Vol. 13(2):163-182 Zootecnia Trop., 1995

VALOR NUTRICIONAL DE CULTIVARES DE SORGO GRANÍFERO
Sorghum bicolor (L) Moench) ALTOS EN TANINOS PRODUCIDOS EN VENEZUELA.
III. DIGESTIBILIDAD DEL NITRÓGENO

Marta Jaramillo¹, Alicia León¹ y Máximo Peña² 

¹FONAIAP-CENIAP. Instituto de Investigaciones Zootécnicas, Maracay. 
² UCV-Facultad de Agronomía, Maracay. 
Recibido:8-11-1994
Aceptado:20-9-1995

 
INTRODUCCIÓN 

Numerosas investigaciones han sido orientadas al estudio de los efectos antinutricionales de los taninos del sorgo cuando son ingeridos por las aves en sus dietas balanceadas. 

Una de las áreas hacia la cual la investigación ha concentrado los mayores esfuerzo, es la concerniente al efecto negativo que tienen estos compuestos sobre la proteína del grano y/o de la dieta; el cual ha sido interpretado como una consecuencia de la gran afinidad de los mismos por la proteína (9) .Esta condición está sujeta a que ambos elementos participantes (tanino y proteína) presenten características específicas en sus estructuras químicas capaz de corresponderse a través de interacciones hidrofóbicas o de enlace de hidrógeno establecidos entre los grupos hidroxilos de las taninos y los grupos carbonilos de la cadena peptídica de las proteínas (6) estando asociada la reactividad de los taninos, para enlazarse a las proteínas, con el grado de polimerización y el número de grupos fenólicos accesibles presentes en la molécula de taninos, así como también con la calidad de la proteína (10) .El complejo así formado: Tanino-Proteína, ha sido caracterizado como resistente a la hidrólisis enzimático en condiciones de pH fisiológico, tanto en el estómago como en el intestino (13, 23) , particularidad que determina la precipitación de la proteína acomplejada con la consiguiente excreción en las heces (6,7,18,26) .Este efecto repercute negativamente, tanto en la calidad y digestibilidad de la proteína como en la disponibilidad de los aminoácidos y excreción del nitrógeno, expresándose finalmente a través de una depresión del crecimiento del ave. 

Recientemente ha surgido como hipótesis, la posibilidad de que los taninos formen complejos con proteínas de origen endógeno que aflorarían como barrera natural a la acción de los taninos. Esta especulación está basada en los hallazgos de estudios conducidos en roedores por Mehansho et al. (17) yen rumiantes por Hofmann (11) . 

De presentarse, en las aves, un cuadro similar de repuesta adaptativa se esperaría un menor efecto negativo sobre el substrato más sensible a ser afectado por los taninos; el cual lo constituye la fracción nitrogenada del grano y/o de la dieta. Esta hipótesis estaría sustentada en una posible formación de complejos Tanino-Protefna endógena que permitirían al ave utilizar mas eficientemente el componente nitrogenado ingerido al bloquearse gran parte del polímero de taninos condensados (TC) . 

Tomando como base lo antes expuesto la investigación fue conducida hacia el estudio de los siguientes objetivo: 1) Determinar la digestibilidad del nitrógeno/: aparente (DAN) y verdadera (DVN) de algunos cultivares de sorgo granífero altos en taninos (AT) producidos en el país y correlacionar la DVN con los respectivos niveles de taninos. 2) Estudiar el posible efecto de adaptación a la acción de los taninos, en aves, y su influencia sobre la DAN de los cultivares de sorgo en estudio. 

MATERIALES Y MÉTODOS 

Se determinó la digestibilidad del nitrógeno de los cultivares de sorgo granífero Chaguaramas-3 (CH3) ; NK Savanna-5 (NKSAV-5) y Pioneer 816-8 (P816-8) procedentes de dos (2) cosechas comerciales realizadas en fincas del estado Guárico, Venezuela en distintos años: CH-3 [Febrero (F) 1988 y Diciembre (D) 1988] , NKSAV-5 [Noviembre (N) 1987 y (D) 1988] y P816-8 [(D) 1987 y (F) 1989] .Las cosechas fueron agrupadas en : cosecha 1 (Cl) .[CH-3 (F) 1988; NKSAV-5 (N) 1987 y P816-8 (D) 1987 ] y cosecha 2 (C2) [CH-3 {D) 1988; NKSAV-5 (D) 1988 y P816-8 (F) 1989] . 

