Animal science
In situ ruminal degradability of the dry matter of a supplement with the inclusion of white shrimp (Litopenaeus vannamei) waste .Technical note
[1] Universidad Autónoma de Sinaloa, C.P. 80007, Culiacán, Sinaloa, México.
[2] Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba.
[*] Email:delfin@ica.co.cu
ABSTRACT
The objective of this study was to characterize the in situ ruminal degradability of the dry matter of a supplement with the inclusion of white shrimp waste (Litopenaeus vannamei)
destined for dairy cows. A total of four bulls from Pardo Suizo breed
were used with 700 ± 25 kg of LW, fistulated in rumen, fed with
commercial concentrate (2 kg anim. day-1) and forage of Sudan grass (Sorghum sudanense), water and mineral salts ad libitum.
The shrimp meal waste replaced (30 %) in the concentrate (70 %). A
total of 84 dacron bags incubated in rumen in triplicate (72, 48, 24,
18, 8, 4, 0h) were used. The rumen degradability parameters reached
values for the soluble fraction (a), insoluble fraction (b), for the
potentially degradable (a+b), degradation rate (c) and effective
degradability at different ruminal turnover rates (k =0.02, 0.04) of
17.24 %, 66.63 %, 83.87 %, 2 % h, 64.20 % and 60.10 %, respectively. It
is concluded that the parameters reached of dry matter degradation
confirm the possibility of using the supplement with the inclusion of 30
% of shrimp waste in ruminant animals feeding, although the
degradability of the rest of the nutrients should be characterized and
carry out field tests with animals in production.
Key words:
rumiants; solubility; supplement.
The
products from the sea represent an important economic activity for
countries that have extensive coastlines. However, in the last decade,
shrimp culture has developed exponentially throughout the world, more
than any other livestock production sector.
According
to the National Fisheries Institute, approximately 79 % of the total
shrimp catch in Mexico is from the Mexican Pacific, with Sinaloa
accounting for 46.9 % of the national production, and of this, a large
part of the production is exported to the United States of America such
as frozen shrimp with head and peeled shrimp, for a value of 286 million
dollars (SAGARPA 2016).
The
shrimp cleaning process generates losses of more than 20 % of the
product weight. It is estimated that the cleaning wastes generated
during the industrial benefit of shrimp reaches 60 thousand tons per
year, currently becoming an environmental problem in the region (Domínguez 2017).
According to Jafari et al. (2012),
the shrimp wastes formed by the carapace, telson, cephalothorax and
residual meat, resulting from industrial processing, constitute a
natural source of protein, minerals, chitin and rich in carotenoids
pigments. Elements that have made possible to take full advantage of
this waste in monogastric animals feeding. However, they have been
little studied in ruminant species.
The experiment
was carried out at the facilities of the zootechnical post and the
laboratories of Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de
Sinaloa, located at km 17.5 of Culiacán-El Dorado highway in Culiacán
city, Sinaloa, Mexico.
The ruminal degradability was determined through the nylon bag technique described by Mehrez and Orskov (1977) and the effective degradability by McDonald (1981),
considering a fractional passage rate from the rumen and speed of 2 and
4 %. For the incubation of the sample four bulls from Brown Suisse
breed were used with a weight of 700 ± 25 kg of live weight and
fistulated in rumen fed with commercial concentrate (2 kg anim. day -1),
forage of Sudan grass (Sorghum sudanense), water and mineral salts ad libitum.
The introduction of the bags was in triplicate and in reverse order
(72, 48, 24, 18, 8, 4, 0h) to then collect all at the same time. The
hour 0 was carried out in a bain-marie at 39 °C. A total of 84 bags were
used and each one (17 x 4 cm) contained 5 grams of sample with a
particle size of 2 mm and a porosity of 50 μm. To the total waste, a
proximal chemical analysis was determined before and after the
incubation (dry matter, organic matter, crude protein, crude fiber, ash
and metabolizable energy) according to AOAC (2005).
