Cuban Journal of Agricultural Science Vol. 59, January-December 2025, ISSN: 2079-3480
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Short communication
Animal science

Microbiological and chemical characteristics of a zootechnical additive obtained in Ecuador for its use in animal feeding

 

iDJ.R. Guerrero López1Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Ambato. Sector Querochaca, km 1½, vía Cevallos-Quero, Tungurahua, Ecuador*✉:jr.guerrero@uta.edu.ec

iDElaine C. Valiño Cabrera2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDBárbara Rodríguez Sánchez2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDYaneisy García Hernández2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDI.R. González Puetate3Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad de Guayaquil. Av. Delta, Guayaquil 090510, Provincia Guayas, Ecuador


1Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Ambato. Sector Querochaca, km 1½, vía Cevallos-Quero, Tungurahua, Ecuador

2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

3Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad de Guayaquil. Av. Delta, Guayaquil 090510, Provincia Guayas, Ecuador

 

*Email: jr.guerrero@uta.edu.ec

Abstract

Microbiological and chemical characteristics of a zootechnical additive were determined for its use in animal feeding. The production process consisted of batch submerged fermentation at 18 ± 2 °C for seven days, mixed with an absorbent material, and then dried naturally. Two batches were formed, and the concentrations of mesophilic aerobes, fungi and yeasts, enterobacteria, total coliforms, Escherichia coli, Salmonella, and Listeria were calculated in duplicate. Humidity percentage, crude protein, ash, fat, crude fiber, total carbohydrates, pH, and total solids were also determined. The solid additive presented 1.4x107 cfu/g of mesophilic aerobes, 106 cfu/g of yeast, absence of pathogens, 14.2 % of humidity, 14 % of protein and crude fiber, 11.8 % of ash, 0.21 % of fat, pH of 6.72, and 3.0° Brix. Results indicate that the product has potential for its use as a zootechnical additive.

Keywords: 
bacteria, chemical composition, fermentation, yeasts

Received: 01/3/2025; Accepted: 21/6/2025

Conflict of interests: There are no conflicts of interests among authors.

CRediT Authorship Contribution Statement: J.R. Guerrero López: Conceptualization, Investigation, Methodology, Writing- original draft; Elaine C. Valiño Cabrera: Conceptualization, Methodology, Writing- original draft; Bárbara Rodríguez Sánchez: Conceptualization, Methodology, Writing- original draft; Yaneisy García Hernández: Data curation, Formal analysis, Writing- original draft; I.R. González Puetate: Investigation, Methodology

CONTENT

In animal production, there is an increasing interest in the use of zootechnical additives that would produce beneficial effects on animal health and, at the same time, to be considered as alternatives to antibiotic growth promoters (Kholif et al. 2024Kholif, A.E., Anele, A. & Anele, U.Y. 2024. Microbial feed additives in ruminant feeding. AIMS Microbiology, 10(3): 542-571, ISSN: 2471-1888. https://doi:10.3934/microbiol.2024026. ). These additives have an influence on the digestive and absorptive processes of dietary nutrients, modulate the immune system, improve intestinal and host health, and, therefore, can improve production yields (Anee et al. 2021Anee, I.J., Alam, S., Begum, R.A., Shahjahan, R.Md. & Khandaker, A.M. 2021. The role of probiotics on animal health and nutrition. The Journal of Basic and Applied Zoology, 82: 52, ISSN: 2090-990X. https://doi.org/10.1186/s41936-021-00250-x.). Consequently, the use of zootechnical additives can contribute to increasing the availability and quality of animal products, free of antibiotic residues, intended for humans.

In Ecuador, some educational and research studies address the topic of obtaining and applying additives for animal feeding, as well as their advantages (Flores-Mancheno et al. 2016Flores-Mancheno, L.F., García-Hernández, Y., Usca-Méndez, J.E. & Caicedo-Quinche, W.O. 2016. Estudio comparativo de tres aditivos zootécnicos en el comportamiento productivo y sanitario de cerdos en el período post-destete. Ciencia y Agricultura, 13(2): 95-105, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.v13.n2.2016.5557.). However, the available scientific information is scarce. The objective of this research was to determine the microbiological and chemical characteristics of a new zootechnical additive produced in Ecuador for its use in animal feeding.

