidad para digerir los alimentos voluminosos en las diversas especies animales. Debido a la fermentación bacteriana del rumen, los rumiantes son capaces de digerir celulosa hemicelulosa y parte de lignina, en forma más completa que los herbivoros no rumiantes(Lozano, 1991).

En el rumen acontece un desdoblamiento parcial de las grasas . Ahí mismo tiene lugar un extenso metabolismo proteico, principalmente de naturaleza sintética más que proceso digestivo.

Los coeficientes de digestión no son constantes para un determinado alimento o especie animal. Ellos están influenciados por muchos factores .Existen diversas formas mediante las cuales se degradan los carbohidratos complejos por las bacterias del rumen y a su vez la digestión de otros nutrientes puede estar influenciada por la naturaleza y relaciones de los nutrientes administrados(Maynard , 1981).

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La composición quimica del alimento afecta la digestibilidad, el estado de madurez al momento de la cosecha parece un factor de mayor importancia que influye en la digestibilidad de los forrajes .Conforme la planta madura, aumenta el contenido de la pared celular, el contenido celular se reduce y la planta se vuelve mucho menos digestible(Lozano, 1991). Cuando los forrajes alcanzan su madurez fisiológica experimentan cambios caracteristicos en su composición. Los cambios más destacados son el aumento en la concentración de fibra en la planta mientras que descienden las concentraciones de los componentes solubles. La respuesta de los animales a dichos cambios se manifiestan mediante descensos tanto en el consumo voluntario como de la digestibilidad de la sustancia seca.

Los descensos que experimenta la digestibilidad de los forrajes más maduros o de peor calidad son resultado probablemente de estos cambios en la composición , ya que los componentes fibrosos de la dieta son peor digeridos y de forma más variable que los componentes solubles ( Chuch, 1993).

Las diferencias, de acuerdo a las fuentes de alimento en el coeficiente de digestibilidad del extracto etéreo, reflejan su naturaleza variable. Mientras que las semillas y sus subproductos este extracto consiste en su mayoría de esteres de ácidos grasos de fácil digestión, el extracto etereo de los forrajes, contiene una elevada proporción de componentes no saponificables, así como sustancias que no son lípidos.

La digestibilidad de una mezcla no es necesariamente el promedio de los valores de sus componentes de terminados en forma separada o indirecta. Cada alimento puede ejercer influencia sobre la digestibilidad de otros(Lozano, 1991)

Cuando se reduce la ingestión de alimento por debajo, del nivel, de mantenimento, los animales tienden a ser más eficientes en la digestión de alimentos y en el aprovechamiento, de nutrientes.

Cuando los rumiantes son alimentados solo a base de forrajes, el nivel de ingesta tiene poca influencia sobre la digestibilidad, pero la influencia se hace mayor conforme se aumenta la proporción de concentrados ricos en carbohidratos fácilmente fermentables en la ración total. La importancia de un adecuado suministro de nutrientes es debido a que una deficiencia de algunos de ellos puede afectar los procesos digestivos , si bien no hay efectos evidentes en la producción( Maynard , 1981 ).

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Caracterizar diversos recursos vegetales alternativos para la alimentación humana y/o animal.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Realizar el análisis químico proximal ( % de Proteína Bruta, % de Extracto Etéreo, % de Humedad, % de Cenizas) de recursos vegetales alternativos.

Determinar el contenido de energía bruta en vegetales alternativos.

Evaluar las fracciones de fibra en alimentos alternativos.

Cuantificar la digestibilidad in vitro de materia seca de alimentos alternativos

METODOLOGIA UTILIZADA

El estudio se realizo con muestras de follaje de especies vegetales entre las que se incluyeron arbustos y arboles forrajeros de diversas zonas ecológicas del país, fundamentalmente de las zonas templadas y algunas áridas y semiáridas . También se realizó el estudio con heces de borrego que consumieron dichas plantas.

Las técnicas utilizadas fueron:

El análisis químico proximal se realizó mediante la metodología señalada por AOAC, 1990.

- Humedad - Cenizas - Extracto Etéreo - Proteína cruda

La determinación de Fracciones de fibra se hizo por el método de Van Soest y Wine , (1967;1968), utilizando F. D. N. y F. D. A.

La Energía bruta se determinó mediante calorimetría (Tejada, 1983 ).

Técnica 930.04 de AOAC, 1990 Técnica 930.05 de AOAC, 1990 Técnica 930.09 de AOAC, 1990 Técnica 978.04 de AOAC, 1990

La digestibilidad in vitro de materia seca por la tecnica propuesta por Tilley y Terry (1963).

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ACTIVIDADES REALIZADAS

Las actividades realizadas fueron:

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TRABAJO DE LABORATORIO

Preparación de muestras para análisis, el cual incluyo la recepción y molido mediante los métodos descritos por Tejada (1983) y el manual de Técnicas de Laboratorio del INNSZ (1984) para su evaluación, las muestras corresponden a las partes consumibles (hojas, tallo, semillas).