The results of degradation during the incubation kinetics were analyzed by analysis of variance and the Duncan test (1955) was applied to establish differences between means. All the data were processed using the statistical package INFOSTAT (Di Rienzo 2012). The NEWAY EXCEL program was used to determine the parameters of the degradation model (Chen, 1997).
Table 1 shows that shrimp meal shows high
content of organic matter (OM), a fraction that influences on the
amount of substrate available for the fermentation of ruminal bacteria
and with the possibility of extending the degradation of the supplement
with the inclusion of shrimp waste meal (SMS). The OM values reached are
within the range established by the literature that ranges from 67 % to
80 % (Carranco et al.2017). However, they are higher than those obtained by Estrada et al. (2017) for blue crab meat waste meal (53 %) and similar to those of fish meal (74 %) proposed by Cabello et al. (2013) and less than the giant squid (91 %) evaluated by Calvo et al. (2016).
Table 1.
Chemical composition of the shrimp waste meal (SM) and the supplement with 30 % inclusion of shrimp meal (SMS)
Similarly, it is observed that ash with a value
of 24.79 % and ME with 10.05 MJ are in the range of values considered
adequate, according to the literature for shrimp waste meal (Espinosa-Chaurand et al. 2015).
On
the other hand, the crude protein was the nutrient that was found in
higher proportion in the meal of shrimp waste with 53.39 %. Value
slightly higher than those reported in the literature which ranges from
30.07 to 50.06 % (Salas-Duran et al. 2015 and Carranco et al.2017).
This difference could be attributed to the area of production and
capture, season of the year, climate, age and species of shrimp.
However, Salas-Duran et al. (2015)
mentioned that the amount of heads and cephalothorax in the shrimp waste
meal is a factor that varies the percentage of protein, since a higher
number of heads increases the values, while higher number of
cephalothorax decreases it. In comparison with other waste meals from
the sea, there is similarity with fish meal (Cabello et al. 2013). However, they are higher than those reported by Estrada et al. (2017) for blue crab meat, but lower than those contributed by the giant squid meal Calvo et al. (2016). When analyzing the parameters of degradability (table 2)
it was observed that the value of the soluble fraction (a=17.24 %) made
possible the rapid disappearance of the potentially degradable fraction
(a+b= 83.87 %) and the shorter time of ruminal incubation, which shows
the existence of highly fermentable substrate, able to ensure from the
beginning the degradative activity of ruminal microorganisms. Although,
the value of the insoluble fraction, but degradable potential (b = 66.63
%) of the DM in rumen contributed with more than half of the fraction
a+b. On the other hand, it was observed that both the fraction ¨b¨ and
¨a + b¨, shows resistance to the microbial attack of food in the rumen,
favoring, that part of the supplement be subsequently digested in the
intestine.
Table 2.
Parameters of in situ ruminal degradation of the dry matter of the concentrate (SMS)
When comparing these values with those of other
supplements with inclusions of animal meals, it was observed that with
the inclusion of fish meal in a concentrate Aguirre et al. (2017)
reported that the fraction a (20.42), fraction b (37.12) and “a+b”
(57.54), were lower than those of this study. However, they are similar
to those evaluated by Ramírez and Giraldo (2017) for a supplement composed of Kikuyo grass (Penisetum clandestinum) and castor bean cake as a protein source.
The
degradation rate (2 % h) obtained in this study corresponds to foods of
medium quality, but lower than the evaluated supplements, which could
be related to the chitin in shrimp wastes and the time required by
ruminal microorganisms to degrade it (Piloni 2008).
On the other hand, the ruminal turnover rates that oscillate in 64 and
60 % show their nutritional quality and the value of their use in dairy
cows.
It is concluded that the parameters reached
of dry matter degradation confirm the possibility of using the
supplement with the inclusion of 30 % of the shrimp waste in ruminant
animals feeding, although the degradability of the rest of the nutrients
should be characterized and carry out field tests with animals in
production.
