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La produccioacuten de gas in vitro para estimar la energiacutea neta de lactancia1

In vitro gas production to estimate net energy of lactation1

Jorge Luis Sobalvarro-Mena2 Jorge Alberto Elizondo-Salazar3 Augusto Rojas-Bourilloacuten4

copy 2020 Agronomiacutea Mesoamericana es desarrollada en la Universidad de Costa Rica bajo una licencia Creative Commons Atribucioacuten-NoComercial-SinDerivar 40 Internacional Para maacutes informacioacuten escriba a pccmcaucraccr o pccmcagmailcom

Resumen

Introduccioacuten El contenido energeacutetico de los forrajes es limitante para la produccioacuten de leche en sistemas de pastoreo y la energiacutea neta de lactancia es el paraacutemetro maacutes utilizado para expresar los requerimientos energeacuteticos de los bovinos lecheros Objetivo Comparar el valor de energiacutea neta de lactancia de alimentos obtenido a partir de ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro con respecto a lo estimado por el modelo del National Research Council (NRC) Materiales y meacutetodos El experimento se llevoacute a cabo de agosto a diciembre del 2017 en el Centro de Investigacioacuten en Nutricioacuten Animal de la Universidad de Costa Rica San Joseacute Costa Rica Se determinoacute la produccioacuten de gas in vitro en muestras de pasto estrella ryegrass ensilado de maiacutez morera y concentrado Se evaluaron cinco ecuaciones que incorporaron la produccioacuten acumulada de gas a las 24 horas Resultados La produccioacuten de gas mostroacute diferencias (plt0001) entre alimentos El mayor volumen de gas producido y contenido de la energiacutea neta de lactancia (ENL1x) se presentaron con el concentrado La ecuacioacuten 3 mostroacute la mayor precisioacuten en la estimacioacuten de ENL que obtuvo el iacutendice de correlacioacuten de concordancia mayor (r2=092) La utilizacioacuten de ecuaciones por tipo de alimento mejoroacute la precisioacuten en la prediccioacuten de ENL La ecuacioacuten 1 fue maacutes precisa en alimento balanceado mientras que en ensilado de maiacutez fue la ecuacioacuten 4 y en morera pasto estrella y ryegrass la ecuacioacuten 3 El iacutendice de concordancia de Lin explicoacute mejor las diferencias en prediccioacuten de ENL que el iacutendice de correlacioacuten de Pearson Conclusioacuten La produccioacuten de gas in vitro con la aplicacioacuten de la ecuacioacuten 3 fue un meacutetodo confiable para estimar el contenido de ENL1x en cinco alimentos utilizados en vacas lecheras

Palabras clave forrajes nutricioacuten animal ganado de leche digestioacuten ruminal rumen

Abstract

Introduction The energy content of forages is a limitation for milk production in grazing systems and the net energy of lactation is the parameter most used to express the energy requirements of dairy cattle Objective To compare the net energy of lactation in feeds obtained from equations based on in vitro gas production with that estimated by the National Research Council (NRC) model Materials and methods The experiment was carried out from August to December 2017 at the Animal Nutrition Research Center of the Universidad de Costa Rica San Jose Costa Rica

1 Recepcioacuten 29 de agosto 2019 Aceptacioacuten 11 de noviembre 2019 Este trabajo formoacute parte del proyecto de investigacioacuten inscrito en la Vicerrectoriacutea de Investigacioacuten No 737-B5-188 Universidad de Costa Rica San Joseacute Costa Rica

2 Universidad Nacional Agraria Sede Juigalpa Juigalpa Nicaragua jorgesobalvarrociunaeduni (httpsorcidorg0000-0003-3529-6705)3 Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Agroalimentarias Estacioacuten Experimental Alfredo Volio Mata e Instituto de Investigaciones

Agriacutecolas jorgeelizondosalazarucraccr (autor para correspondencia httpsorcidorg0000-0003-2603-9635)4 Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Agroalimentarias Centro de Investigacioacuten en Nutricioacuten Animal e Instituto de Investigaciones

Agriacutecolas augustorojasucraccr (httpsorcidorg0000-0002-9834-2361)

Artiacuteculo cientiacuteficoVolumen 31(2)311-328 Mayo-agosto 2020

e-ISSN 2215-3608 doi1015517amv31i238497httpwwwrevistasucraccrindexphpagromeso

AGRONOMIacuteAMESOAMERICANA

Agronomiacutea Mesoamericana

Agron Mesoam 31(1)311-328 mayo-agosto 2020ISSN 2215-3608 doi1015517amv31i238497

Sobalvarro-Mena et al Produccioacuten de gas in vitro y energiacutea neta de lactancia

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Introduccioacuten

El contenido de energiacutea de los forrajes es por lo general la principal limitante para la produccioacuten de leche en los sistemas de produccioacuten basados en el pastoreo intensivo (Saacutenchez 2007) la energiacutea neta de lactancia (ENL) es el paraacutemetro maacutes utilizado para expresar los requerimientos de mantenimiento gestacioacuten produccioacuten de leche y cambios en las reservas corporales en animales adultos la cual puede expresarse basado en una o maacutes veces el consumo respecto al mantenimiento (NRC 2001) La seacuteptima edicioacuten del modelo NRC (2001) sigue vigente a la fecha y es la metodologiacutea definida de referencia para los caacutelculos de energiacutea neta de lactancia de alimentos para vacas lecheras

El contenido de energiacutea neta de lactancia de los alimentos suministrados a rumiantes se determina a partir de ecuaciones basadas en la composicioacuten de la dieta para utilizar dichas ecuaciones es necesario realizar diversos anaacutelisis de laboratorio por lo que es un proceso tedioso y costoso

La teacutecnica de fermentacioacuten in vitro con fluido ruminal ofrece una alternativa raacutepida y menos costosa la cual complementa los estudios de composicioacuten quiacutemica puede sustituir las pruebas in vivo y permite evaluar a la vez varios tratamientos en condiciones maacutes controladas (Yaacutentildeez-Ruiz et al 2016)

La fermentacioacuten de carbohidratos producen principalmente los aacutecidos grasos de cadena corta acetato propionato y butirato y los gases metano dioacutexido de carbono e hidroacutegeno (Elghandour et al 2017) Las proteiacutenas y grasas son menos afectadas por el proceso fermentativo y participan en menor proporcioacuten en la produccioacuten de gas (Getachew et al 1998)

La produccioacuten de gas in vitro se relaciona con la composicioacuten quiacutemica de los alimentos incubados a 24 h de fermentacioacuten la proteiacutena cruda tiene una influencia negativa y los carbohidratos no fibrosos poseen una relacioacuten positiva (Getachew et al 2004)

La fermentacioacuten in vitro de sustratos se lleva a cabo en tres fases inicia con componentes solubles raacutepidamente fermentados continua con la fermentacioacuten de la fraccioacuten insoluble ambas fases requieren ser hidratadas y colonizadas por los microorganismos ruminales y por uacuteltimo el gas producido por el reciclaje de la poblacioacuten microbiana y no por la fermentacioacuten del alimento (Cone et al 1997)

En sus inicios el volumen de gas producido a presioacuten atmosfeacuterica era medido a traveacutes del desplazamiento de una jeringa lubricada (Menke y Steingass 1988) La teacutecnica ha evolucionado para medir el volumen de gas producido mediante sensores de presioacuten a tiempo real en sistemas de expulsioacuten de gases automatizados (Muetzel et al 2014) estos sensores conectados inalaacutembricamente a una computadora se regulan en tiempo y presioacuten predefinidos (Cornou et al 2013)

In vitro gas production was determined in samples of star grass ryegrass corn silage mulberry and concentrate Five equations that incorporated accumulated gas production at 24 hours were evaluated Results Gas production showed differences (plt0001) between feeds The highest volume of gas produced and content of net lactation energy (NEL) was obtained with concentrate Equation 3 showed de highest precision for the estimation of NEL which also reached the highest concordance correlation index (r2=092) The use of equations by type of feed improved the accuracy for the NEL prediction Equation 1 was more precise in concentrate while in corn silage it was equation 4 and in mulberry star grass and ryegrass it was equation 3 Linrsquos concordance index explained the differences in prediction of NEL1x better than the Pearson correlation index Conclusion The in vitro gas production technique with the application of equation 3 was a reliable method to estimate the NEL1x content in five feeds used in dairy cows