Se utilizaron gallos Rhode Island Red, los cuales recibieron 50 9 de harina de sorgo de cada cultivar utilizando el método de alimentación forzada de Sibbald (27) .Cada harina fue suministrada a los gallos; lo que permitió igual número de unidades experimentales (10)/tratamiento. Adicionalmente, fue evaluado un tratamiento de harina de maíz (grano) como testigo que permitió establecer comparaciones entre ambas materias primas. Por otra parte, se determinó la excreción de nitrógeno metabólico endógeno en 6 gallos que permanecieron en total ayuno. 

La determinación de la digestibilidad del nitrógeno se realizó a través de la obtención de los valores de digestibilidad aparente (Experimento I y II) y verdadera (Experimento III) .En cada muestra se procedió de la siguiente forma: 

1. Determinación del nitrógeno total (proteico indigestible + endógeno metabólico fecal + endógeno metabólico úrico) a través del macro-kjeldhal (1) . 

2. Tratamiento para la eliminación del nitrógeno úrico (30) . 

3. Determinación del nitrógeno fecal: proteico indigestible + nitrógeno metabólico fecal (macrokjeldhal) (1) . 

Las ecuaciones utilizadas para los cálculos fueron las establecidas por Picard et al. (19) .Las determinaciones de la digestibilidad del nitrógeno de los cultivares de sorgo, fueron realizadas con las muestras de heces reseñadas por Jaramillo et al. (15) , tomándose los mismos patrones ("pool" o individual) para el análisis de las muestras. Este criterio permitió evaluar el efecto que pudiera tener sobre los resultados el análisis de las muestras en "pool" y estudiar las posibles variaciones individuales al considerarse la presencia de los TC en el sorgo, como compuesto antinutricional. 

Análisis estadísticos 

Los datos de cada experimento fueron analizados por varianza, tomando los niveles de significación a=0,05 y a=0,01 y las comparaciones entre medias se llevaron a cabo mediante la prueba de Rango Múltiple de Duncan (28) , al mismo nivel de significancia obtenida en el análisis de la varianza. Además, se realizó un análisis de correlación y de regresión lineal simple (28) entre el contenido de taninos (%EC) [reportado por Jaramillo et al. (14)] y DVN (%) en los cultivares de la C2 (Experimento III) .

RESULTADOS 

Experimento I 

En el Cuadro 1 se presentan los resultados obtenidos sobre DAN para los cultivares de sorgo de la C1. Puede apreciarse que el porcentaje de digestibilidad vario entre 42 y 52%, sin observarse diferencias entre los cultivares. 

Experimento II 

Muestras procesadas en "pool" 

Los cultivares de la C2 no fueron diferentes en el porcentaje de DAN; estando comprendido entre 61 y 69%. La materia prima control (maíz) , presentó una DAN superior (89%) (P<0,01) a la obtenida para los distintos cultivares de sorgo (Cuadro 2) . 

Muestras procesadas en forma individual 

El procesamiento de las muestras en forma de "pool" no constituyó un factor de variación en los resultados de DAN, lo cual fue sustentado por los valores obtenidos en las muestras procesadas en forma individual (Cuadro 2) , no evidenciándose diferencias entre ambos procesamientos.

Los resultados del experimento II evidenciaron incremento de la DAN en los cultivares de la C2 cuando se compararon con los de la C1 (Experimento I) , el cual osciló en un rango de 17 y 22% (Cuadro 3). 