Los
productos procedentes del mar representan una actividad económica
importante para los países que poseen extensos litorales. Sin embargo,
en la última década el cultivo de camarón se ha desarrollado de manera
exponencial en todo el mundo, más que otro sector productivo pecuario.
De
acuerdo con el Instituto Nacional de Pesca, aproximadamente el 79 % de
la captura total de camarón en México se extrae del Pacífico mexicano,
correspondiendo a Sinaloa el 46.9 % de la producción nacional y de esta,
gran parte de la producción se exporta hacia los Estados Unidos de
América como camarón congelado con cabeza y camarón pelado, por un valor
de 286 millones de dólares (SAGARPA 2016).
El
procesamiento de limpieza del camarón genera pérdidas por más de 20 %
del peso del producto. Se estima que los residuos de limpieza generados
durante el beneficio industrial del camarón, alcanzan las 60 mil
toneladas anuales, convertidas en la actualidad en un problema ambiental
en la región (Domínguez 2017).
Según Jafari et al. (2012),
los residuos de camarón conformados por el caparazón, cola, cefalotórax
y carne residual, resultante del procesamiento industrial, constituyen
una fuente natural de proteína, minerales, quitina y rico en pigmentos
carotenoides. Elementos que han permitido aprovechar íntegramente este
residuo en la alimentación de animales monogastricos. Sin embargo, han
sido poco estudiadas en las especies de rumiantes.
El
experimento se desarrolló en las instalaciones de la posta zootécnica y
los laboratorios de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma
de Sinaloa, ubicados en el km 17.5 de la carretera Culiacán- El dorado
en la ciudad de Culiacán, Sinaloa, México.
La degradabilidad ruminal se determinó a través de la técnica de bolsas de nailón descrita por Mehrez y Orskov (1977) y la degradabilidad efectiva por McDonald (1981),
considerando una tasa fraccional de pasaje desde el rumen y velocidad
de 2 y 4 %. Para la incubación de la muestra se utilizaron cuatro toros
de la raza Pardo Suizo con un peso de 700 ± 25 kg de peso vivo y
fistulados en rumen alimentados con concentrado comercial (2 kg anim.
día -1), forraje de pasto Sudan (Sorghum sudanense), agua y sales
minerales a libre voluntad. La introducción de las bolsas fue por
triplicado y en orden inverso (72, 48, 24, 18, 8, 4, 0h) para luego
recolectar todas al mismo tiempo. La hora 0 se realizó en baño María a
39 °C. Se utilizaron en total 84 bolsas y cada una (17 x 4 cm) contenía 5
gramos de muestra con un tamaño de partícula de 2 mm y una porosidad de
50 µm. Al total del residuo se le determinó análisis químico proximal
antes y después de la incubación (materia seca, materia orgánica,
proteína bruta, fibra bruta, ceniza y energía metabolizable) según AOAC (2005).
A
los resultados alcanzados de degradación durante la cinética de
incubación se le realizó análisis de varianza y se aplicó la dócima de Duncan (1955) para establecer diferencias entre medias. La totalidad de los datos se procesaron mediante el paquete estadístico INFOSTAT (Di Rienzo 2012). Para determinar los parámetros del modelo de degradación se empleó el programa NEWAY EXCEL (Chen, 1997).
En la tabla 1
se aprecia que la harina de camarón muestra alto contenido de materia
orgánica (MO), fracción que tiene influencia en la cantidad de sustrato
disponible para la fermentación de las bacterias ruminales y con
posibilidad de extender la degradación del suplemento con la inclusión
de harina de residuo de camarón (SHC). Los valores de MO alcanzados se
encuentran dentro del rango establecido por la literatura que oscila de
67 % hasta 80 % (Carranco et al. 2017). Sin embargo, son mayores a los obtenidos por Estrada et al. (2017) para la harina de residuo de masa de cangrejo azul (53 %) y similares a los de la harina de pescado (74 %) planteados por Cabello et al. (2013) y menores a los del calamar gigante (91 %) evaluada por Calvo et al. (2016).