Keywords forage animal nutrition dairy cattle rumen digestion rumen



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El gas que se produce a medida que avanza la fermentacioacuten y el perfil de acumulacioacuten de gas provee informacioacuten sobre la digestibilidad del alimento y la cineacutetica de la fermentacioacuten (Getachew et al 1998) lo que permite clasificar los alimentos con base en estos paraacutemetros La produccioacuten de gas a las 24 h se usa para estimar el valor energeacutetico del mismo La prueba de gas in vitro con licor ruminal se utiliza ampliamente en algunos paiacuteses con varios fines por ej en Alemania la prueba de gas de Hohenheim es un meacutetodo oficial para la estimacioacuten del contenido de energiacutea neta de lactancia (VDLUFA 2012) Esta prueba aplicada a alimentos mixtos forrajes y concentrados para estimar ENL mostroacute una fuerte correlacioacuten (r2gt090 n=400) en el contenido de ENL obtenido a partir de la produccioacuten de gas in vitro con los valores obtenidos de estudios in vivo (Menke y Steingass 1988) Bajo este principio varias ecuaciones han sido desarrolladas para la estimacioacuten del contenido de ENL (Seker 2002 Sallam et al 2007 Elmenofy et al 2012)

Ampliamente se han usado las ecuaciones de Menke y Steingass (1988) para determinar el contenido energeacutetico de varios tipos de alimentos con resultados favorables indicando lo robusto del meacutetodo Entre estos se evaluaron alimentos balanceados pastos verdes y secos (Seker 2002 Sherasia et al 2015) ensilado de maiacutez (Saricicek 2010) y en leguminosas (Boga et al 2014) Sin embargo estas ecuaciones no han sido comparadas con los valores de ENL calculados con el modelo del NRC (2001) el cual es el meacutetodo comuacutenmente utilizado en Estados Unidos Costa Rica y otros paiacuteses para la determinacioacuten de ENL por lo que es de intereacutes conocer la concordancia en la estimacioacuten de ENL1x con las ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas con el modelo del NRC (2001) en alimentos propios de las dietas de ganado lechero de climas tropicales como el de Costa Rica

El objetivo de este trabajo fue comparar el valor de energiacutea neta de lactancia de alimentos a partir de ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro con respecto a lo estimado por el modelo del NRC (2001)

Materiales y meacutetodos

Ubicacioacuten del experimento y origen de los alimentos evaluados

El experimento se llevoacute a cabo en el Laboratorio de Bromatologiacutea del Centro de Investigacioacuten en Nutricioacuten Animal (CINA) ubicado en la Ciudad Universitaria ldquoRodrigo Faciordquo de la Universidad de Costa Rica en San Pedro de Montes de Oca San Joseacute Costa Rica En el periacuteodo experimental que abarcoacute de agosto a diciembre del antildeo 2017 se realizaron evaluaciones en cuatro fechas separadas por siete semanas consideradas como repeticiones en el estudio en las que se evaluoacute por repeticioacuten una muestra duplicada de cada alimento en estudio inoculado con licor ruminal y del testigo con solo el inoacuteculo Las muestras se deshidrataron y pulverizaron a partiacuteculas de 1 mm de diaacutemetro (AOAC 2006) y se incubaron muestras de 05 g por frasco

Los alimentos evaluados se utilizaron habitualmente en la dieta de vacas lecheras en la Estacioacuten Experimental de Ganado Lechero Alfredo Volio Mata de la Universidad de Costa Rica ubicada en el Alto de Ochomogo provincia de Cartago a 1542 msnm con las coordenadas 9deg54rsquo4031rdquo N y 83deg57rsquo1884rdquo O y suelo Tipic Dystrandepts (Vaacutesquez 1982) Estos correspondieron a tres forrajes obtenidos de la Estacioacuten Experimental pasto estrella africana (Cynodon nlefuemsis) de 45 diacuteas de edad utilizado en el sistema de pastoreo ensilado de maiacutez (Zea mays) morera (Morus alba) correspondiente al forraje de planta entera cosechado a 85 diacuteas de edad y un alimento concentrado de origen comercial formulado para vacas lecheras (87 de MS 16 Mcalkg de MS y 16 de PC) Se utilizoacute como tratamiento testigo los valores conocidos de composicioacuten quiacutemica y produccioacuten de gas in vitro de pasto ryegrass (Lolium perenne) variedad Jumbo cosechado a 34 diacuteas de rebrote



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Anaacutelisis quiacutemicos

Se determinoacute en cada muestra proteiacutena cruda con el meacutetodo de Kjedahl (AOAC 2006) el contenido de nitroacutegeno ligado a la fibra en detergente neutro y el nitroacutegeno ligado a la fibra en detergente aacutecido (Licitra et al 1996) Basado en el meacutetodo de Van Soest se determinoacute el contenido de fibra en detergente neutro fibra en detergente aacutecido y lignina en detergente aacutecido (AOAC 2006) el contenido de extracto eteacutereo (AOCS 2005) contenido de cenizas y digestibilidad in vitro de la materia seca (Van-Soest et al 1991)

Extraccioacuten de liacutequido ruminal

Dos vacas donadoras de licor ruminal se manejaron en pastoreo y alimentadas suplementariamente con una dieta formada por 18 kg de forraje ensilado 4 kg de alimento balanceado 05 kg de harina de soya 05 kg de pulpa de ciacutetricos deshidratada y 04 kg de melaza de cantildea de azuacutecar A cada vaca se le extrajo 1000 ml de liacutequido ruminal 2 h despueacutes de la alimentacioacuten (Getachew et al 2002) El liacutequido ruminal extraiacutedo se filtroacute con cuatro capas de gasa esteacuteril y se introdujo en dos termos con capacidad de un litro ambos precalentados gasificados con CO2 y sumergidos en un termo de cinco litros en el que se incorporoacute agua a una temperatura de 39 degC de manera tal que se mantuviese la temperatura durante el traslado del licor ruminal desde la Estacioacuten Experimental Alfredo Volio Mata (Cartago Costa Rica) al Centro de Investigacioacuten en Nutricioacuten Animal (CINA) (San Joseacute Costa Rica) ambos de la Universidad de Costa Rica (UCR)

Preparacioacuten de solucioacuten e inoacuteculo

La solucioacuten mineral incorporada a los frascos para la inoculacioacuten se basoacute en la prueba de gas Hohenheim con el meacutetodo de Menke y Steingass (1988) de la cual se incorporaron 80 ml por frasco de 250 ml a inocular La solucioacuten estaba compuesta por tripticasa en 400 ml de H2O con 01 ml de solucioacuten micromineral 200 ml de solucioacuten buacutefer 200 ml de solucioacuten macromineral y 1 ml de solucioacuten de resazurina 05 g de materia seca de alimento (Cone et al 1996) El inoacuteculo utilizado fue licor ruminal filtrado con cuatro capas de gaza esteacuteril mantenido a 39 degC y gasificado con CO2 durante la inoculacioacuten en cada frasco previamente calentado por cada frasco se incorporoacute 20 ml y 2 ml de solucioacuten reductora la incorporacioacuten del inoacuteculo y solucioacuten reductora se realizoacute gasificando CO2

