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Zootecnia Tropical, Vol. 11(2):151-170. 1993
 

 CARACTERIZACIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL DE GRANOS DE LEGUMINOSAS TROPICALES PARA LA ALIMENTACIÓN DE AVES

León R., A.; I. Angulo; M. Jaramillo; F. Requena y H. Calabrese


 
FONAIAP-CENIAP.  Apdo. 4653, Maracay, 2101, Venezuela.


 
INTRODUCCIÓN

La alimentación de las aves, cuyos costos representan más de 70% del precio de venta del producto final, depende fundamentalmente de importaciones masivas de cereales y soya. La magnitud de la dependencia del exterior alcanzó el 70% durante la década 1980-1990, ocasionando una constante fuga de divisa (1). Un aspecto de gran relevancia es el de la disponibilidad de proteínas vegetales para las dietas animales, por lo que la búsqueda de nuevas especies para cubrir la creciente demanda de proteínas para consumo animal, es una prioridad para el país.

 Las leguminosas tropicales de grano constituyen quizás la alternativa de mayor importancia para resolver el problema de la dependencia alimentaria.

El frijol bayo (Vigna unguiculata), el quinchoncho (Cajanus cajan) y el frijol alado (Psophocarpus tetragonolobus) son leguminosas con gran potencial para conformar el componente proteico de las raciones para aves, por su alto contenido de proteínas, energía y otros nutrientes, y su gran adaptación a diferentes condiciones edáficas y climáticas (25,26).

Los aspectos agronómicos y la importancia para la alimentación humana de estas leguminosas han sido discutidos previamente por varios autores (15,16,27). Como en la mayoría de estas plantas, tanto en las semillas como en el follaje, están presentes metabolitos activos fisiológicamente que pueden ejercer efectos tóxicos o actuar como depresores del crecimiento en los animales que los consumen. Afortunadamente, un adecuado procesamiento de los granos crudos disminuye la actividad de muchos de estos compuestos y aumenta la bioaccesibilidad de sus nutrientes.

Recientes revisiones han sido reportadas sobre los factores antinutricionales del frijol bayo (12), quinchoncho (36) y frijol alado (11), resaltando el potencial nutritivo de los granos. Sin embargo, es poca la evidencia disponible en relación a su evaluación nutritiva en dietas para animales no rumiantes.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la calidad nutricional para la alimentación de aves de tres leguminosas tropicales: frijol bayo, frijol alado y quinchoncho, a través de la caracterización química de los granos, determinación de factores antinutricion a les, estimación de los contenidos de energía metabolizable y digestibilidad del nitrógeno.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se utilizaron granos de frijol bayo (FB) de la variedad "Tuy", quinchoncho (Q) de la variedad "Táchira", procedentes de cosechas comerciales de fincas ubicadas en el estado Guárico, y granos de frijol alado (FA) provenientes del Campo Experimental del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP-FONAIAP).

1. Caracterización química de los granos

Una muestra de 500 g cada una de las tres leguminosas bajo estudio fue molida y pasada por un tamiz de 0,5 mm, antes de ser analizada. El contenido de materia seca fue obtenido por calentamiento de las muestras a 103?C ± 1?C por 4 horas. El nitrógeno fue de-terminado por el método Kjeldahl (2). El con-tenido de cenizas fue medido por incineración a 550?C por 16 horas. El método de Folch (14) fue utilizado para la determinación de lípidos, con una acidificación previa (HCl, 6N) como fue sugerido por Hakansson (18), antes de la extracción con metanol-cloroformo. Los lípidos fueron purificados con benceno (9) y seguidamente pesados. El almidón fue analizado a través de la determinación de glucosa después de hidrólisis ácida (2). El contenido de pared celular fue determinado de acuerdo a la metodología FDN propuesta por Van Soest y Wine (35). El fósforo fue obtenido por espectofotometría y el calcio por espectofotometría de absorción atómica. El contenido de taninos fue determinado por dos metodologías: 1) hidrocloruro de vainilla modificada (28) y 2) dimetilformamida-citrato ferroamónico (8). La actividad antitrípsica de los grano, evaluada por el número de unidades de tripsina inhibidas (32). Una unidad de tripsina fue definida como el incremento de 0,01 unidades de absorbancia a 410 nm por 100 ml de solución reactiva.

2. Prueba de balance digestivo

El contenido de energía metabolizable y la digestibilidad aparente del nitrógeno de los granos fueron determinados a través de una prueba de balance digestivo (30). Los granos de las tres leguminosas estudiadas se evaluaron en forma cruda a dos diferentes concentraciones en la dieta (100% y 50%). La dilución se efectuó con maíz. Una dieta libre de proteínas (almidón + glucosa, 50/50, p/p) fue suministrada a un grupo de aves para estimar las pérdidas endógenas.