Experimento III 

Tuvo como finalidad evaluar el posible efecto de adaptación natural en aves ante el consumo de sorgos AT lo cual pareciera dejarse ver en el experimento II. Los resultados (Cuadro 4) muestran una digestibilidad inferior (P<0,01) para los cultivares de sorgo en relación al maíz. Por otra parte, la comparación de los valores de DAN de los experimentos II y III (Cuadro 5) , mostró una reducción de la misma (P<0,01) en aves que consumieron una dieta libre de TC" en la etapa previa al experimento III (aves no adaptadas) . Puede apreciarse que los cultivares CH-3 y NKSAV-5 presentaron las mayores diferencias (16 y 18%) en la reducción de la digestibilidad del componente nitrogenado por cada uno de éstos sorgos. 

Por otra parte, la DVN mostró estar negativamente correlacionada con el contenido de taninos (r=-0,89;P<0,01) .De igual manera el análisis de regresión lineal simple, realizado entre las mismas variables (5 muestras por cultivar, analizadas por triplicado) , mostró una regresión con un alto coeficiente de determinación (R²=0,76 con un error estándar del residual de 2,62%) , permitiendo el establecimiento de la siguiente ecuación de regresión: 

y = 96,39 - 19,76t 

donde: y = DVN y t = taninos (%EC) 

DISCUSIÓN 

En el experimento I pudo observarse un deterioro de la digestibilidad de la proteína aportada por los sorgos CH-3, NKSAV-5 y P816-B de la C1 (Cuadro 1) .No obstante, cuando estos resultados fueron comparados con los correspondientes de la C2 (Experimento II) , se pudo notar un incremento en la digestibilidad (Cuadro 3) , y pueden ser explicados sobre la base de que en las aves se produce un mecanismo natural de adaptación, frente a la acción de los TC del sorgo. Este mecanismo pudiera estar relacionado con la producción de componentes muco proteicos de origen endógeno (4) . 

Bajo este esquema de respuesta animal, existen indicios para pensar que las aves que recibieron los sorgos de la ,C1 estarían sujetas a condiciones de aves "no adaptadas"; ya que su dieta de mantenimiento pudo estar estructurada sobre la base de un alimento "con muy escaso o ningún contenido de taninos". Esta suposición estaría basada en que para ese momento (1988) , el sorgo de origen importado, bajo en taninos, representaba el cereal de mayor participación en la elaboración de alimentos balanceados, mientras que en 1989 cuando fue conducido el experimento II, podría especularse que las aves recibían una dieta de mantenimiento "con mayor contenido de taninos" por un incremento en la participación del sorgo de origen nacional (35%) , según lo reportado por Sterkers (29) . 

Tal condición pudo crear en las aves, barreras químicas naturales que se corresponderían con la secreción de muco proteínas endógenas. Estos compuestos podrían actuar como minimizadores de los efectos tóxicos de los TC a través de la formación de complejos taninos-muco proteínas endógenas, permitiendo una mayor utilización de la proteína del sorgo y la diferenciación de aves sujetas a condiciones de "adaptación" a la acción de los TC. 

Estos resultados son sustentados consistentemente en el experimento III, donde se trató de poner en evidencia la condición de aves "no adaptadas" mediante el suministro previo de una dieta "libre de TC". Los resultados mostraron una DAN similar a la obtenida en los cultivares de la Cl, experimento I (Cuadro 6) . 

Es conocida la escasa investigación que se ha realizado sobre la participación de los componentes endógenos como "barrera química natural" frente a la acción de los TC del sorgo y solo algunos autores (4, 5,24,25) plantean hipotéticamente la relevancia que pudieran tener éstos componentes en el proceso de desintoxicación de los TC y en donde quizás podrían encontrarse respuestas a lo que hoy representan incógnitas en el complejo tema de los compuestos polifenólicos. 