Determinacioacuten de la produccioacuten de gas in vitro

La produccioacuten de gas en los cinco alimentos evaluados se determinoacute desde las 0 a las 48 h de incubacioacuten en duplicado en el laboratorio de bromatologiacutea del CINA-UCR asiacute como dos blancos sin sustrato inoculados solamente con licor ruminal Para la medicioacuten del volumen de gas producido se utilizoacute un sistema inalaacutembrico basado en principios baromeacutetricos conformado por unidades de botellas de vidrio de 250 ml equipadas cada una con un moacutedulo sensor de presioacuten temperatura y vaacutelvulas electromecaacutenicas que controlan la salida de gas el cual incluye un microchip y un emisor de sentildeal de radio receptada en una computadora para registrar el volumen con intervalos de tiempo definidos Este equipo opera con un rango de presioacuten de -10 a 500 psi resolucioacuten de 0039 psi y precisioacuten +- 01 de los valores medidos (RF ANKOM sf) Durante las incubaciones los cambios de presioacuten en los frascos de vidrio se midieron como diferencias con respecto a la presioacuten atmosfeacuterica ambiental medida por el sensor de referencia no instalado a frascos que transmiten el valor inalaacutembricamente por frecuencia de radio a una computadora con intervalos de 5 min la acumulacioacuten de gas en los frascos se libera automaacuteticamente cuando la presioacuten dentro de la unidad llega a 10 psi por encima de la presioacuten ambiental los datos en la computadora se



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registran y se procesan en tiempo real generaacutendose graacuteficos de produccioacuten de gas y una base de datos que se exporta en formato xls para su anaacutelisis posterior La produccioacuten de gas total se corrigioacute con la produccioacuten de gas de la inoculacioacuten promedio de los blancos acorde con lo propuesto por Kamalak et al (2005)

Transformacioacuten de datos de presioacuten acumulada a volumen de gas producido

Los datos de presioacuten acumulada medidos y registrados en psi se transformaron a ml con base en la ley de Avogadro que indica que 10 psi equivale a 6894757293 kPa 1 mol ocupa 22400 ml a 27315 degK y 101325 kPa en condiciones ambientales estaacutendar con la siguiente ecuacioacuten n = p (VRT) donde n es la produccioacuten de gas en mol p la presioacuten en kPa V el espacio ocupado por el gas t temperatura en K y R constante de gas 8314472 LkPaK-1 mol-1 la produccioacuten de gas= n x 22 400 (RF ANKOM sf)

Determinacioacuten de la energiacutea neta de lactancia con base en las ecuaciones del modelo del NRC

Los requerimientos de energiacutea para mantenimiento gestacioacuten cambios en la condicioacuten corporal y de produccioacuten de leche se expresan como megacaloriacuteas de ENL de vacas adultas (NRC 2001) Para estimar el contenido de ENL1X energiacutea neta de lactancia una vez mantenimiento se consideroacute el consumo de ENL con base en el 100 del requerimiento de ENL para el mantenimiento de los alimentos que se ofertan comuacutenmente a vacas lecheras se estimoacute inicialmente los nutrientes digestibles totales una vez mantenimiento (TND1x) a partir de la siguiente ecuacioacuten

TND1X () = tdCNF + tdPC + (tdAG x 225) + tdFDN ndash 7 (ecuacioacuten a)

DondetdCNF carbohidratos no fibrosos verdaderamente digestibles se obtiene con la ecuacioacuten

tdCNF = 098 (100 + [(FDN - PCFDN) + PC + EE + cenizas]) x FAP (ecuacioacuten b)

tdPC = proteiacutena cruda verdaderamente digestible se obtiene con las ecuaciones

Para forrajes tdPCf = PC x e[-12 x (PCFDAPC)] (ecuacioacuten c1)Para alimentos balanceados tdPCc = [1 - (04 x (PCFDAPC))] x PC (ecuacioacuten c2)Aacutecidos grasos verdaderamente digestibles tdAG = AG nota si EE lt1 AG= 0 (ecuacioacuten d)

tdFDN fibra en detergente neutro verdaderamente digestible con la ecuacioacuten

tdFDN = 075 x (FDN - PCFDN - L) x [1 - (LFDN - PCFDN)0667] (ecuacioacuten e)ED1X = energiacutea digestible una vez mantenimiento (Mcal kg-1)ED1X = (tdCNF100) x 42 + (tdFDN100) x 42 + (tdPC100) x 56 + (AG100) x 94 - 03 (ecuacioacuten f)EM1X = energiacutea metabolizable una vez mantenimiento (Mcal kg-1) EM1X = [101 x (ED1x) - 045]+ 00046 x (EE - 3) (ecuacioacuten g1)

En alimentos con menos de 3 de EE se utiliza la siguiente ecuacioacuten



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EM1x = 101 x ED1x - 045 (ecuacioacuten g2)ENL1X = energiacutea neta de lactancia 1 vez mantenimiento (Mcal kg-1)ENL1X = 0703 x EM1x ndash 019 + ([(0097 x EM1x + 019)97] x [EE - 3]) (ecuacioacuten h1)


ENL1x = [0703 x EM1x ndash 019] (ecuacioacuten h2)

Donde PCFDN proteiacutena cruda insoluble en fibra detergente neutro = nitroacutegeno insoluble en la fibra detergente neutro

x 625 (ecuacioacuten i) PCFDA proteiacutena cruda insoluble en fibra detergente aacutecida = nitroacutegeno insoluble en fibra detergente aacutecida x 625 (ecuacioacuten j) FAP factor de ajuste por procesamiento 094 para ensilado de maiacutez (ecuacioacuten k1) 10 para el resto de los alimentos evaluados (ecuacioacuten k2) AG aacutecidos grasos (ie EE - 1) (ecuacioacuten l) L lignina en detergente aacutecido EE extracto eteacutereo PC proteiacutena cruda

Determinacioacuten de la energiacutea neta de lactancia a partir de ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas

Para la determinacioacuten de ENL1x a partir de la produccioacuten de gas (PG) acumulada a las 24 horas (ml) obtenida de la incubacioacuten in vitro con liacutequido ruminal a temperatura y presioacuten constante se utilizaron ecuaciones que incorporan en su planteamiento el contenido de proteiacutena cruda (PC) y el extracto eteacutereo (EE)

Se contoacute con veinte ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas que estimaban el contenido de energiacutea neta de lactancia de estas se seleccionaron las cinco ecuaciones con mayor precisioacuten en la estimacioacuten de ENL respecto al meacutetodo NRC (2001) (Cuadro 1)

Anaacutelisis estadiacutestico

La produccioacuten de gas acumulada en intervalos de 2 h los valores estimados por las cinco ecuaciones a partir de la produccioacuten de gas in vitro con licor ruminal y la ecuacioacuten a partir de quiacutemica huacutemeda por el meacutetodo NRC (2001) se les realizoacute anaacutelisis de varianza de una sola viacutea con un modelo general lineal

Cuadro 1 Ecuaciones utilizadas para estimar la energiacutea neta de lactancia (ENL1x) a partir de produccioacuten de gas in vitro San Joseacute Costa Rica 2017

Table 1 Equations used to estimate net energy of lactation (ENL1x) from in vitro gas production San Jose Costa Rica 2017

Ecuac Foacutermula matemaacutetica Fuente

1 ENL1x Mcal kg-1 MS = 054+ 00959 PG + 00038 PC + 00001733 PC24184 Menke y Steingass (1988)

2 ENL1x Mcal kg-1 MS = 008 + 01101 PG +00022 PC + 00161 EE4184 Menke y Steingass (1988)

3 ENL1x Mcal kg-1 MS = 0689+ 00134 PG+ 00771 EE Seker (2002)

4 ENL1x Mcal kg-1 MS = 0205 + 00170 PG + 00147 PC + 00888 EE Seker (2002)

5 ENL1x Mcal kg-1 MS = (22 + 0136 PG + 0057 PC + 0149 EE) x 221464 Sallam et al (2007)

ENL1x energiacutea neta de lactancia 1 vez mantenimiento (Mcal kg-1) MS materia seca PG produccioacuten de gas in vitro a 24 horas de incubacioacuten PC porcentaje de proteiacutena cruda EE porcentaje de extracto eteacutereo ENL1x net energy of lactation 1 time maintenance (Mcal kg-1) MS dry matter PG in vitro gas production in 24 hours of incubation PC percentage of crude protein EE percentage of ether extract