The study was conducted at an Experimental Poultry Farm of the Faculty of Agricultural Sciences, Technical University of Ambato, located in the Querochaca sector, Cevallos Canton, Tungurahua Province, Republic of Ecuador. The weather features of the site are 2,855 m a. s. l., with a mean annual rainfall of 442.4 mm, and a mean temperature of 16 °C.

The additive production process consisted of: 1) batch submerged fermentation, 2) mixing the culture with a solid support, and 3) natural drying by sun exposure. These steps and the procedure for microbiological and chemical analysis of the additive samples are described below.

Culture medium and inoculum: A medium composed of sugarcane molasses (20%, v/v), unsalted cow milk whey (34%, v/v), corn meal (1%, w/v), soybean cake meal (1%, w/v), urea (1%, w/v), Pecutrin® mineral-vitamin supplement (1%, w/v), and 100% water q.s. was used. Toni natural yogurt (2%, w/v), containing the Lactobacillus GG strain (Industrias Lácteas Toni S.A., Ecuador), was used as the inoculum.

Fermentation and drying process: Two batches of batch fermentation were carried out in duplicate in 50-L plastic tanks. The raw materials were added and weighed on a MOCCO SF-400D technical scale with a precision of ±0.01 units. Later, natural yogurt and drinking water were added to complete the fermentation volume corresponding to 45 L. The components were mixed for 10 min and incubated at room temperature (18 ± 2 °C) for seven days. After this time, the culture in each tank was homogenized, and an aliquot was taken to form a 1 L sample, measure its pH, and check the microbial concentration. The remaining culture was mixed (40:60, v/w) for 20 min with wheat bran and barley meal (50:50 w/w) and, finally, spread on an asphalt and roofing plate, forming a bed approximately 10 cm high. The material was turned every 3 h until dry. Samples of the dried material were taken from the ends and center of the drying plate until a homogeneous 1 kg sample was formed, which was then subjected to microbiological and chemical analyses. The remaining product was packaged in polyethylene bags and stored at room temperature for preservation.

Microbiological and chemical analysis: The additive samples were analyzed in duplicate, according to AOAC procedures (2019)AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC. at the Food Control and Analysis Laboratory of the Faculty of Food Sciences and Engineering and Biotechnology of the Technical University of Ambato (Ecuador), with accreditation No. SAE LEN 10-008. Concentrations of mesophilic aerobes, fungi and yeasts, enterobacteria, Salmonella and Listeria were determined in the samples of the additive, which were previously diluted in a serial and decimal manner, using the 3M Petrifilm plate technique. In addition, total coliforms and Escherichia coli were determined using CompactDry®. Chemical analysis included percentages of humidity, crude protein, ash, fat, crude fiber, total carbohydrates, and pH.

After seven days of fermentation, the microbial culture had a concentration of 107 and 106 cfu/mL of mesophilic aerobic bacteria and yeasts, respectively. Furthermore, it did not contain pathogenic microorganisms, and its pH was 4.10. These results are due to the fact that the microbial population increases its concentration with the fermentation process, metabolizing the nutrients from the substrates used in the mixture and producing organic acids, carbon dioxide, and other metabolites. High concentrations of acids, in turn, contribute to decrease the pH of the medium (García et al. 2020García, Y., Sosa, D., González, L. & Dustet, J.C. 2020. Caracterización química, física y microbiológica de alimentos fermentados para su uso en la producción animal. Livestock Research for Rural Development, 32(7): 105, ISSN: 2521-9952. https://www.lrrd.org/lrrd32/7/Yaneis32105.html. ), which affects the cells of microorganisms such as Salmonella and Escherichia coli, which are sensitive to acidic pH.

