Introduction

Glycerol, also known as glycerin or 1, 2,3 propanetriol (C₃H₈O₃), is an alcoholic compound with three ^-OH groups (hydroxyls), a byproduct generated in biodiesel manufacturing processes (Awogbemi and Desai 2025Awogbemi, O. & Desai, D.A. 2025. Progress in the conversion of biodiesel-derived crude glycerol into biofuels and other bioproducts. Bioresource Technology Reports, 30(1): 102106, ISSN: 2589-014X. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2025.102106.) and which negatively impacts the environment (Ningaraju et al. 2022Ningaraju, C., Yatish, K. & Sakar, M. 2022. Simultaneous refining of biodiesel-derived crude glycerol and synthesis of value-added powdered catalysts for biodiesel production: a green chemistry approach for sustainable biodiesel industries. Journal of Cleaner Production, 363: 132448, ISSN: 0959-6526. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132448. ). Therefore, its use in animal feeding solves the environmental problem and provides energy to the diet (Zacaroni et al. 2022Zacaroni, O.F., Lopes, L.M., Júnior, G.S.D., DeVries, T.J., Pereira, R.A., Donkin, S.S. & Pereira, M.N. 2022. Complete replacement of corn grain with crude glycerin for dairy cows. Livestock Science, 258: 104893, ISSN: 1878-0490. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2022.104893., Zhang et al. 2022 and Fraga et al. 2024Fraga, D. da Rosa, Ulsenheimer, B.C., Pereira, E.A., da Silva, J.A.G., Baroni, J.I., Pereira, S.N., de Oliveira, L., Huttra, A.P. & Viégas, J. 2024. Milk composition and productivity of Holstein cows in Ryegrass grazing and crude glycerin in the diet. Revista de Gestão Social e Ambiental, 18(2): e03635, ISSN: 1981-982X. https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n2-077. ).

In Guantánamo, Cuba, projects were carried out in which glycerol was obtained from the J. curcas seeds (Sotolongo et al. 2021Sotolongo J.Á., Piloto R., Díaz A. & Hernández J. 2021. Producción de biodiesel. En Libro Biodiésel: producción y uso. Capítulo 4 Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Ángel Sotolongo Pérez. ISBN 978-959-7138-48-8.) and its use in nutritional physiology and milk production was evaluated (Gaillard et al. 2018Gaillard, C., Sorensen, M., Vestergaard, M.R., Weisbjerg, M.K., Larsen, H., Martinussen, U. & Sehested, J. 2018. Effect of substituting barley with glycerol as energy feed on feed intake, milk production and milk quality in dairy cows in mid or late lactation. Livestock Science, 209: 25-31, ISSN: 1878-0490. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2018.01.006. and Bonis et al. 2024Bonis, R., Valenciaga, D., García López, R., Sotolongo, J.A. & Galindo, J.L. 2024. Effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. oil on the production and quality of cattle milk. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e21, ISSN: 2079-3480. https://cu-id.com/1996/v58e21, https://www.cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1156.).

The use of glycerol in the feeding of ruminant animals has important advantages. The beneficial effect of glycerol is reported as a preventive strategy for metabolic disorders, characterized by nutritional deficiencies or imbalances: ketosis, fatty liver, puerperal hypocalcemia and hypomagnesemic tetany, called production diseases (Delgado et al. 2018Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2018. Efecto de la sustitución de maíz por glicerol crudo sobre el consumo de materia seca, en vacas Holando en pastoreo. Pastos y Forrajes, 41(2): 131-137, ISSN: 2078-8452. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttex&pid=S0864-03942018000200007&Ing=es&nrm=iso. ). This is because glycerol is characterized as an exogenous glucogenic precursor, which supplies energy needs and controls fat mobilization by stimulating the release of insulin, which has an inhibitory effect on lipolysis. Its addition allows the reduction of the negative energy balance of animals as well as the catabolism of body fat and serum levels of non-esterified fatty acids (Gómez and Campos 2016Gómez, L. & Campos, R. 2016. Control del balance energético negativo y comportamiento productivo y metabólico en vacas doble propósito bajo suplementación energética. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 7(1): 147-156, ISSN: 2145-6453. https://doi.org/10.1016/10.22490/21456453.1545.). The inclusion of 10 % glycerol in the dry matter of the diet of high-producing Holstein cows was also reported, allowing the replacement of corn with glycerol (Delgado et al. 2016Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2016. Efectos del glicerol al inicio de la lactancia en la producción y calidad de la leche de vacas Holando en pastoreo. Avances en Investigación Agropecuaria, 20(2): 5-18, ISSN: 2683-1716. https://www.redalyc.org/journal/837/83754343002/83754343002.pdf. ).

Glycerol is mainly used as an alternative for animal supplementation. It is considered a partial substitute for corn in high-production bovine diets, given its similarity in net energy value (Filho et al. 2024Filho, R.S.F., Rebelo, L.R., Zanchetin, M., Silva, A.S., de Paula, N.F., Zervoudakis, J.T., da Silva Cabral, L. & Galati, R.L. 2024. Parcial replacement of corn grain with levels of crude glycerin on feed intake, digestibility, ruminal fermentation, nitrogen utilization, and performance of feedlot lambs. Tropical Animal Health and Production, 56(9): 401, ISSN: 1573-7438. https://doi.org/10.1007/s11250-024-04245-y.). Other studies conducted by showed that there are no significant differences between animals fed with corn, compared to glycerol.