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Se creoacute una base de datos en hojas de caacutelculo xls en la que se registraron las variables evaluadas de cada alimento y sus repeticiones que incorporaban la produccioacuten de gas acumulada con intervalos de 5 min composicioacuten quiacutemica de los alimentos evaluados contenido de energiacutea neta de lactancia con el meacutetodo NRC (2001) caacutelculo de las ecuaciones basadas en la PGIV

Las diferencias estadiacutesticas entre medias individuales se identificaron a traveacutes de la prueba de Tukey Se consideraron significativas las diferencias entre medias con valor de plt005 La relacioacuten entre los valores estimados de ENL1x por el meacutetodo de referencia (NRC 2001) y los valores estimados por las cinco ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro con licor ruminal acumulado a 24 h se realizoacute mediante el coeficiente de correlacioacuten lineal de Pearson (1895) y el coeficiente de correlacioacuten de concordancia de Lin (1989) que estima la reproducibilidad de la estimacioacuten de ENL respecto al modelo del NRC (2001)

Los anaacutelisis estadiacutesticos se realizaron con el software SAS Institute Inc (2011) considerando la base de datos creada

Resultados

Composicioacuten quiacutemica y contenido de energiacutea neta de lactancia

Los alimentos evaluados respecto a su composicioacuten quiacutemica representaron valores tiacutepicos y entre estos la variabilidad permitioacute la heterogeneidad en estas caracteriacutesticas La menor concentracioacuten de proteiacutena cruda la registroacute el ensilado de maiacutez y la mayor el pasto ryegrass el valor de FDN varioacute con menor contenido en el alimento concentrado y la mayor concentracioacuten en pasto estrella el contenido de carbohidratos no fibrosos fue superior en el alimento concentrado y menor en pasto estrella El menor contenido de cenizas se encontroacute en el alimento concentado mientras que el mayor se obtuvo en pasto ryegrass la menor proporcioacuten de extracto eteacutereo se obtuvo en el pasto estrella y la mayor en el alimento concentrado Las concentraciones menores de lignina se registraron en el alimento concentrado y las mayores en el pasto estrella el contenido de proteiacutena ligada a la fibra en detergente neutro fue superior en morera y menor en el ryegrass el cual tambieacuten presentoacute el menor valor de proteiacutena ligada a la fibra en detergente aacutecido (Cuadro 2)

El contenido energeacutetico de los alimentos evaluados expresados como megacaloriacuteas de energiacutea neta de lactancia fue mas bajo en el pasto estrella y el contenido mayor se obtuvo en el alimento concentrado los valores medios se observaron en ensilaje de maiacutez morera y pasto ryegrass respectivamente (Cuadro 2)

Produccioacuten de gas in vitro acumulada

La produccioacuten acumulada de gas in vitro mostroacute diferencias estadiacutesticas entre los alimentos evaluados al compararlos entre siacute a diferentes horas de incubacioacuten al considerar el anaacutelisis de varianza y la prueba de Tukey Los alimentos evaluados formaron de tres a cinco grupos mediante la prueba de Tukey en los diferentes momentos de evaluacioacuten (Cuadro 3)

La prueba de Tukey respecto al volumen de gas acumulado en los cinco alimentos y el inoacuteculo sin sustrato formoacute de tres a cinco grupos con diferencias significativas (plt0001) estos grupos estaban conformados por alimentos con similar potencial fermentativo en los intervalos estudiados

El alimento concentrado en todos los intervalos registroacute el mayor volumen de gas producido el ensilado de maiacutez a las 4 h de incubacioacuten mostroacute el menor volumen de gas acumulado el pasto estrella a partir de las 8 h de incubacioacuten reportoacute el menor volumen de gas producido entre los alimentos evaluados El inoacuteculo licor ruminal sin



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Cuadro 2 Composicioacuten quiacutemica y contenido de energiacutea neta de lactancia (ENL) de cinco alimentos comuacutenmente utilizados en la dieta de las vacas en la Estacioacuten Experimental Alfredo Volio Mata de la Universidad de Costa Rica San Joseacute Costa Rica 2017

Table 2 Chemical composition and net energy of lactation (NEL) of five commonly used feeds in the diets at the Alfredo Volio Mata Experiment Station of the Universidad de Costa Rica San Jose Costa Rica 2017

Nutriente Pasto estrella Ensilado de maiacutez Morera Alimento concentrado

Pasto ryegrass (testigo)

MS 2513 2340 1803 9000 8340MO 8992 9404 8747 9472 8780PC 1352 877 1747 1794 1856

FDA 4222 3491 2851 710 2420FDN 6982 5839 5648 1810 4550

Cenizas 1008 596 1253 528 1220Lignina 701 478 568 007 100

EE 235 259 241 571 300CNF 904 2661 3754 5753 2176

PCFDN 481 232 643 456 102PCFDA 238 081 169 113 014

ENL 120 135 142 194 157

MS materia seca MO materia orgaacutenica PC porcentaje de proteiacutena cruda FDA fibra en detergente aacutecido FDN fibra en detergente neutro EE extracto eteacutereo CNF carbohidratos no fibrosos PCFDA proteiacutena ligada a la fibra en detergente neutro PCFDN proteiacutena ligada a la fibra en detergente neutro ENL energiacutea neta de lactancia (Mcal kg-1) acorde a ecuaciones NRC (2001) MS dry matter MO organic matter PC crude protein percentage FDA acid detergent fiber FDN neutral detergent fiber EE ether extract CNF non-fibrous carbohydrates PCFDA fiber-bound protein in neutral detergent PCFDN fiber-found protein in neutral detergent ENL net energy of lactation (Mcal kg-1 MS) according to NRC equations (2001)Los forrajes fueron obtenidos de la Estacioacuten Experimental y el rye grass corresponde a la variedad Jumbo Forages were obtained from the Experiment Station and rye grass corresponds to the Jumbo variety

Cuadro 3 Produccioacuten acumulada de gas in vitro (ml) de pasto estrella (Cynodon nlemfuensis) ryegrass (Lolium perenne) morera (Morus alba) ensilado de maiacutez (Zea mays) y alimento concentrado incubado con licor ruminal San Joseacute Costa Rica 2017

Table 3 Accumulated in vitro gas production (ml) of star grass (Cynodon nlemfuensis) ryegrass (Lolium perenne) mulberry (Morus alba) corn (Zea mays) silage and concentrate incubated with ruminal liquor San Jose Costa Rica 2017

Hora Estrella Ensilado de maiacutez

Morera Ryegrass Alimento concentrado

Blancos Significancia

4 235b 205b 853ab 853ab 1319a 432ab 002038 459c 762bc 1820ab 1820ab 3094a 967bc 0000112 855d 1644cd 2599bc 2792b 4897a 1268d lt0000116 1566d 2688c 3321bc 3822b 6313a 1285d lt0000124 2550c 3960b 4135b 4913b 7649a 1120d lt0000128 2883c 4203b 4214b 5056b 7774a 1120d lt0000132 3257c 4318bc 4254bc 5198b 7848a 1172d lt0000136 3657c 4476bc 4362bc 5363b 7820a 1120d lt0000140 3930b 4567b 4385b 5465b 7843a 1120c lt0000144 4201b 4671b 4504b 5630b 7882a 1092c lt0000148 4354b 4703b 4510b 5693ab 7854a 1120c lt00001

Valores dentro de una misma fila con diferente letra difieren significativamente (plt005) Values within the same row with different letter are significantly different (plt005) Los forrajes fueron obtenidos de la Estacioacuten Experimental y el ryegrass corresponde a la variedad Jumbo Forages were obtained from the Experiment Station and ryegrass corresponds to the Jumbo variety



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sustrato a las 12 h de incubacioacuten estabilizoacute su produccioacuten de gas y a partir de ese momento conformoacute el grupo con menor volumen de gas acumulado A partir de las 24 h de incubacioacuten el ensilado de maiacutez morera y pasto ryegras conformaron el grupo intermedio excepto a las 32 36 y 48 h que el pasto ryegrass conformoacute un grupo diferente (Cuadro 3)