Otra posible explicación de estos resultados podrían tener sus bases en el grado relativo de polimerización de los TC. En este sentido, siguiendo los planteamientos expuestos por Jaramillo et al. (14) sobre la polimerización de los TC, los resultados obtenidos pudieran ser interpretados bajo los señalamientos de éste criterio. Así, es probable que la distinta madurez fisiológica con la cual fueron cosechados estos sorgos, aunado a un proceso de secado, hayan podido constituir factores que al interrelacionarse determinaran disparidad en el tamaño del polímero de taninos, con la consiguiente diferencia en el grado de reactividad. Esta situación pudo conducir finalmente a la reducción de la digestibilidad del nitrógeno (Experimento I) al no haberse comprometido la solubilidad del polímero lo que pudo permitir la formación de complejos tanino-proteína del sorgo. Quizás, los taninos de los cultivares de la C2 (Experimento II) , pudieron presentar una estructuración que les impartió menor capacidad precipitante de la proteína. 

En el mismo orden de planteamientos, los resultados del experimento III pudieran indicar que durante el tiempo en que los granos de sorgo de la C2 estuvieron sometidos a condiciones de almacenamiento (7 meses) ya una temperatura ambiente, se produjo una continuidad en la dinámica bioquímica de los TC, similar al proceso que ocurre cuando la semilla madura o cuando es sometida a condiciones de secado (3,21) . Tal circunstancia pudo conducir a la estructuración del polímero sobre la base de moléculas constitutivas por un número de unidades monoméricas con mayor capacidad precipitante, que no comprometían el acceso del mismo a la cadena de proteína. Bajo este esquema, es probable que las proteínas del grano, una vez ingeridas, se acomplejen con los taninos reduciéndose la digestibilidad de las mismas (13,20,23) . 

Los resultados obtenidos en todos los experimentos permiten señalar para los sorgos AT un margen de DAN comprendido entre 42 y 69%; dentro del cual se ubica el valor promedio (58,67%) reportado por Reyes (22) para sorgos AT provenientes de distintas plantas de alimentos balanceados para animales. 

Por otra parte, en el experimento III pudo observarse una relación inversa (r=-0,88; P<0,01) entre contenido de taninos y DVN, destacándose la posible afinidad de los TC por las proteínas. 

Igualmente los resultados mostraron consistencia y confiabilidad al analizar las muestras en "pool"; al mantenerse el criterio de homogeneidad en materia seca excretada para la formación de dicho "pool" (19) ; sin presentarse variabilidades importantes entre individuos. 

El estudio de mecanismos por los cuales los TC son capaces de reducir la digestibilidad del componente proteico, ha sido hasta el presente uno de los tópicos más investigados. La explicación de este efecto se ha relacionado con la formación de complejos insolubles tanino-protefna del grano y de la dieta resistente a la hidrólisis enzimático bajo condiciones de pH fisiológico. De igual manera, las inhibiciones enzimáticos in vitro que se producen como consecuencia de la formación de complejos tanino-proteasas han constituido fundamentos para interpretar los efectos adversos observados en el crecimientos de las aves (8, 12) . 

En este sentido, la explicación de la baja digestibilidad del nitrógeno obtenida en los sorgos evaluados con respecto a la mayor digestibilidad del maíz (Gráfico .1) , podría enfocarse sobre la base de teorías que actualmente tratan de explicar este efecto. Así, la formación de complejos tanino-proteína del grano y tanino proteasa pudieron ser los factores responsables de la baja digestibilidad de éste nutriente, enfatizándose el desconocimiento de la prevalencia de uno u otro y la posibilidad de la activación de un mecanismo fisiológico, propio del animal, que conduzca a un incremento en la producción de compuestos nitrogenados endógenos como respuesta de defensa natural a la acción tóxica de los taninos (4, 16) .Esta condición incrementaría el valor total de nitrógeno en heces (4) , pudiéndose subestimar los valores reales de digestibilidad de la proteína del grano de éste cereal. 