En el ensayo se utilizaron 48 gallos adultos Rhode Island, divididos en grupos de 6 aves cada uno, los cuales fueron alojados individualmente en jaulas metabólicas. Al inicio de la prueba los gallos fueron asignados a los tratamientos de acuerdo al peso vivo, ayunados 48 horas antes y después de suministrarle (mediante colocación directa en el buche) 50 g de cada una de las dietas experimentales. Las excretas de cada ave fueron recolectadas cuantitativamente durante 48 horas, en bolsas pláticas fijadas a la cloaca, especialmente diseñadas para la recolección de heces. Al finalizar el período de recolección, las excretas fueron secadas, pesadas y finalmente molidas.

Las materias primas, dietas y excretas fueron analizadas paramateria seca a 105?C, nitrógeno por el método Kejldahl (2) y energía bruta en una bomba calorimétrica adiabática. Adicionalmente, a las heces se les determinó nitrógeno después de la eliminación del ácido úrico, por el método de Terpstra y De Hart (34) a fin de determinar la digestibilidad aparente del nitrógeno.

Los datos obtenidos fueron sometidos al análisis de varianza y las diferencias entre medias de los tratamientos fueron establecidas por la prueba de Tukey (33). Adicionalmente se calculó para cada nivel de inclusión el error estándar de la media de los valores de energía metabolizable (38).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el Cuadro 1 se indican los resultados de la determinación de los principales nutrientes de los granos de frijol bayo, frijol alado y quinchoncho. Resulta aparente el alto contenido de proteína (37,35%) y lípidos (16,83%) del frijol alado, en comparación con las otras dos leguminosas. Los valores son similares a los reportados para la soya (19) y el lupino (12). El valor de proteína cruda del frijol bayo (26,16%) es similar a los obtenidos para Phaseolus vulgaris (13) y Vicia faba (21). El quinchoncho presentó el menor valor de proteína cruda (19,73%), siendo similar a los niveles de proteína de Pisum sativum (29); sin embargo, en la India (20) han sido desarrolladas nuevas variedades con contenido de proteína de hasta 27%.

Cuadro 1. Composición química (% MS) de granos de frijol bayo (FB), frijol alado (FA) y quinchoncho (Q).

  FB FA Q
Proteína Cruda  26,16 37,35 19,73
Grasa 1,03 16,83  1,55
 Almidón  35,64   14,57  30,03
Pared Celular 23,64 28,76 28,45
Cenizas  3,20 4,53   3,82
Calcio  0,11 0,40  0,16
Fósforo 0,45    0,76 0,40

El almidón representa el principal componente del frijol bayo (35,64%) y del quinchoncho (30,03%) que contribuye principalmente a los valores de energía. Los resultados fueron similares a los valores encontrados para Canavalia ensiformis (23) y Vigna radiata (7). El contenido de almidón del frijol alado fue significativamente más bajo, compensando este valor su alto contenido de grasa.

Los valores de pared celular resultaron ligeramente superiores a los de otras leguminosas (canavalia ensiformis, Phaseolus vulgarisy Glycine max), cuyos valores variaron entre 17 y 21%. Como se esperaba, los contenidos de pared celular (FDN) fueron más altos que los valores de fibra cruda previamente publicados, dado que FDN incluye las fracciones hemicelulosa, lignina y celulosa, en contraste con la fibra cruda (5).

Los porcentajes de cenizas están dentro de los rangos para frijol bayo (10), frijol alado (37) y quinchoncho (25). Destacan los contenidos de calcio y fósforo del frijol alado, superiores a los reportados (19) para el grano de soya (0,25% y 0,57% para Ca y P, respectivamente).

El contenido de taninos, expresados en equivalentes catequinas (28), indica la presencia de antocianidinas solamente como trazas en el frijol bayo y quinchoncho, siendo no detectables para el frijol alado. Valores más altos fueron obtenidos por el método de Daiber (8), pero en todo caso los resultados muestran un bajo nivel de taninos en los granos estudiados (Cuadro 2). Marquardt (24), utilizando el método de hidrocloruro de vainilla ha demostrado la presencia de taninos en la testa de Vicia faba, los cuales no pudieron ser detectados en el grano entero, sugiriendo que los taninos presentes en el tegumento interactúan preferencialmente con la proteína del endosperma durante el proceso de extracción, formando complejos taninoproteína, que no son detectados en el análisis. Se deberán realizar determinaciones adicionales para dilucidar estos aspectos.   