Upon mixing the culture with the absorbent material and drying it in the sun, a brown solid with a fermented odor was obtained, the microbiological and chemical composition of which is shown in Tables 1 and 2, respectively. Similar to the culture, the presence of mesophilic aerobic bacteria (107 cfu/g) and yeasts (106 PU/g) were found at concentrations appropriate for their action as an additive and to guarantee its efficacy, as recommended by the FAO/WHO (2002)FAO/WHO (Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization). 2002. Guidelines for the evaluation of probiotics in food. Report of a joint FAO/WHO working group on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food. April 30 and May 1. London Ontario, Canada. Available at: http://www.who.int/foodsafety/fs_management/en/probiotic_guidelines.pdf. [Consulted: October 25, 2016]. . Likewise, its adequate hygienic and sanitary quality was verified, with no Salmonella or Listeria found, and minimal and harmless concentrations of Enterobacteriaceae and E. coli.

Table 1.  Microbiological composition of the obtained zootechnical additive
Indicator/Technique Method Unit Dry additive
Mesophilic aerobic bacteria, Petrifilm PE-03-7.2-MB 990.12* cfu/g 1.4x107
Molds, Petrifilm PE-02-7.2-MB 997.02* PU/g 3.1x106
Yeasts Petrifilm PE-02-7.2-MB 997.02* PU/g 1.0x106
Enterobacteria, Petrifilm PE-04-5.4-MB 2003.01* cfu /g <10
Total Coliforms, CompactDry PE-01-7.2-MB R.I: 110402* cfu /g <10
Escherichia coli, CompactDry PE-01-7.2-MB R.I: 110402* cfu /g <10
Salmonella, Petrifilm PE-08-7.2-MB 2014.01* In 25 g Not found
Listeria spp. Petrifilm R.I: 081203* Petrifilm Listeria Dishes In 25 g Not found

*AOAC (2019)AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC.

Table 2.  Chemical composition of the obtained zootechnical additive
Indicator/Technique Method Unit Dry additive
Humidity, gravimetry 925.10* % 14.2
Protein, Kjendhal 2001.11* % (Nx6.25) 14.2
Ashes, gravimetry 923.03* % 11.8
Fat (with hyrolisis), gravimetry 2003.06* % 0.213
Crude fiber, gravimetry NTE INEN 522:2013NTE INEN 522. Norma Técnica Ecuatoriana 522:2013 del Instituto Ecuatoriano de Normalización. Harinas de origen vegetal. Determinación de la fibra cruda. Available at: https://www.normalizacion.gob.ec. % 14.3
Total carbohydrates, calculation Calculation % 45
pH, potentiometry 981.12* pH units 6.72

*AOAC (2019)AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC.

The bran meal, mixed with the microbial culture and naturally dried, had a humidity content of 14.2 %. This value is lower than the maximum established for dehydrated foods, which facilitates their handling and transportation, as well as extends their shelf life by preventing the proliferation of contaminating microorganisms. This is due to the fact that dehydration decreases water content and activity, which, consequently, reduces or inhibits microbial growth and the speed of various spoilage reactions (Toledo 2007Toledo, R.T. 2007. Chapter 12. Dehydration. In: Fundamentals of Food Process Engineering. Third Edition. Springer Science+Business Media, LLC, New York, p. 431-473.). However, Bustamante et al. (2021)Bustamante, D., Savón, L., Elías, A., Caro, Y., Valiño, E.C., Rojas, M., Martin, C. & Mireles, S. 2021. Chemical and microbiological characterization of a technological variant of Vitafert intended for animal production. Technical note. Cuban Journal of Agricultural Science, 55(2): 61-73, ISSN: 2079-3480. http://cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/940. suggested that, when products are air-dried and sun-dried, fermentation may continue for a short period and affect protein percentage. This is believed to depend on the proportions in which mixtures are made and the absorption capacity of the material used.

Nutrient concentration also occurs as a result of dehydration. Additionally, these values ​​may increase due to the nutrient content of the material used as absorbent. This study used a mixture of wheat bran and barley meal, which fundamentally influenced on protein and fiber percentage. The aforementioned meals are widely available in Ecuador and contain a maximum of 23.5 % of protein, 16 % of fiber, 8 % of ash, and 14.5 % of humidity (Molinos Miraflores S.A., Ecuador, https://www.molinosmiraflores.com and Prodal S.A., Ecuador, https://www.prodal.com.ec).