Análisis químico de vegetales alternativos:

Ya preparadas se realizó su caracterización química:

Los análisis que se realizaron fueron en base seca y por duplicado. Estos fueron : 1 ) El análisis químico proximal (AOAC 1990): - Humedad. - Nitrógeno total. - Extracto etéreo. - Cenizas.

2) Fracciones de fibra(Van Soest y Wine 1968).

3 ) La determinación de energía bruta mediante calorimetría (Tejada 1983).

4 ) Así como también se determino la digestibiiidad in vitro ( Tilley y Terry , 1963).

OTRAS ACTIVIDADES Entrenamiento en las técnicas analíticas: AQP, Digestibilidad in vitro, fracciones de fibra y Energía. Participación en el comité de organización del Seminario lnterdisciplinano sobre ácidos grasos y colesterol: implicaciones en nutrición y salud pública el cual tuvo una duración de 3 días.

OBJETIVOS Y METAS ALCANZADAS

Obteniéndose porcentajes de Humedad y de Proteína de nueve muestras de follaje y cuatro de Heces de borrego. Del total de muestras a dos vegetales se les determino el porcentaje de Extracto Etéreo y a tres el porcentaje de cenizas. A nueve muestras de vegetales y a cuatro heces de borregos se les determinó energía bruta y fracciones de fibras. Se realizaron pruebas de digestibilidad in vitro a doce muestras de vegetales y semillas.

AI final se logró cubrir de manera satisfactoria, todos y cada uno de los objetivos planteados originalmente.

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RESULTADOS

En esta tabla 1 se presentan 10s resultados sobre la composición Quimica de los recursos alternativos. En la determinación de humedad de cada una de las muestras estudiadas se encontraron entre 3.05 % para Follaje Quercus muestra 3 y 8.28 % para la muestra de Follaje de Compuesta muestra 2. Las muestras presentaron contenidos de humedad muy variables. Los resultados obtenidos de Proteína Cruda (Nitrógeno x 6.25) se encuentran

entre un valor mínimo de 9.31 % para Follaje Quercus muestra 2 y un máximo de 27.34 % para Malva Parviflora entre los follajes. analizados la mayoría de estas muestras están entre 15 y 20 %, siendo estos valores medios a altos dentro de los alimentos para animales. En cuanto a la determinación de e Extracto Etéreo de algunas de las muestras el intervalo fue bajo como se observa en la tabla 1, contemplándose entre 3.22 % para Malva PaMflora y 3.49 % para Follaje Compuesta muestra 2 y la mayoría estuvo en 3.5 % . El intervalo de la determinación de cenizas fue entre 17.38 para Follaje Compuesta muestra 1 y 18.87 % para Malva Parviflora, muy uniformes y además muy altos para el tipo de alimento de estudio.

TABLA 1. COMPOSICION QUlMlCA DE RECURSOS ALTERNATIVOS -

MUESTRA % HUMEDAD % DE % DE % DE CENIZAS PROTEINA EXTRACT O

CRUDA ETEREO

Follaje de 20.78 f. 0.04 17.38 + 0.07 - Compuesta # 1 Malva Parviflora 8.04 5 0.04 27.34 5 0.08 3.225 k 0.04 18.87 1: 0.03 Follaje Compuesta 8.28 5 0.04 21 .O9 5 0.04 3.498 2 0.42 18.82 1: 0.01 # 2 FollajeEryihrina # 4.46 + 0.04 16.712 0.12 6 Follaje Quercus # 3 3.05 1: 0.05 10.50 f 0.05 Follaje Quercus # 2 5.44 2 0.05 9.31 2 0.09

Follaje Alnus # 5 3.54 2 0.16 15.87 2 0.16 FollajeAlnus#6 3.8020.19 19.24f0.07 FollajeAlnus#4 3.96 f 0.01 17.282 0.14

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En la tabla 2 se muestran los resultados de algunos análisis de la composición quimica de las muestras de heces. En la determinación de humedad, las muestras de heces se obtuvieron valores de 3.48 % para Heces de Quercus muestra 3 a 5.32 % para Heces Alnus muestra 6. Los resultados obtenidos de Proteína Cruda (Nitrógeno x 6.25) para las heces

analizadas el intervalo estuvo comprendido entre 12.31 % para la muestra de Heces de Quercus muestra 3 y 31.46 % para Heces de Alnus muestra 5.

TABLA 2 . COMPOSICION QUlMlCA DE HECES DE BORREGOS.

MuEsm.4 % DE % DE HUMEDAD PROTEINA

CRUDA

Heces de Quercus # 3 12.31 5 0.09 Heces de Ainus # 4 19.21+ 0.03 Heces de Alnus # 6 5.32 tO.12 21.68IO.06 Heces de Ahus # 5. 31.46 5 0.20

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4.77 2 0.14

En la determinación de Energia Bruta encontramos valores entre 2.73 para Follaje Compuesta muestra 1 a 4.31 Kcal/g para Follaje Alnus muestra 5 en los recursos alternativos , con valores muy variables.