Comportamiento de la curva de produccioacuten acumulada de gas in vitro

La produccioacuten de gas in vitro mostroacute un comportamiento tiacutepico en los alimentos en las primeras horas de incubacioacuten la liberacioacuten de gas inicioacute de forma lenta y a partir de las 4 h se observoacute un crecimiento progresivo del gas acumulado en todos los alimentos en estudio Los blancos sin sustrato detuvieron el proceso fermentativo y se estabilizoacute a partir de las 16 h de incubacioacuten Desde las 0 h de incubacioacuten inicioacute el proceso fermentativo de forma lenta en todos los alimentos entre alimentos y periacuteodos de incubacioacuten se encontraron diferencias significativas (plt0001) (Cuadro 3) en las primeras horas el proceso inicioacute de forma lenta y a partir de las 4 h la acumulacioacuten de gas se observoacute maacutes intensa (Figura 1)

El comportamiento fermentativo fue diferente en los alimentos evaluados el alimento concentrado acumuloacute el mayor volumen de gas en cada periacuteodo la PGIV se estabilizoacute a las 24 h y solo acumuloacute 26 entre 24 y 48 h de

Figura 1 Perfiles de produccioacuten acumulada de gas in vitro (ml) de pasto ryegrass pasto estrella morera ensilado de maiacutez y alimento concentrado incubado con licor ruminal San Joseacute Costa Rica 2017

Los forrajes fueron obtenidos de la Estacioacuten Experimental y el rye grass corresponde a la variedad Jumbo

Figure 1 Cumulative production profiles of in vitro gas (ml) from rye grass star grass mulberry corn silage and concentrated feed incubated with ruminal fluid San Joseacute Costa Rica 2017

Forages were obtained from the Experiment Station and rye grass corresponds to the Jumbo variety



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incubacioacuten La morera el pasto ryegrass y el ensilado de maiacutez mostraron una dinaacutemica fermentativa similar entre ellos pero distinta al alimento concentrado y al pasto estrella logrando acumular 917 863 y 842 del total del volumen de gas a las 24 h de incubacioacuten respectivamente y a partir de ese momento hasta las 48 h evaluadas acumularon la proporcioacuten restante del total de gas producido El pasto estrella mostroacute un comportamiento diferente al resto de alimentos (Figura 1 Cuadro 3) su produccioacuten de gas in vitro mostroacute una tendencia lineal desde el inicio del proceso fermentativo con una leve inflexioacuten a las 12 h y acumulacioacuten de gas de forma lineal y constante hasta las 48 h evaluadas en este estudio sin detener en este periacuteodo la acumulacioacuten de gas de las 24 h y hasta las 48 h acumuloacute relativamente la misma proporcioacuten de gas producido en las primeras 24 h (586 )

Estimacioacuten de energiacutea neta de lactancia (ENL) a partir de ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro con licor ruminal a 24 horas de incubacioacuten

Los valores estimados de ENL en los cinco alimentos estudiados a partir del modelo del NRC (2001) y de las cinco ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro evaluadas fueron estadiacutesticamente diferentes (plt0001) y se agruparon distintamente seguacuten la ecuacioacuten aplicada difiriendo en la sensibilidad de clasificacioacuten lo que indica la mayor o menor sensibilidad de cada ecuacioacuten para la estimacioacuten

Al aplicar las ecuaciones del modelo NRC (2001) se agrupoacute a los alimentos en estudio en cinco grupos a partir de la prueba de Tukey cada alimento representoacute un grupo diferente (Cuadro 4) en orden descendente el valor de ENL fue alimento concentrado para vacas lecheras ryegrass morera ensilado de maiacutez y pasto estrella

Cuadro 4 Energiacutea neta de lactancia (ENL Mcal kg-1 MS) calculada con el modelo del NRC (2001) y a partir de ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro con licor ruminal de cinco alimentos para vacas lecheras en Costa Rica y porcentajes de prediccioacuten de las ecuaciones respecto al modelo NRC (2001) San Joseacute Costa Rica 2017

Table 4 Net energy of lactation (NEL Mcal kg-1 MS) calculated with the NRC (2001) model and from equations based on the in vitro gas production with ruminal fluid of five feeds for dairy cattle in Costa Rica and the percentages of the predicted equations regarding the NRC (2001) model San Jose Costa Rica 2017

Alimento NRC (2001) Ecuac 1 Ecuac 2 Ecuac 3 Ecuac 4 Ecuac 5

Pasto estrella 120e 072c

(-4012)069c

(-4256)120d

(027)103d

(1376)101d

(1609)

Ensilado de maiacutez 135d 121b

(-1034)126b

(-649)151c

(1217)136d

(057)142c

(503)

Morera 142c 111b

(-2217)113b

(-2073)143c

(062)138c

(-291)138bc

(-287)

Pasto ryegrass 157b 129b

(-1807)133b

(-1508)158b

(055)158b

(060)156b

(-059)

Concentrado 194a 191a

(-145)(-1843)

206a

(636)(-1570)

215a

(1104)(493)

228a

(1733)(037)

218a

(1213)(048)

Valores dentro de una misma columna con diferente letra difieren significativamente (plt005) Valores entre pareacutentesis representan la diferencia en porcentaje del valor de ENL del alimento obtenido por la ecuacioacuten basada en la produccioacuten de gas con respecto al modelo NRC (2001) Values within the same column with different letter are significantly different (plt005) Values in parenthesis represent the difference in percentage of the NEL value of the feed obtained by the equation based on gas production with respect to the NRC (2001) model Los forrajes fueron obtenidos de la Estacioacuten Experimental y el rye grass corresponde a la variedad Jumbo Forages were obtained from the Experiment Station and rye grass corresponds to the Jumbo variety



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Las ecuaciones evaluadas mostraron diferente precisioacuten en la estimacioacuten del valor energeacutetico en los cinco alimentos evaluados (Cuadro 4) La ecuacioacuten 1 resultoacute ser maacutes precisa en la estimacioacuten de ENL en el alimento concentrado con 003 Mcal de subestimacioacuten respecto al NRC (2001) los forrajes frescos (pasto estrella pasto ryegrass y morera) se estimaron con mayor precisioacuten con la ecuacioacuten 3 con subestimacioacuten de 001 Mcal y la ecuacioacuten 4 fue maacutes precisa en la estimacioacuten para el ensilado de maiacutez con 001 Mcal de error

El rango de estimacioacuten del contenido de energiacutea neta de lactancia calculada con el meacutetodo de referencia (NRC 2001) con respecto a las ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas mostraron promedio general al aplicar las ecuaciones a cada alimento evaluado con una sobrestimacioacuten mayor en la ecuacioacuten 4 en el alimento concentrado y la subestimacioacuten maacutes alta con la ecuacioacuten 2 en pasto estrella Las ecuaciones 1 y 2 resultaron ser las menos precisas estimando ENL al aplicar cada ecuacioacuten en los cinco alimentos Las ecuaciones 4 y 5 fueron las ecuaciones maacutes precisas y el valor medio lo obtuvo la ecuacioacuten 3 (Cuadro 4)

Las ecuaciones evaluadas por tipo de alimento mostraron diferente precisioacuten en la prediccioacuten de ENL si estos se clasifican por caracteriacutesticas fiacutesicas en forrajes frescos ensilado y alimento concentrado El contenido de ENL

predicho en forrajes frescos de este estudio mostroacute imprecisioacuten promedio menor al 1 La ecuacioacuten 1 mostroacute el mayor potencial predictivo en el alimento concentrado con una subestimacioacuten del 145 y el ensilado de maiacutez fue predicho de mejor manera con la ecuacioacuten 4 con 057 de error