Some educational and research work, conducted in Ecuador, addresses the topic of obtaining zootechnical additives. Díaz et al. (2014)Díaz, B.L., Elías, A. & Valiño, E. 2014. Consorcios microbianos con actividad ácido-láctica promisoria aislados desde inoculantes bacterianos nativos para ensilajes. Ciencia y Agricultura, 11(1): 17-25, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.3484. obtained a microbial preparation with lactic acid bacteria (106 cfu/mL), total aerobic bacteria (106 cfu/mL), and yeasts (105 cfu/mL), enzymes, organic acids, and a pH of 3.87 through submerged fermentation with agricultural and industrial byproducts. This preparation was applied as an inoculum to post-harvest agricultural residue silages intended for dairy cows, stimulating milk production and increasing milk fat and protein by 11 %. Subsequently, Flores-Mancheno et al. (2016)Flores-Mancheno, L.F., García-Hernández, Y., Usca-Méndez, J.E. & Caicedo-Quinche, W.O. 2016. Estudio comparativo de tres aditivos zootécnicos en el comportamiento productivo y sanitario de cerdos en el período post-destete. Ciencia y Agricultura, 13(2): 95-105, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.v13.n2.2016.5557. evaluated the same microbial consortium in growing-fattening pigs and confirmed its beneficial effect on animal health and increased productive yield. However, there was no information in the available scientific literature on additives developed in the country using the procedure proposed in this study.

An example of an additive, which production method is similar to the one used in this research, is Vitafert and its variants, and its beneficial effects have been demonstrated in monogastric animals and ruminants (Valiño et al. 2024Valiño, E., García, Y., Bustamante, D. & Beruvides, A. 2024. Desarrollo y utilización del Vitafert en el sector agropecuario. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e17, ISSN: 2079-3480. http://cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1153.). Dry Vitafert with corn meal showed a similar composition to the product under study, containing 90 % of dry matter, 14.58 % of crude protein, a pH of 5.41, a high concentration of lactic acid bacteria (15x107 cfu/g), an absence of pathogenic microorganisms, and a high content of non-essential amino acids (glutamic acid, proline, aspartic acid, alanine, serine, cystine, tyrosine, and glycine) and essential amino acids (leucine, arginine, valine, phenylalanine, lysine, and threonine).

The chemical and microbiological characteristics of the additive demonstrated that it contains bacteria, yeasts, and nutrients in adequate concentrations, as well as good hygienic and sanitary quality. Therefore, it is considered to have potential for use as a zootechnical additive in animal production. It is recommended that these properties may be considered for future research. It is also suggested to develop future studies directed toward determining the biological response of different categories and species of animals to its use.

References

 

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AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC.

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Díaz, B.L., Elías, A. & Valiño, E. 2014. Consorcios microbianos con actividad ácido-láctica promisoria aislados desde inoculantes bacterianos nativos para ensilajes. Ciencia y Agricultura, 11(1): 17-25, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.3484.

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Flores-Mancheno, L.F., García-Hernández, Y., Usca-Méndez, J.E. & Caicedo-Quinche, W.O. 2016. Estudio comparativo de tres aditivos zootécnicos en el comportamiento productivo y sanitario de cerdos en el período post-destete. Ciencia y Agricultura, 13(2): 95-105, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.v13.n2.2016.5557.