Cuadro 2. Contenido de taninos en granos de frijol bayo, frijol alado y quinchoncho

  % Taninos

Leguminosas

E. C E. A. T
Frijol bayo 0,039 0,077
frijol alado -- 0,26
Quinchoncho 0,026 0,27


La actividad del inhibidor de la tripsina de extractos de las semillas de leguminosas es mostrada en el Cuadro 3. Los valores de actividad antitrípsica fueron de bajos a moderados para el frijol bayo (12,5 TIU) y el quinchoncho (18,75 TIU) y muy altos para el frijol alado (68,01 TIU). Los resultados obtenidos para el frijol bayo están dentro de los rangos previamente reportados en la literatura (6,12), mientras que para el quinchoncho los valores fueron más altos que los publicados por Boisen (3). La actividad antitrípsica del frijol alado es por lo menos tan alta como la de la soya (17), aún cuando los autores encontraron variaciones importantes para diferentes cultivares de Glycine max (36,74 a 66,10 TIU) y de Psophocarpus tetragonolobus (34,35 a 78,33 TIU).  

Cuadro 3. Valores de actividad antitrípsica de granos de frijol bayo, frijol alado y quinchoncho.

  Actividad antitrípsica 
Leguminosa TIA  TIU
Frijol bayo 6,58  12,50
Frijol alado 35,78 68,01
  Quinchoncho  9,87 18,75

TIA= mg de tripsina inhibida/ mg de muestra TIU=unidades de inhibición de tripsina/mg de muestra

   Para la digestibilidad de la materia seca (MS) y del nitrógeno (N) después de la eliminación del ácido úrico (Cuadro 4), la respuesta es diferente cuando se comparan las leguminosas entre ellas, siendo significativamente menores (P<0,01) las digestibilidades de la MS y del N del frijol alado en relación al frijol bayo y quinchoncho, lo cual está probablemente relacionado con su alto contenido de inhibidores de proteasas. Como se esperaba, la mezcla de las leguminosas con el maíz resultó en valores de mayor digestibilidad del N sin úrico, aún cuando en el caso de la mezcla maíz + frijol alado, se obtuvo valores de digestibilidad más bajos que los esperados del cálculo con los valores de cada ingrediente, lo cual es indicativo de que los factores antinutricionales presentes en el frijol alado afectan la digestibilidad de la proteína del cereal. Fenómenos de interacción entre la digestibilidad de la proteína de Phaseolus vulgaris y del maíz han sido reportados por Bressani (4).  

Cuadro 4. Digestibilidad aparente (%) de la materia seca (MS) y del nitrógeno (N) en dietas a base de leguminosas1.

FB  FA Q M
 MS
100% 55,53±2,75a 31,50±2,79b  51,56±2,73a 46,20±1,58B
50%    67,96±2,73a   56,59±2,76b  69,69±3,05a 64,75±1,64A 
 N sin úrico
100% 77,48±1,93a  52,94±1,97b  77,28±1,94a     69,24±1,12B
50% 80,67±1,95a  55,57±1,99b 83,94±2,15a  73,37±1,16A

1 Datos expresados en términos de promedio ± error estándar.
a, b Letras diferentes en la misma fila indican diferencias estadísticas (P<0,01).
A, B Letras diferentes entre niveles (100% y 50%) indican diferencias estadísticas (P<0,01). 

En el Cuadro 5 se reportan los valores de energía metabolizable verdadera, corregida para balance de nitrógeno nulo (EMVN) de los granos, cuando se suministraron en forma pura (100%) o en una mezcla con 50% de maíz. Los resultados se obtuvieron asumiendo una excreción de 7,96 y 2,37 Kcal/gallo/día de energía endógena (total y corregida por nitrógeno, respectivamente).

Cuadro 5. Energía metabolizable verdadera (EMVN1) de granos de frijol bayo, frijol alado y quinchoncho.

  Niveles 100  50  
Leguminosa  (Promedio±EEM)2      Media
Frijol bayo  2858±196a  3069±85a  2963a 
Frijol alado  2410±189b  2613±72b 2512b 
Quinchoncho 2684±220a  2987±91a 2836a 
Media  2651B  2890A  

1EMVN (Kcal/Kg MS)1 (EMVN):Energía metabolizable verdadera corregida para balance de N=0. 
2 Datos expresados en promedio±error estándar [calculados como descrito por Yoshioda (38)
a, b Letras diferentes en la misma columna indican diferencias estadísticas (P<0,05)
A, B Letras diferentes en la misma fila indican diferencias estadísticas (P<0,05).

Los valores de EMVN fueron significativamente menores (P<0,05) para el frijol alado comparado con las otras dos leguminosas, independientemente del nivel de inclusión en la dieta. Valores más bajos y variables fueron obtenidos para cada leguminosa cuando se suministraron en forma pura (100%), comparados con el valor de energía derivado de la mezcla con maíz, los cuales pudieran ser explicados tanto por factores de orden metodológico, como por los efectos de los posibles factores antinutricionales presentes en los granos.