Coeficientes de correlacioacuten lineal de Pearson y de concordancia de Lin

Las cinco ecuaciones estudiadas al evaluar su aplicacioacuten en los cinco alimentos en estudio mostraron valores del coeficiente de correlacioacuten lineal de Pearson superiores a 097 los menores valores los presentaron las ecuaciones 1 y 2 y el valor mayor de 099 fue encontrado con la ecuacioacuten 4 Estos resultados indican una relacioacuten lineal (plt00001) con cambios proporcionales entre los valores de ENL estimados por el modelo del NRC y las ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro las diferencias en el coeficiente de correlacioacuten de Pearson fueron miacutenimas en las cinco ecuaciones evaluadas

Al utilizar el coeficiente de correlacioacuten de concordancia de Lin en las cinco ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro en los cinco alimentos (Cuadro 5) se determinoacute que existieron diferencias en la reproducibilidad de la estimacioacuten de ENL con respecto al modelo del NRC (2001) La ecuacioacuten 1 mostroacute el menor coeficiente de correlacioacuten de concordancia (r=066) y el mayor valor se encontroacute con la ecuacioacuten 3 con valor de r=092 (plt00001)

Cuadro 5 Coeficientes de determinacioacuten en la correlacioacuten de Pearson entre el valor estimado de energiacutea neta de lactancia (ENL calculado) por el meacutetodo NRC (2001) y por cinco ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro con licor ruminal San Joseacute Costa Rica 2017

Table 5 Coefficients of determination in the Pearson correlation between the estimated value of net energy of lactation (calculated NEL) by the NRC (2001) model and from five equations based on in vitro gas production with ruminal fluid San Jose Costa Rica 2017

Coeficiente Ecuac 1 Ecuac 2 Ecuac 3 Ecuac 4 Ecuac 5

Pearson 097 097 098 099 098

Concordancia de Lin 066 c 069 c 092 a 085 b 088 b

Valores dentro de una misma fila con diferente letra difieren significativamente (plt00001) Values within the same row with different letter are significantly different (plt00001)



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Discusioacuten

Los cinco alimentos evaluados son representativos de la dieta de vacas lecheras de comuacuten uso en Costa Rica por lo cual los resultados encontrados son pertinentes a las condiciones de fincas lecheras en Costa Rica en condiciones similares

La composicioacuten quiacutemica de los alimentos evaluados en este estudio (Cuadro 2) son comparables con los reportes de otros estudios desarrollados en Costa Rica El pasto estrella fue menor en proteiacutena cruda y superior en FDN FDA y lignina a lo reportado por Villalobos y Arce (2014) estas diferencias pueden explicarse por las diferencias en altura clima y edad de cosecha que difirieron con las muestras evaluadas en este estudio El ensilado de maiacutez coincide en su composicioacuten quiacutemica al reportado por Boschini (2003) La morera se ubicoacute en el rango de valores reportados (Boschini-Figueroa y Vargas-Rodriacuteguez 2009) mientras que el pasto ryegrass fue inferior en PC superior en carbohidratos no fibrosos y similar en los otros componentes (Villalobos y Saacutenchez 2010) El alimento concentrado para vacas lecheras de este estudio coincide con lo reportado por Macaya y Rojas-Bourilloacuten (2009)

Los valores de ENL1X (Mcal kg-1 MS) estimados por el modelo NRC (2001) en los cinco alimentos evaluados (Cuadro 2) tuvieron correspondencia con lo reportado por otros autores en alimento concentrado para vacas lecheras (Macaya y Rojas-Bourrilloacuten 2009) pasto ryegrass (Villabos y Saacutenchez 2010) y pasto estrella (Villalobos y Arce 2014) sin embargo en ensilado de maiacutez presentoacute menor valor (Abdelhaldi 2007) y en morera mayor contenido (Boschini-Figueroa 2006) en referencia con los reportes consultados

El comportamiento de la curva de produccioacuten de gas (Figura 1) fue coincidente con el contenido nutricional y las caracteriacutesticas propias de los alimentos evaluados Las diferencias encontradas respecto al volumen producido de gas en los diferentes momentos de incubacioacuten (Cuadro 3) puede explicarse por la composicioacuten quiacutemica y contenido energeacutetico de los alimentos evaluados (Cuadro 2) la curva de produccioacuten de gas se comportoacute en correspondencia a estas caracteriacutesticas En los procesos de incubacioacuten de sustratos forrajeros con licor ruminal inicia la produccioacuten de gas de forma lenta luego de hidratarse el sustrato y ser colonizadas por microorganismos las partiacuteculas para su degradacioacuten los componentes solubles son raacutepidamente fermentados (Cone et al 1996) esto explica la cantidad de gas producido respecto al contenido de CNF que es altamente correlacionado (Getachew et al 2004) Los alimentos ricos en CNF y bajos en FND acumularon en menor tiempo proporciones mayores del total del gas producido que expone la causa de que el alimento concentrado acumulara 168 del volumen total en las primeras 4 h de incubacioacuten a diferencia de pasto estrella africana con bajo CNF y el ensilado de maiacutez bajo en azuacutecares que acumularon en ese intervalo 54 y 44 respectivamente del gas total producido a 48 h de incubacioacuten

Las diferencias en el comportamiento de la PGIV entre el alimento concentrado y el pasto estrella fue debido a las diferencias entre estos respecto a la fraccioacuten soluble ya que esta es fermentada y libera energiacutea en las primeras horas de incubacioacuten (van-Gelder et al 2005) La concentracioacuten de CNF es altamente correlacionada con el volumen de gas producido (Getachew et al 2002) La fraccioacuten de CNF en ensilado de maiacutez en forma de almidoacuten permitioacute que la PGIV continuara dado que el almidoacuten se degrada con menos rapidez que los azuacutecares y maacutes raacutepido que la FDN La grasa y la proteiacutena son pobremente correlacionadas con la produccioacuten de gas in vitro por ser poco afectadas por la fermentacioacuten microbiana (Getachew et al 2004) Los tratamientos blancos incubados sin sustrato detuvieron la PGIV a las 16 h de iniciado el proceso fermentativo que se explica por el inicio de la autolisis de microorganismos que acontece al consumirse los nutrientes disponibles en el sustrato (Cone et al 1996)

A 24 h de incubacioacuten el forraje de morera y el alimento concentrado (altos en CNF) acumularon el 917 y 974 del total del gas producido La relacioacuten positiva entre los CNF y la PGIV explican estos resultados ya que los CNF liberan mayor cantidad de energiacutea en menor tiempo (Getachew et al 2004)

Las altas concentraciones de FDN FDA y lignina muestran una relacioacuten negativa entre el contenido energeacutetico y la PGIV (Haddi et al 2003 Bakhashwain et al 2010) lo que explica el comportamiento antagoacutenico encontrado en



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el pasto estrella el cual al poseer los valores maacutes altos de FDN FDA y lignina y el menor contenido energeacutetico en comparacioacuten con los demaacutes alimentos evaluados en este estudio ya que acumuloacute en 24 h el 586 del total del gas producido mantuvo relativamente constante la PGIV y no detuvo el proceso fermentativo hasta el final del ensayo

Los alimentos con mayor contenido de FDN produjeron los menores voluacutemenes de gas ya que a mayor concentracioacuten de FDN se reduce la PGIV (Kamalak et al 2005) sin embargo se debe tener en consideracioacuten que la relacioacuten existente entre el contenido de FDN y la amplitud de este efecto variacutea entre especies y en gramiacuteneas la influencia es mucho mayor que en leguminosas (Getachew et al 2004) lo cual es consistente con lo encontrado en este estudio El comportamiento de la curva de PGIV en los alimentos evaluados sugiere relaciones entre el metabolismo energeacutetico en animales rumiantes asociados a caracteriacutesticas como la degradacioacuten de la materia seca asiacute la morera de este estudio siguioacute el mismo patroacuten de la curva de degradacioacuten de la materia seca (Boschini-Figueroa 2001) ya que la morera hastas las 24 h acumuloacute 9168 del total del gas producido