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Comunicación corta
Ciencia Animal

Características microbiológicas y químicas de un aditivo zootécnico obtenido en Ecuador para su uso en la alimentación animal

 

iDJ.R. Guerrero López1Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Ambato. Sector Querochaca, km 1½, vía Cevallos-Quero, Tungurahua, Ecuador*✉:jr.guerrero@uta.edu.ec

iDElaine C. Valiño Cabrera2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDBárbara Rodríguez Sánchez2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDYaneisy García Hernández2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

iDI.R. González Puetate3Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad de Guayaquil. Av. Delta, Guayaquil 090510, Provincia Guayas, Ecuador


1Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Técnica de Ambato. Sector Querochaca, km 1½, vía Cevallos-Quero, Tungurahua, Ecuador

2Instituto de Ciencia Animal, C. Central, km 47½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

3Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad de Guayaquil. Av. Delta, Guayaquil 090510, Provincia Guayas, Ecuador

 

*Email: jr.guerrero@uta.edu.ec

Resumen

Se determinaron las características microbiológicas y químicas de un aditivo zootécnico para su uso en la alimentación animal. El procedimiento de obtención consistió en una fermentación sumergida discontinua, a 18 ± 2 °C durante siete días, mezclada con un material absorbente y secado de forma natural. Se conformaron dos lotes y se calculó por duplicado la concentración de aerobios mesófilos, hongos y levaduras, enterobacterias, coliformes totales, Escherichia coli, Salmonella y Listeria. Se determinó además, porcentaje de humedad, proteína bruta, cenizas, grasa, fibra cruda, carbohidratos totales, pH y sólidos totales. El aditivo sólido presentó 1.4x107 ufc/g de aerobios mesófilos, 106 ufc/g de levaduras, ausencia de patógenos, 14.2 % de humedad, 14 % de proteína y fibra bruta, 11.8 % de cenizas, 0.21 % de grasa, pH de 6.72 y 3.0 º Brix. Los resultados indican que el producto obtenido posee potencialidades para su utilización como aditivo zootécnico.

Palabras clave: 
bacterias, composición química, fermentación, levaduras

En la producción animal se incrementa el interés por el uso de aditivos zootécnicos que produzcan efectos benéficos en la salud de los animales y, a su vez, que constituyan alternativas a los antibióticos promotores del crecimiento (Kholif et al. 2024Kholif, A.E., Anele, A. & Anele, U.Y. 2024. Microbial feed additives in ruminant feeding. AIMS Microbiology, 10(3): 542-571, ISSN: 2471-1888. https://doi:10.3934/microbiol.2024026. ). Estos aditivos influyen en los procesos digestivos y absortivos de los nutrientes de la dieta, modulan el sistema inmunológico, mejoran la salud intestinal y del hospedero y, por ende, pueden mejorar los rendimientos productivos (Anee et al. 2021Anee, I.J., Alam, S., Begum, R.A., Shahjahan, R.Md. & Khandaker, A.M. 2021. The role of probiotics on animal health and nutrition. The Journal of Basic and Applied Zoology, 82: 52, ISSN: 2090-990X. https://doi.org/10.1186/s41936-021-00250-x.). Consecuentemente, el uso de aditivos zootécnicos puede contribuir al incremento de la disponibilidad y calidad de los productos de origen animal, libres de residuos de antibióticos, destinados a la población humana.

En Ecuador, algunos trabajos docentes-investigativos abordan el tema de obtención y aplicación de los aditivos para la alimentación animal, así como las ventajas que ofrecen (Flores-Mancheno et al. 2016Flores-Mancheno, L.F., García-Hernández, Y., Usca-Méndez, J.E. & Caicedo-Quinche, W.O. 2016. Estudio comparativo de tres aditivos zootécnicos en el comportamiento productivo y sanitario de cerdos en el período post-destete. Ciencia y Agricultura, 13(2): 95-105, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.v13.n2.2016.5557.). Sin embargo, la información científica disponible es escasa. El objetivo de esta investigación fue determinar las características microbiológicas y químicas de un nuevo aditivo zootécnico producido en Ecuador para su uso en la alimentación animal.

El estudio se realizó en una Granja Experimental Avícola de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, de la Universidad Técnica de Ambato, situada en el sector Querochaca, Cantón Cevallos, Provincia Tungurahua, República del Ecuador. Las características climatológicas de la localidad son 2 855 m s.n.m. de altitud, 442.4 mm de precipitación media anual y 16 ºC de temperatura media.