Un aspecto de importancia a destacar lo constituye la vinculación que recientemente se le ha atribuido a la baja digestibilidad del nitrógeno como una consecuencia de un mecanismo inhibidor del metabolismo de las proteínas y de otros nutrientes digeridos y absorbidos, luego que moléculas asociadas con los taninos (de bajo peso molecular) , o componentes flavonoides de estructura diferente a los TC, son degradados y absorbidos por el organismo (5) .El autor plantea que el incremento del nitrógeno fecal pudiera corresponderse con la excreción de un compuesto de desintoxicación a través de la orina, que se formaría  entre los compuestos flavonoides de bajo peso molecular u otros y los aminoácidos dietéticos luego de que ambos son absorbidos, con la consiguiente disminución de la retención de nitrógeno. Este supuesto permitiría pensar que la inhibición enzimático encontrada in vitro no constituiría el mejor modelo para inferir sobre los efectos de los taninos in vivo. En relación a ello, las investigaciones de 81ytt et al. (2) indican que los efectos sobre la digestibilidad de la proteína pudiera deberse a la formación ce complejos menos digestibles (tanino-proteína del grano o de la dieta) y no a la inhibición de las enzimas digestivas por su unión directa a éstas. Como es de notarse, existe en los actuales momentos, un cuadro no concluyente sobre la manera de como los compuestos polifenólicos y dentro de éstos los TC actúan en el organismo animal provocando un deterioro en el aprovechamiento del componente proteico de la dieta.

Gráfico 1. Digestibilidad aparente del nitrógeno (DAN) y verdadera (DVN) de los cultivares de sorgo CH-3, NKSAV-5 y P816-8 procedentes de las cosechas 1 y 2. Comparación de resultados. Experimentos IB, IIB y IIIB.

CONCLUSIONES 

• La DAN de los cultivares de sorgo CH-3, NKSAV-5 y P816-B de la C1 y C2 fue similar (P<0,05) entre cultivares de cada cosecha; presentando valores inferiores (P<0,01) a los encontrados en el maíz. 
  

• Las comparaciones de la DAN dentro de cultivar procedente de cosechas distintas, mostraron diferencias (P<0,01) parta cada uno de los cultivares; la cual fue .de 17 a 22% superior en los cultivares de la C2 con respecto sus homólogos de la C1. Estos resultados pudieran estar directamente vinculados con el grado de reactividad de la molécula de TC. 
  

• La DAN en aves que consumieron una dieta previa "libre de TC" (Experimento III) fue significativamente (P<0,01) mas baja que la obtenida cuando esta condición no fue dada (Experimento II) ; pudiendo ser un indicio de manifestación de adaptación a la acción de los taninos. Esta respuesta amerita ser estudiada en profundidad. 
  

• La DVN de los cultivares de sorgo se presentó correlacionada negativamente (r=-0,88; P<0,01) con el contenido de TC (% EC) extractivos. Esta respuesta sugiere que la fracción nitrogenada del grano, constituye un substrato sensible a ser afectado por la presencia de TC. 
  

• El procesamiento de las muestras en forma de "pool" no constituyó un factor de variación del valor de DAN obtenido en cada cultivar y el análisis individual de las muestras no evidenció variabilidad en la respuesta animal al suministro de los sorgos AT. 