La PGIV y la respectiva cuantificacioacuten del volumen del gas producido se relaciona con la cineacutetica de la fermentacioacuten de los alimentos y su digestibilidad (Getachew et al 1998 Getachew et al 2004) La interpretacioacuten de la curva de produccioacuten de gas brinda elementos para la evaluacioacuten de alimentos para rumiantes dada la emulacioacuten de las condiciones ruminales los alimentos con acumulacioacuten de mayores voluacutemenes de gas en tiempo reducido pueden correlacionarse con el aumento en el consumo de materia seca tasa de pasaje mayor aporte energeacutetico y mejora productiva

La produccioacuten de gas fue coincidente con la concentracioacuten energeacutetica a 24 h de incubacioacuten con 05 g de sustrato fue posible diferenciar el contenido energeacutetico de cada alimento evaluado A partir de la curva de produccioacuten de gas (Figura 1) es posible conocer el comportamiento de la degradacioacuten de materia seca los alimentos evaluados ordenados de forma ascendente respecto al contenido de ENL obtenido por el modelo NRC (Cuadro 2) coincidieron en el orden observado en la acumulacioacuten de gas in vitro a 24 h de incubacioacuten (Cuadro 3) este comportamiento sugiere una robusta relacioacuten entre la acumulacioacuten de gas in vitro de los sustratos a 24 h de incubacioacuten y el contenido de energiacutea neta de lactancia

No hay reportes de produccioacuten de gas en Cynodon nlemfuensis Morus alba y Lolium perenne en la literatura consultada La acumulacioacuten de gas producido a 24 h de incubacioacuten de plantas de diferente especie pero anaacutelogas en su composicioacuten quiacutemica a Cynodon nlemfuensis y Morus alba mostraron correspondencia al volumen de gas producido por Pennisetum purpureum y Phaseolus mungo respectivamente (Krishnamoorthy et al 1995) el valor obtenido en el ensilado de maiacutez fue coincidente al reportado por Saricicek (2010) que podriacutean corroborar la influencia de la composicioacuten quiacutemica en la PGIV de alimentos congruentes en su composicioacuten

El comportamiento de la curva de produccioacuten de gas de los alimentos evaluados (Figura 1) indicoacute relaciones entre la PGIV y su composicioacuten que se concretoacute al aplicar ecuaciones derivadas de la PGIV para estimar el contenido de ENL (Cuadro 4) Los alimentos con mayor contenido de fibra en detergente neutro y mayor contenido de carbohidratos no fibrosos (Cuadro 1) acumularon en mayor proporcioacuten el volumen de gas producido en intervalos de tiempo menores la mayor liberacioacuten de nutrientes derivados de la fraccioacuten soluble sucede en las primeras horas de incubacioacuten (van-Gelder et al 2005) Alimentos ricos en la fraccioacuten soluble carbohidratos no fibrosos y azuacutecares produjeron gas con mayor intensidad y acumularon mayor volumen en menor tiempo Son los componentes solubles los que luego de la incubacioacuten son raacutepidamente fermentados luego existe un cambio gradual hacia la fermentacioacuten de fracciones insolubles que requieren previamente hidratarse y ser colonizadas y finaliza el proceso fermentativo con el reciclaje de la poblacioacuten microbiana y no asiacute por la fermentacioacuten de alimento (Cone et al 1997)

Las ecuaciones basadas en la produccioacuten de gas in vitro y la aplicacioacuten del modelo del NRC (2001) para la estimacioacuten de energiacutea neta de lactancia identificaron al pasto estrella y el alimento concentrado con el menor y mayor valor de energiacutea neta de lactancia respectivamente Las ecuaciones 1 y 2 (Menke y Steingass 1988) separaron en tres grupos a los alimentos respecto al contenido de ENL las ecuaciones 3 y 4 (Seker 2002) los clasificoacute en cuatro grupos y la ecuacioacuten 5 (Sallam et al 2007) agrupoacute en igual nuacutemero de grupos que la aplicacioacuten del modelo NRC (2001)



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La aplicacioacuten de la ecuacioacuten 3 fue maacutes precisa en este estudio en morera con 007 que en alfalfa con -017 Mcal kg-1 MS (Seker 2002) ambos equivalentes en composicioacuten quiacutemica en el alimento concentrado fue maacutes preciso el uso de la ecuacioacuten 1 que lo encontrado por (Seker 2002) que sobremestimoacute en 034 Mcal kg MS-1 utilizando digestibilidad in vivo comparativo diferente al usado en el presente estudio

La configuracioacuten de los algoritmos basados en la produccioacuten de gas in vitro utilizados para predecir el contenido energeacutetico en alimentos para rumiantes incorporan elementos poco relacionados con la PGIV como la proteiacutena cruda y el extracto eteacutereo (Menke y Steingass 1988 Getachew et al 2004) dada la necesidad de disminuir la influencia del contenido de PGIV sobre el valor de energiacutea predicho en este estudio se observoacute diferencias en precisioacuten acorde a la consideracioacuten de elementos de la composicioacuten quiacutemica considerados en estos algoritmos (Cuadro 1) La ecuacioacuten 3 precisa en la prediccioacuten de ENL en forrajes frescos estaacute planteada con base en el contenido de extracto eteacutereo La ecuacioacuten 4 precisa en ensilado de maiacutez considera proteiacutena cruda y extracto eteacutereo y la ecuacioacuten 1 eficiente en la prediccioacuten en alimentos concentrados estaacute configurada con el contenido de proteiacutena cruda esta aseveracioacuten puede relacionarse con lo planteado sin embargo requiere de un anaacutelisis maacutes profundo que considere la influencia del nutriente usado en el algoritmo y el tipo de alimento en estudio

Los resultados de correlacioacuten de Pearson encontrados fueron levemente superiores a los reportados en los experimentos del cual se originaron estas ecuaciones r2 de 094 en la ecuacioacuten 1 y 082 en la ecuacioacuten 2 (Menke y Steingass 1988) sin embargo puede destacarse que el nuacutemero de muestras 200 y 150 respectivamente generaron mayor heterogeneidad de los valores amplitud y representatividad de la poblacioacuten estudiada en comparacioacuten al nuacutemero menor de muestras del presente estudio Con poblaciones maacutes especiacuteficas y menor nuacutemero de muestras con similar cuantiacutea a la poblacioacuten evaluada en este estudio los coeficientes de determinacioacuten para la ecuacioacuten 3 (Seker 2002) de 359 y 660 de r2 ajustado en la ecuacioacuten 4 (Seker 2002) fueron inferiores a los encontrados en el presente estudio (Cuadro 4)

La aplicacioacuten de la correlacioacuten de concordancia (Lin 1989) mostroacute mayor correspondencia que el uso de correlacioacuten lineal de Pearson (1895) como ejemplo (Cuadro 5) las ecuaciones 1 y 2 expresaron diferencias respecto al valor de referencia de -1843 y -1570 respectivamente el coeficiente de determinacioacuten de la correlacioacuten lineal de Pearson fue de 097 y la correlacioacuten de concordancia de Lin de 066 y 069 estos resultados (Cuadro 5) sugieren que la reproducibilidad de meacutetodos mejora su evaluacioacuten mediante la correlacioacuten de concordancia de Lin la correlacioacuten de Pearson sobreestimoacute el desempentildeo predictivo de las ecuaciones basadas en la PGIV y el meacutetodo NRC para determinar ENL El modelo de regresioacuten o el coeficiente de correlacioacuten son insuficientes o incorrectos en la evaluacioacuten de concordancia y fiabilidad al aplicar dos o maacutes meacutetodos (Carrasco y Jover 2004) para comparar diferentes meacutetodos midiendo la misma variable es maacutes apropiado el uso del iacutendice de concordancia de Lin que la correlacioacuten de Pearson este uacuteltimo puede expresar coeficientes de determinacioacuten muy altos que al graficarse son detectables diferencias importantes entre meacutetodos (Zar 2010)