El procedimiento de obtención del aditivo consistió en: 1) fermentación sumergida discontinua, 2) mezclado del cultivo con un soporte sólido y 3) secado natural por exposición al sol. A continuación se describen estas etapas y el procedimiento para los análisis microbiológicos y químicos de las muestras del aditivo.

Medio de cultivo e inóculo: Se utilizó un medio compuesto por melaza de caña de azúcar (20 %, v/v), suero de leche vacuna sin sal (34 % v/v), harina de maíz (1 % p/v), harina de torta de soya (1 % p/v), urea (1 % p/v), suplemento mineral-vitamínico Pecutrin® (1 % p/v) y agua c.s.p. 100 %. Como inóculo se usó el yogurt natural Toni (2 %, p/v), que contenía la cepa de Lactobacillus GG (Industrias Lácteas Toni S.A, Ecuador).

Proceso de fermentación y secado: Se realizaron dos lotes de fermentación discontinua por duplicado en tanques plásticos de 50 L de capacidad. Se incorporaron las materias primas que se pesaron en una balanza técnica MOCCO SF-400D de precisión ±0,01 unidades. Posteriormente, se añadió el yogurt natural y el agua potable hasta completar el volumen de fermentación correspondiente a 45 L. Se mezclaron los componentes durante 10 min y se incubaron a temperatura ambiente (18 ± 2 °C) por siete días. Transcurrido este tiempo, el cultivo de cada tanque se homogenizó y se tomó una alícuota para conformar una muestra de 1 L, medir su pH y comprobar la concentración microbiana. El cultivo restante se mezcló (40:60, v/p) durante 20 min. con harina de afrecho de trigo y cebada (50:50 p/p) y, por último, se extendió en un plato de asfalto y techado, conformando una cama de aproximadamente 10 cm de altura. El material se volteó cada 3 h hasta lograr el secado. De los extremos y centro del plato de secado, se tomaron muestras del material seco hasta conformar una muestra homogénea de 1 kg, a la que se le realizaron análisis microbiológicos y químicos. El producto restante se envasó en bolsas de polietileno y se almacenó a temperatura ambiente para su conservación.

Análisis microbiológicos y químicos: Las muestras del aditivo se analizaron por duplicado, según los procedimientos de la AOAC (2019)AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC. en el Laboratorio de Control y Análisis de Alimentos de la Facultad de Ciencias e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología de la Universidad Técnica de Ambato (Ecuador), con acreditación No. SAE LEN 10-008. A las muestras del aditivo, diluidas previamente de forma seriada y decimal, se les determinó la concentración de aerobios mesófilos, hongos y levaduras, enterobacterias, Salmonella y Listeria mediante el uso de la técnica de placas Petrifilm 3M. Además, se les determinó coliformes totales y Escherichia coli por CompactDry®. El análisis químico incluyó el porcentaje de humedad, proteína bruta, cenizas, grasa, fibra cruda, carbohidratos totales y pH.

A los siete días de fermentación, el cultivo microbiano tuvo concentración de 107 y 106 UFC/mL de bacterias aerobias mesófilas y levaduras, respectivamente. Además, no contenía microorganismos patógenos y su pH fue de 4.10. Estos resultados se deben a que la población microbiana incrementa su concentración con el proceso fermentativo, al metabolizar los nutrientes provenientes de los sustratos utilizados en la mezcla, y produce ácidos orgánicos, dióxido de carbono y otros metabolitos. Las altas concentraciones de ácidos, a su vez, inciden en la disminución del pH del medio (García et al. 2020García, Y., Sosa, D., González, L. & Dustet, J.C. 2020. Caracterización química, física y microbiológica de alimentos fermentados para su uso en la producción animal. Livestock Research for Rural Development, 32(7): 105, ISSN: 2521-9952. https://www.lrrd.org/lrrd32/7/Yaneis32105.html. ), lo que afecta las células de microorganismos como la Salmonella y la Escherichia coli, sensibles a pH ácidos.