RESUMEN 

A fin de determinar la digestibilidad del nitrógeno: aparente (DAN) y verdadera (DVN) de sorgos altos en taninos (SAT) y de estudiar el posible efecto de adaptación a la acción de los taninos, en aves, y su influencia sobre la Dan, se realizaron 3 experimentos donde se evaluaron los cultivares de sorgo granífero: Chaguaramas-3 (CH-3) ; NK-Savanna-5 (NKSAV5) y Pioneer 816-B (P816-B) , procedentes de 2 cosechas comerciales (cosecha 1 (C1) y cosecha 2 (C2) .Las evaluaciones para las determinaciones de DAN y DVN, fueron realizadas luego de someter a gallos Rhode Island Red a la técnica de Alimentación Forzada con un período de recolección de excretas de 48 horas y posterior tratamiento químico a las heces para la eliminación del nitrógeno úrico. Las muestras de heces se analizaron en "pool" (Experimentos I y II) y en forma individual (Experimento II y III) a fin de evaluar la variabilidad en la respuesta animal, dentro de tratamiento, al utilizar SAT. Los valores de DAN (%) de los sorgos de la C1 (Experimento I) variaron entre 42 y 52% sin observase diferencias (P<0,05) entre los mismos; mientras que en la C2 (Experimento II) los resultados de la DAN evidenciaron diferencias (P<0,01) respecto a sus homólogos de la C1 (Experimento I) , con valores que oscilaron entre 62 y 69% sin detectarse diferencias (P<0,05) entre cultivares de la C2, sugiriendo que la digestibilidad del SAT está enmarcada dentro de un rango mas amplio de variación y en donde quizás el grado de reactividad biológica de la molécula de tanino constituya un factor importante a considerar. Los resultados del Experimento III fueron indicativos de que en aves se puede producir un efecto de adaptación a la acción de los taninos, al evidenciarse un deterioro de la DAN cuando se suministró una dieta "libre de taninos" previo al experimento en relación al Experimento II. Estos resultados permitieron inferir que aves que consumen en su dietas SAT pueden desarrollar mecanismos de adaptación natural y que en el caso contrario estos mecanismos estarían ausentes produciéndose un efecto de mayor deterioro de la digestibilidad del nitrógeno tal como fue observado en el Experimento III. Los resultado de este estudio evidenciaron, por otra parte, una correlación negativa (r=-0,88; P<0,01) entre contenido de taninos (% equivalente catequina) y DVN. Esta respuesta sugiere que la fracción nitrogenada del grano, constituye un substrato sensible a ser afectado por la presencia de taninos condensados. En todos los casos, la digestibilidad del nitrógeno del maíz fue superior a la del SAT lo que corrobora resultados de estudios previos. El procedimiento de las muestras en forma individual no mostró variabilidad en la respuesta animal al suministro de SAT. 

Palabras clave: sorghum bicolor, Taninos, Valor nutricional, Digestibilidad del nitrógeno 

NUTRITIONAL VALUE OF SORGHUM GRAIN CULTIVARS (Sorghum bicolor [L] Moench) HIGH TANNINS GROW IN VENEZUELA. III. NITROGEN DIGESTIBILITY 

SUMMARY 

With the purpose of determining the apparent (NAD) and true (NTD) digestibility of nitrogen of sorghum whih high tanin content (HTC) , as well as studing the adaptation process of poultry to tanin in the diet and its influence on NAD, three experiments were carried out with sorghum grain cultivars: Chaguaramas-3 (CH-3) , NK-Savanna-5 (NKSAV-5) and Pioneer 816-8 (P816-8) .Grains from these cultivars carne from two commercial harvests (Hl and H2) .NAD and NTD determinations were made after subjecting Red Rhode Island roosters to the Forced Feeding Technique. Feces were collected for 48 hours period after which they were treated to eliminate uric nitrogen. Feces samples were either pooled (Experiments I and II) or treated individually (Experiments II and III) , in order to evaluate the variability of animal response within treatments when HTC sorghum grains were used. The NAD (%) values (Hl, Experiment I) varied from 42 to 52% and no significant differences (P<0.05) were found among sorghum cultivars. However, in experiment II and H2, significant differences (P<0.01) were found in NAD when compared to Hl (Experiment I) .NAD values in this case ranged from 62 to 69%, without any significant differences among cultivars from H2. This suggests that the N digestibility of HTC sorghum cultivars covers a wide range of variation and the degree of biological reactivity of the tanin molecule may be an important factor to be considered. Results from experiment III may also show an adaptation process of poultry to the tanin action, since it was observed a decrease in the NAD when afree tanin diet was given to the animals, as it was done in experiment III. From the results of experiment  III, it is proposed that animals consuming HTC sorghum grains are able to develop natural adaptation mechanisms. When this type of diet is not provided, theses mechanisms are absent, thus producing a decrese un N digestibilityas it was observed in experiment III. On another hand, the results of this study showed a negative correlation (r = -0.88; P<0.01) between the tanin content (cathequin equivalents, %) and NTD. This suggests that the N in the grain may be susceptible to be afected by the presence of condensed tanins. In all cases, the N digestibility of maize was greater that of the HTC sorghum cultivars, thus supporting previous results in the literature. The individual processing of the samples did not affect the animal response to a diet based on sorghum cultivars with HTC 

Key Words: Sorghum bicolor, Tannins, Nutritional value, Nitrogen digestibility

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