Alteraciones de la función digestiva de las aves cuando se utiliza la técnica de alimentación forzada, especialmente con materias primas tóxicas en forma pura o en concentraciones altas en la dieta, han sido previamente reportadas por León et al. (22). La determinación de la digestibilidad de cada nutriente principal es considerada de gran importancia para dilucidar el verdadero efecto y modo de acción de los factores antinutricionales presentes en los granos. Resultados más reales para ser usados en la práctica serán necesarios luego que los granos sean procesados con tecnología apropiada para la eliminación de los factores tóxicos en el frijol alado. 

RESUMEN 

Con la finalidad de evaluar la calidad nutricional de tres leguminosas tropicales: frijol bayo (Vigna unguiculata), frijol alado (Psophocarpus tetragonolobus) y quinchonco (Cajanus cajan) para la alimentación de aves, se realizó: A) Caracterización química de los granos a través del análisis proximal y la determinación de factores antinutricionales, y B) valores de energía metabolizable verdadera (EMVN) y de digestibilidad aparente del nitrógeno mediante una prueba de balance digestivo, utilizando la tácnica de alimentación forzada. En el ensayo se utilizaron 48 gallos adultos Rhode Island divididos en grupos de 6 aves cada uno. Los granos de las leguminosas estudiadas se evaluaron en forma cruda a dos diferentes concentraciones en la dieta (100% y 50%). La dilución se efectuó con maíz. Una dieta libre de proteína fue suministrada para estimar las pérdidas endógenas. El período de recolección de excretas fue de 48 horas y las muestras de heces fueron analizadas en forma individual. La composición química de los granos indica valores de proteína cruda, extracto etéreo y almidón de 26%, 1% y 36% para el frijol bayo (FB); 37%, 17% y 15% para el frijol alado (FA) y 20%, 2% y 30% para el quinchoncho (Q), respectivamente. Los análisis relativos a factores antinutricionales indicaron la presencia de taninos condensados solamente como trazas en las tres leguminosas evaluadas. Los valores de actividad antitrípsica fueron de bajos a moderados para el FB (12,5 TIU) y Q (18,7 TIU) y altos para el FA (68 TIU). Los valores de digestibilidad del nitrógeno después de la eliminación del ácido úrico (81%; 79% y 54% para Q, FA y FB, respectivamente) fueron diferentes estadísticamente (P<0,01). El valor bajo de digestibilidad de la proteína del FA es probablemente consecuencia del alto contenido de inhibidores de proteasas presentes en el grano. Los contenidos de EMVN fueron significativamente menores (P<0,05) para el FA, comparado con las otras dos leguminosas, independientemente del nivel en la dieta. Los valores promedios fueron 2963; 2836 y 2512 Kcal/Kg MS para FB, Q y FA, respectivamente. La composición química, los valores de energía metabolizable y digestibilidad del nitrógeno indican que las leguminosas estudiadas son fuentes potenciales de energía y proteína para las aves. 

SUMMARY 

With the purpose of evaluating the nutricional value for poultry feeding, three tropical grain legumes: Cowpea (Vigna unguiculata), Winged bean (Psophocarpus tetragonolobus) and Pigeon pea (Cajanus cajan), were evaluated. A chemical caracterization of the seed was performed using the techniques of proximal analysis and antinutritional factors determination. Values of true metabolizable energy (TMEN) and nitrogen digestibility (ND) were obtained using the methodology of force feeding. 48 Rhode Island Cocks divided in groups of 6 each one were used. The legumes mentioned above were evaluated at two levels in the diets (100% and 50%) in combination with yellow maize. One diet protein free was using for estimate endogenous lost. The pe-riod of fecal collection was 48 hours and feces samples were analized individually. The chemical composition indicated values of cru-de protein, ethereal extract and starch of 26%, 1% and 36% for Cowpea (CP); 37%, 17% and 15% for Winged bean (WB) and 20%, 2% and 30% for Pigeon pea (PP), respectively. The analysis carried out for the three legumes in relation to antinutricional factors indicated the presence of condensated tanins only as traces. The value of trypsin inhibitor activity ranged between low and moderate for CP (12.5 TIU) and PP (18.7 TIU), and high for WB (68 TIU). The ND values were significantly different (P<0.01) among the three legumes (81%, 79% and 54% for PP, CP and WB, respectively). The low value for WB was probably the result of a relatively high trypsin inhibitors conten t in the grain. The TMEN contents were significantly lower (P<0.05) for WB than the other legumes and this was independent of the grain level in the diet. The means obtained for that parameter were 2963; 2836 and 2512 Kcal/Kg MS for CP, PP and WB, respectively. The chemical composition, TMEN and ND indicated t hat the legumes seemed to be a potential sources of protein end energy for poultry. 

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