De
igual manera, se observa que la ceniza con valor de 24.79 % y la EM con
10.05 MJ están en el rango de los valores considerados adecuados, según
la literatura para la harina de residuo de camarón (Espinosa-Chaurand et al. 2015).
Por
su parte, la proteína bruta fue el nutriente que se encontró en mayor
proporción en la harina de residuo de camarón con 53.39 %. Valor
ligeramente superior a los informados en la literatura que oscilan entre
30.07 a 50.06 % (Salas-Duran et al. 2015 y Carranco et al. 2017).
Esta diferencia pudiera atribuirse a la zona de producción y captura,
época del año, clima, edad y especie del camarón. Sin embargo, Salas-Duran et al. (2015)
mencionaron que la cantidad de cabezas y de cefalotórax en la harina de
residuo de camarón es un factor que varía el porcentaje de proteína, ya
que un número mayor de cabezas aumenta los valores, mientras que mayor
número de cefalotórax la disminuye. En comparación con otras harinas de
residuo procedentes del mar se encuentra similitud con la harina de
pescado (Cabello et al. 2013). Sin embargo, son mayores a lo reportado por Estrada et al. (2017) para harina de masa de cangrejo azul, pero menores que las aportadas por la harina de calamar gigante Calvo et al. (2016).
Table 1.
Chemical composition of the shrimp waste meal (SM) and the supplement with
Al analizar los parámetros de degradabilidad (tabla 2)
se observó que, el valor de la fracción soluble (a=17.24%) posibilitó
la rápida desaparición de la fracción potencialmente degradable
(a+b=83.87 %) y el menor tiempo de incubación ruminal, lo que demuestra
la existencia de sustrato altamente fermentable, capaz de asegurar desde
el inicio la actividad degradativa de los microorganismos ruminales.
Aunque, el valor de la fracción insoluble, pero potencial degradable
(b=66.63 %) de la MS en rumen contribuyó con más de la mitad de la
fracción a+b. Por su parte, se observó que tanto la fracción ¨b¨ como
¨a+b¨, indican resistencia al ataque microbiano del alimento en rumen,
favoreciendo con ello, que parte del suplemento sean digerido
posteriormente en el intestino.
Table 2.
Parameters of in situ ruminal degradation of the dry matter of the concentrate
Al comparar estos valores con los de otros
suplementos con inclusiones de harinas de origen animal, se observó que
con la inclusión de harina de pescado en un concentrado Aguirre et al.(2017)
informaron que la fracción a (20.42), fracción b (37.12) y “a+b”
(57.54), fueron inferiores a los del presente estudio. Sin embargo, son
similares a los evaluados por Ramírez y Giraldo (2017) para un suplemento compuesto de pasto kikuyo (Penisetum clandestinum) y torta de higuerilla como fuente proteica.
La
tasa de degradación (2 % h) obtenida en este estudio, se corresponde
con alimentos de mediana calidad, pero inferiores a los suplementos
evaluados, lo cual pudiera estar relacionado con la quitina presente en
los residuos de camarón y el tiempo que requieren los microorganismos
ruminales para degradarlo (Piloni 2008).
Por su parte, las tasas de recambio ruminal que oscilan en 64 y 60 %
demuestran su calidad nutritiva y la valía de su utilización en vacas
lecheras.
Se concluye que los parámetros
alcanzados de degradación de la materia seca, confirman la posibilidad
de utilizar el suplemento con la inclusión de 30 % del residuo de
camarón en la alimentación para animales rumiantes, aunque se debería
caracterizar la degradabilidad del resto de los nutrientes y hacer
pruebas de campo con animales en producción.