TABLA 3. DETERMINACION DE ENERGIA BRUTA DE RECURSOS

Follaje de Compuesta # 1 2.7310 f 0.25

Malva Parviflora Follaje de Compuesta # 2 Follaje Erytlirina # 6 Follaje Quercus #'3 Follaje Quercus # 2 Follaje Alnus # 5 Follaje Ainus # 6 Follaje Alms # 4

2.7645 f 0.07 2.8740f0.18

2.8778 k 0.04 3.0510 f 0.06

3.0565 f 0.1 6 4.3179 f 0.03 3.8923 f 0.05 4.0505 & O. 14

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En siguiente tabla se muestran 10s resultados de las la muestras de heces de 3.29 para Heces de Quercus muestra 3 a 4.16 Kcal/g para Heces de Alnus muestra 6, se realizaron estos análisis paralelamente para saber el aprovechamiento de los diferentes forrajes utilizados en la dieta de borregos.

TABLA 4. DETERMINACION DE ENERGIA BRUTA DE LAS MUESTRAS DE HECES DE BORREGO.

MUESTRA ENERGIA BRUTA

Heces de Alms # 4 3.4533 * o. 15 Heces de Ainus # 6 4.1628 0.07 Heces de Ainus # 5. 4.0365 0.1 5

Esto resultados muestran los resultados del análisis de fracciones de fibra de las muestras estudiadas , los valores de fibra detergente ácido están entre 18.75 para Malva Parviflora y 60.71 % para Follaje Alnus muestra 6 obteniendo valores muy variables dentro de este rango. Los de fibra detergente neutro estuvieron entre 21.04 para Malva Palviflora y 63.29 % para Forraje Quercus muestra 2 estando la mayoria de las muestras entre 58 y 60%. En cuanto a los porcentajes de celulosa el valor mínimo fue de 11.82 % para Malva Parviflora y el máximo fue de 29.36 para Forraje Quercus muestra 2 . Los de lignina fueron de 6.80 el mínimo que lo obtuvo Malva Palviflora y 30.38 % que lo obtuvo Follaje Alnus muestra 5 y por último los de silice fueron en los forrajes estuvo entre ,432 para Follaje de Compuesta muestra 1 hasta .O40 para Follaje Alnus muestra 6.

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La digestibilidad de las muestras se encontraron de 12.55% para Amaranto a 54.77 % para Mimosa obteniéndose resultados variables.

TABLA 6. DlGESTlBlLlDAD IN WTRO DE RECURSOS ALTERNATIVOS

AMARANTO MEDICAGO MALVA POLFLORA HUAZONTLE ROMERO EBO IPOMEA LUPINUS ALFALFA CENIZO MIMOSA COMPOSTAE

12.55 iL 0.36 26.91 & 0.57 28.93 it 0.15 24.30 f 0.70 25.13 iL 0.51 30.13 f 0.64 20.55 f 0.79 19.68 f 0.51 34.12 f 0.29 24.28 & 0.35 54.77 iL 0.67 25.99 it 0.22

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CONCLUSIONES

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Las especies analizadas presentaron contenidos importantes de algunos nutrimentos. - En el caso de la proteína se obtuvieron valores medios a altos de entre 15 y 20 %.

Algunas de las muestras presentaron contenidos altos de Cenizas

Varias de las muestras presentaron altos valores de Paredes Celulares ( Fibra Detergente Neutro del 50 al 60 % ).

La mayoría de las muestras analizadas tuvieron contenidos de entre 3 y 4 kcallg.

Los valores de digestibilidad obtenidos fueron muy bajos.

Por los altos valores de varios nutrimentos obtenidos por las muestras estudiadas pueden considerarse como un recurso alternativo complementario en la alimentación animal, aunque faltaría realizar análisis complementarios para determinar las porciones correctas.

RECOMENDACIONES

Estos estudios dan un idea de los contenidos nutricionales de las muestras pero es recomendable ampliar estos estudios con el fin de determinar de una manera completa el valor nutritivo de estos y la posibilidad de utilizarlos como alimento para animales o como un importante complemento.

Entre las evaluaciones adicionales recomendadas están : Evaluaciones adicionales de digestibilidad in vivo e in vitro, además de pruebas de desaparición in situ mediante la Técnica de la bolsa de Nylon, lo cual complementaria la información obtenida. Evaluaciones adicionales de Cenizas a todas las muestras. Adicionalmente se sugeriría hacer evaluaciones de la digestibilidad de la fracción proteica.

BlBLlOGRAFlA

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A QUIEN CORRESPONDA:

Por medio de la presente se hace constar que el (la):

del Departamento de: Biología de la Reproducción de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud asesoro el Siguiente Servicio Social:

Ing. Jesús Daniel Grande Cano

TITULO:

ALUMNO: Dávila Zamora Alejandra

MATRíCULA: 91 333514

LICENCIATURA: Ingeniería de los Alimentos

PERIODO:

Se extiende la presente para los fines que ai interesado convengan, en la Ciudad de México, D.F. a siete de Octubre de mil novecientos noventa y siete.

"Caracterización de recursos alternativos para la alimentación"

Septiembre 13, 1996 a Julio 18, 1997

A T E N T A M E N T E

M. EN c. ARNRO PRECIADO LÓPEZ SECRETARIO ACADÉMICO