La ecuacioacuten 3 de forma general mostroacute un iacutendice de concordancia mayor y puede aplicarse para estimar la ENL en los cinco alimentos evaluados en este estudio sin embargo al aplicar ecuaciones especiacuteficas en alimentos agrupados por sus caracteriacutesticas fiacutesicas se logroacute mejorar la sensibilidad de la prediccioacuten de las ecuaciones en pastos y forrajes frescos (pasto estrella pasto ryegrass y morera) la ecuacioacuten 3 fue la maacutes precisa (027 062 y 055 respectivamente) en ensilado de maiacutez forraje fermentado la ecuacioacuten 4 obtuvo el mejor desempentildeo predictivo (057 ) y en el alimento concentrado la prediccioacuten maacutes precisa la obtuvo la ecuacioacuten 1 con error de -143 (Cuadro 4) Este comportamiento ha sido documentado en estudios anteriores que indican especificidad de algunas ecuaciones a determinado tipo de alimento o sustrato en los que el algoritmo es desarrollado o aplicado al considerar la PGIV para predecir contenido energeacutetico o digestibilidad (Menke y Steingass 1988 Seker 2002 VDLUFA 2012)

Las divergencias en precisioacuten de la estimacioacuten del contenido de ENL pudo deberse a las diferencias en las condiciones en las que se desarrollaron los experimentos el tipo de inoacuteculo y concentracioacuten del sustrato asiacute como a



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las diferencias de composicioacuten quiacutemica (Cone et al 1996) en la PGIV tambieacuten influye que el inoacuteculo sean excretas secas o fluido ruminal la especie animal del que se obtiene el inoacuteculo el sustrato evaluado (Cone et al 1996 van-Gelder et al 2005 Saricicek 2010 Boga et al 2014) el tipo de dieta basal del animal donante su adaptacioacuten a esta y el tiempo para obtener el inoacuteculo (Cone et al 1996) y las condiciones de laboratorio (Cornou et al 2013) por lo que la aplicacioacuten de ecuaciones basadas en la PGIV deben considerar diversas fuentes de error que incidiraacuten sobre el poder predictivo

Conclusiones

La teacutecnica de medicioacuten de la produccioacuten de gas in vitro y la aplicacioacuten de ecuaciones fueron meacutetodos confiables para predecir el contenido de energiacutea neta de lactancia en los alimentos propios de dietas de vacas lecheras evaluados en este estudio El uso de la ecuacioacuten 3 de forma global fue la maacutes precisa y predijo el contenido de energiacutea neta de lactancia Especiacuteficamente a pastos y forrajes frescos la ecuacioacuten 3 fue maacutes precisa para predecir el contenido de energiacutea neta de lactancia mientras que en el alimento en concentrado la ecuacioacuten 1 y en ensilado de maiacutez la ecuacioacuten 4

Agradecimientos

El primer autor agradece al Servicio Alemaacuten de Intercambio Acadeacutemico (DAAD) y su programa Regional para Centroameacuterica y el Caribe por la beca recibida a Aniacutebal Montiel y Teleacutemaco Talavera y demaacutes compantildeeros por su respaldo a la Universidad Nacional Agraria y su Sede Regional Juigalpa a la Universidad de Costa Rica al personal de la Estacioacuten Experimental Alfredo Volio Mata y Centro de Investigacioacuten en Nutricioacuten Animal y al PPCARN con eacutenfasis en Nutricioacuten Animal

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Introduccioacuten

El contenido de energiacutea de los forrajes es por lo general la principal limitante para la produccioacuten de leche en los sistemas de produccioacuten basados en el pastoreo intensivo (Saacutenchez 2007) la energiacutea neta de lactancia (ENL) es el paraacutemetro maacutes utilizado para expresar los requerimientos de mantenimiento gestacioacuten produccioacuten de leche y cambios en las reservas corporales en animales adultos la cual puede expresarse basado en una o maacutes veces el consumo respecto al mantenimiento (NRC 2001) La seacuteptima edicioacuten del modelo NRC (2001) sigue vigente a la fecha y es la metodologiacutea definida de referencia para los caacutelculos de energiacutea neta de lactancia de alimentos para vacas lecheras

El contenido de energiacutea neta de lactancia de los alimentos suministrados a rumiantes se determina a partir de ecuaciones basadas en la composicioacuten de la dieta para utilizar dichas ecuaciones es necesario realizar diversos anaacutelisis de laboratorio por lo que es un proceso tedioso y costoso

La teacutecnica de fermentacioacuten in vitro con fluido ruminal ofrece una alternativa raacutepida y menos costosa la cual complementa los estudios de composicioacuten quiacutemica puede sustituir las pruebas in vivo y permite evaluar a la vez varios tratamientos en condiciones maacutes controladas (Yaacutentildeez-Ruiz et al 2016)

La fermentacioacuten de carbohidratos producen principalmente los aacutecidos grasos de cadena corta acetato propionato y butirato y los gases metano dioacutexido de carbono e hidroacutegeno (Elghandour et al 2017) Las proteiacutenas y grasas son menos afectadas por el proceso fermentativo y participan en menor proporcioacuten en la produccioacuten de gas (Getachew et al 1998)

La produccioacuten de gas in vitro se relaciona con la composicioacuten quiacutemica de los alimentos incubados a 24 h de fermentacioacuten la proteiacutena cruda tiene una influencia negativa y los carbohidratos no fibrosos poseen una relacioacuten positiva (Getachew et al 2004)

La fermentacioacuten in vitro de sustratos se lleva a cabo en tres fases inicia con componentes solubles raacutepidamente fermentados continua con la fermentacioacuten de la fraccioacuten insoluble ambas fases requieren ser hidratadas y colonizadas por los microorganismos ruminales y por uacuteltimo el gas producido por el reciclaje de la poblacioacuten microbiana y no por la fermentacioacuten del alimento (Cone et al 1997)

En sus inicios el volumen de gas producido a presioacuten atmosfeacuterica era medido a traveacutes del desplazamiento de una jeringa lubricada (Menke y Steingass 1988) La teacutecnica ha evolucionado para medir el volumen de gas producido mediante sensores de presioacuten a tiempo real en sistemas de expulsioacuten de gases automatizados (Muetzel et al 2014) estos sensores conectados inalaacutembricamente a una computadora se regulan en tiempo y presioacuten predefinidos (Cornou et al 2013)

In vitro gas production was determined in samples of star grass ryegrass corn silage mulberry and concentrate Five equations that incorporated accumulated gas production at 24 hours were evaluated Results Gas production showed differences (plt0001) between feeds The highest volume of gas produced and content of net lactation energy (NEL) was obtained with concentrate Equation 3 showed de highest precision for the estimation of NEL which also reached the highest concordance correlation index (r2=092) The use of equations by type of feed improved the accuracy for the NEL prediction Equation 1 was more precise in concentrate while in corn silage it was equation 4 and in mulberry star grass and ryegrass it was equation 3 Linrsquos concordance index explained the differences in prediction of NEL1x better than the Pearson correlation index Conclusion The in vitro gas production technique with the application of equation 3 was a reliable method to estimate the NEL1x content in five feeds used in dairy cows

Keywords forage animal nutrition dairy cattle rumen digestion rumen



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Cenizas 1008 596 1253 528 1220Lignina 701 478 568 007 100

EE 235 259 241 571 300CNF 904 2661 3754 5753 2176

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(-4012)069c

(-4256)120d

(027)103d

(1376)101d

(1609)


(-1034)126b

(-649)151c

(1217)136d

(057)142c

(503)

Morera 142c 111b

(-2217)113b

(-2073)143c

(062)138c

(-291)138bc

(-287)


(-1807)133b

(-1508)158b

(055)158b

(060)156b

(-059)


(-145)(-1843)

206a

(636)(-1570)

215a

(1104)(493)

228a

(1733)(037)

218a

(1213)(048)




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Pearson 097 097 098 099 098





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Discusioacuten










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Agradecimientos


Literatura citada









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(-1034)126b

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Morera 142c 111b

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(-1807)133b

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206a

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(-4256)120d

(027)103d

(1376)101d

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(-1034)126b

(-649)151c

(1217)136d

(057)142c

(503)

Morera 142c 111b

(-2217)113b

(-2073)143c

(062)138c

(-291)138bc

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(-1807)133b

(-1508)158b

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