Al mezclar el cultivo con el material absorbente y secarlo al sol, posteriormente se obtuvo un sólido de color café y olor a fermentado, cuya composición microbiológica y química se muestra en las tablas 1 y 2, respectivamente. De forma similar al cultivo, se encontró presencia de bacterias aerobias mesófilas (107 UFC/g) y levaduras (106 UP/g) en concentraciones adecuadas para su acción como aditivo y garantizar su eficacia, según lo recomendado por la FAO/WHO (2002)FAO/WHO (Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization). 2002. Guidelines for the evaluation of probiotics in food. Report of a joint FAO/WHO working group on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food. April 30 and May 1. London Ontario, Canada. Available at: http://www.who.int/foodsafety/fs_management/en/probiotic_guidelines.pdf. [Consulted: October 25, 2016]. . Asimismo, se comprobó su adecuada calidad higiénico-sanitaria, al no hallar Salmonella ni Listeria y concentraciones mínimas e inocuas de enterobacterias y E. coli.

Tabla 1.  Composición microbiológica del aditivo zootécnico obtenido
Indicador/Técnica Método utilizado Unidad Aditivo seco
Aerobios mesófilos, Petrifilm PE-03-7.2-MB 990.12* UFC/g 1.4x107
Mohos, Petrifilm PE-02-7.2-MB 997.02* UP/g 3.1x106
Levaduras Petrifilm PE-02-7.2-MB 997.02* UP/g 1.0x106
Enterobacterias, Petrifilm PE-04-5.4-MB 2003.01* UFC/g <10
Coliformes totales, CompactDry PE-01-7.2-MB R.I: 110402* UFC/g <10
Escherichia coli, CompactDry PE-01-7.2-MB R.I: 110402* UFC/g <10
Salmonella, Petrifilm PE-08-7.2-MB 2014.01* En 25 g No encontrada
Listeria spp. Petrifilm R.I: 081203* Placas Petrifilm Listeria En 25 g No encontrada

*AOAC (2019)AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC.

Tabla 2.  Composición química del aditivo zootécnico obtenido
Indicador/Técnica Método utilizado Unidad Aditivo seco
Humedad, gravimetría 925.10* % 14.2
Proteína, Kjendhal 2001.11* % (Nx6.25) 14.2
Cenizas, gravimetría 923.03* % 11.8
Grasa (con hidrólisis), gravimetría 2003.06* % 0.213
Fibra cruda, gravimetría NTE INEN 522:2013NTE INEN 522. Norma Técnica Ecuatoriana 522:2013 del Instituto Ecuatoriano de Normalización. Harinas de origen vegetal. Determinación de la fibra cruda. Available at: https://www.normalizacion.gob.ec. % 14.3
Carbohidratos totales, cálculo Cálculo % 45
pH, potenciometría 981.12* Unidades de pH 6.72

*AOAC (2019)AOAC. 2019. Métodos oficiales de análisis de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales: Métodos oficiales de análisis de la AOAC Internacional. 21.ª edición, AOAC, Washington DC.

La harina de afrecho, mezclada con el cultivo microbiano y seca naturalmente tuvo 14.2 % de humedad. Este valor es inferior al establecido como máximo para los alimentos deshidratados, lo que facilita su manejo y transportación, así como prolonga su tiempo de conservación, al evitar la proliferación de microorganismos contaminantes. Esto último se debe a que la deshidratación reduce el contenido y la actividad del agua que, consecuentemente, ocasiona la disminución o inhibición del crecimiento microbiano y la velocidad de varias reacciones deteriorantes (Toledo 2007Toledo, R.T. 2007. Chapter 12. Dehydration. In: Fundamentals of Food Process Engineering. Third Edition. Springer Science+Business Media, LLC, New York, p. 431-473.). Sin embargo, Bustamante et al. (2021)Bustamante, D., Savón, L., Elías, A., Caro, Y., Valiño, E.C., Rojas, M., Martin, C. & Mireles, S. 2021. Chemical and microbiological characterization of a technological variant of Vitafert intended for animal production. Technical note. Cuban Journal of Agricultural Science, 55(2): 61-73, ISSN: 2079-3480. http://cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/940. plantearon que cuando se secan los productos al aire y al sol pudiera continuar la fermentación por un período corto e incidir en el porcentaje de proteína. Se considera que esto depende de las proporciones en que se realicen las mezclas y de la capacidad de absorción del material utilizado.

Producto de la deshidratación, también ocurre concentración de los nutrientes. Adicionalmente, estos valores pueden aumentar por el aporte de nutrientes del material que se usó como absorbente. En este estudio se utilizó una mezcla de harina de afrecho de trigo y cebada, que influyó fundamentalmente en el porcentaje de proteína y fibra. Las harinas antes mencionadas tienen gran disponibilidad en Ecuador y contienen máximo 23.5 % de proteína, 16 % de fibra, 8 % de cenizas y 14.5 % de humedad (Molinos Miraflores S.A., Ecuador, https://www.molinosmiraflores.com y Prodal S. A., Ecuador, https://www.prodal.com.ec).

Algunos trabajos docentes-investigativos realizados en Ecuador abordan el tema de la obtención de aditivos zootécnicos. Díaz et al. (2014)Díaz, B.L., Elías, A. & Valiño, E. 2014. Consorcios microbianos con actividad ácido-láctica promisoria aislados desde inoculantes bacterianos nativos para ensilajes. Ciencia y Agricultura, 11(1): 17-25, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.3484. obtuvieron un preparado microbiano con bacterias lácticas (106 UFC/mL), bacterias aerobias totales (106 UFC/mL) y levaduras (105 UFC/mL), enzimas, ácidos orgánicos y pH de 3.87 mediante una fermentación sumergida con subproductos agroindustriales. Este preparado se aplicó como inóculo en ensilajes de residuos agrícolas de post-cosecha destinados a vacas lecheras, que estimularon la producción láctea e incrementaron la grasa y proteína de la leche en 11 %. Posteriormente, Flores-Mancheno et al. (2016)Flores-Mancheno, L.F., García-Hernández, Y., Usca-Méndez, J.E. & Caicedo-Quinche, W.O. 2016. Estudio comparativo de tres aditivos zootécnicos en el comportamiento productivo y sanitario de cerdos en el período post-destete. Ciencia y Agricultura, 13(2): 95-105, ISSN: 2539-0899. https://doi.org/10.19053/01228420.v13.n2.2016.5557. evaluaron el mismo consorcio microbiano en cerdos en crecimiento ceba y constataron su efecto benéfico en la salud e incremento del rendimiento productivo de los animales. Sin embargo, en la literatura científica disponible no se encontró información de aditivos desarrollados en el país con el procedimiento propuesto en el presente estudio.

Un ejemplo de aditivo, cuyo método de obtención es similar al utilizado en esta investigación, es el Vitafert y sus variantes, cuyos efectos benéficos se demostraron en animales monogástricos y rumiantes (Valiño et al. 2024Valiño, E., García, Y., Bustamante, D. & Beruvides, A. 2024. Desarrollo y utilización del Vitafert en el sector agropecuario. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e17, ISSN: 2079-3480. http://cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1153.). El Vitafert seco con harina de maíz presentó composición similar a la del producto en estudio, al contener 90 % de materia seca, 14.58 % de proteína bruta, 5.41 de pH, alta concentración de bacterias ácido lácticas (15x107 UFC/g), ausencia de microorganismos patógenos y alto contenido de aminoácidos no esenciales (ácido glutámico, prolina, ácido aspártico, alanina, serina, cistina, tirosina y glicina) y esenciales (leucina, arginina, valina, fenilalanina, lisina y treonina).

Las características químicas y microbiológicas del aditivo muestran que contiene bacterias, levaduras y nutrientes en concentraciones adecuadas, así como buena calidad higiénico-sanitaria. Por tanto, se considera que posee potencialidades para su utilización como aditivo zootécnico en la producción animal. Se recomienda considerar estas propiedades para futuras investigaciones. Se sugiere, además, que futuros trabajos se dirijan a determinar la respuesta biológica que produce su uso en diferentes categorías y especies de animales.