There are no studies on the application of J. curcas glycerol to rumen physiology, specifically to its microbial populations, so the objective of this study was to evaluate the effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. on the fermentation dynamics and rumen ecology with star grass under in vitro conditions.

Materials and Methods

Origin of vegetable oil: The vegetable oil from J. curcas, used in the process of obtaining glycerol, was obtained during the biodiesel production process at Paraguay Biodiesel Plant, belonging to LABIOFAM, in the coastal region of Guantánamo province.

Procedure for cleaning, extraction and transesterification: The ripe fruits were harvested, sun-dried and shelled to obtain the seed. To extract the oil, the seeds were pressed using an expeller machine with a power of 7.5 kW, a speed of 1,400 rpm, and a capacity of 200 kg of seeds per hour. The crude oil obtained was filtered through a filter press, which guaranteed a 25 micron product. Subsequently, the oil was subjected to a heating process at 105 ºC to extract all soluble and volatile impurities, including water (Piloto et al. 2021Piloto, R., Sotolongo, J.A., Díaz, Y. & Suárez, J. 2021. Extracción de aceite de origen vegetal. En: Biodiésel: producción y uso. Capítulo 2. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8. and Sotolongo et al. 2021Sotolongo J.Á., Piloto R., Díaz A. & Hernández J. 2021. Producción de biodiesel. En Libro Biodiésel: producción y uso. Capítulo 4 Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Ángel Sotolongo Pérez. ISBN 978-959-7138-48-8.)

Indicators, test methods and international quality standards: The tests were carried out at the Energy and Refrigeration Studies Center of the Faculty of Mechanical and Industrial Energy from Universidad de Oriente. They were described by Bonis et al. (2024)Bonis, R., Valenciaga, D., García López, R., Sotolongo, J.A. & Galindo, J.L. 2024. Effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. oil on the production and quality of cattle milk. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e21, ISSN: 2079-3480. https://cu-id.com/1996/v58e21, https://www.cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1156., as well as the physicochemical characterization of crude glycerol, obtained in the transesterification process of J. curcas L. oil.

The research was conducted in the rumen microbiology laboratories of the Unidad Central de Laboratorios (UCELAB) from Instituto de Ciencia Animal, located at km 47½, in San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. The in vitro gas production technique described by Theodorou et al. (1994)Theodorou, M.K., Williams, B. A., Dhanoa, M.S., McAllan, A.B. & France, J. 1994. A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Animal Feed Science and Technology, 48(3): 185-197, ISSN: 2321-1628. https://doi.org/10.1016/0377-8401(94)90171-6. was applied. The experimental units consisted of 100 mL bottles, into which 1 g of the food to be evaluated and 80 mL of the rumen fluid/buffer solution of Menke and Steingass (1988)Menke, K.H. & Steingass, H. 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research and Development, 28: 7-55, ISSN: 0340-3165. were introduced in a 1:3 ratio. Four repetitions were set up in the experiment.

Treatments: Treatments were compared according to the level of corn by glycerol substitution in the feed: a) control (no glycerol), b) 3 % glycerol, and c) 6 % glycerol. The composition of the experimental diets is shown in table 1.

Star grass (C. nlemfuensis) was used as a base food. It was collected in a similar way to animal bite and the leaves were taken with their petioles. The material was oven-dried at 60 °C until constant weight was reached. Then, it was ground in a hammer mill to a particle size of 1.0 mm and stored in hermetically sealed in glass bottles. The chemical composition of star grass was 11.90, 41.06, 39.95, 0.54 and 0.08 % of the DM of crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), calcium (Ca) and phosphorus (P), respectively (AOAC 2016AOAC. 2016. Official methods of analysis of AOAC International. 20. ed. ed., Rockville MD: AOAC International., Latimer, George W. Jr., ISBN: 9780935584875, Available at: http://www.worldcat.org/title/official-methods-of-analysis-of-aoac.international/oclc/981578728?referer=null&ht=edition, [Consulted: April 05, 2018].).

Sampling: Sampling was carried out dynamically at 0 h (before incubation) and at 3 and 6 h after the start of incubation. The microbiological indicators: population of total viable bacteria, cellulolytic, proteolytic and cellulolytic fungi were determined. For the culture of viable bacteria, the Hungate (1950)Hungate, R.G. 1950. The anaerobic, mesophilic cellulolytic bacteria. Bacteriological Reviews, 14(1): 1-49, ISSN: 2691-9443. https://doi.org/10.1128/br.14.1.1-49.1950. microbial culture technique was used in rolled tubes and under strict anaerobic conditions. The culture of totally viable, cellulolytic and proteolytic bacteria was carried out in the culture media of Caldwell and Bryant (1966)Caldwell, D.R. & Bryant, M.P. 1966. Medium without rumen fluid for nonselective enumeration and isolation of rumen bacteria. Applied Microbiology, 14(5): 794-801, ISSN: 2717-5936. https://doi.org/10.1128/am.14.5.794-801., modified by Elías (1971) Elias, A. 1971. The rumen bacteria of animals fed on a high- molasses urea diet. Thesis PhD. Aberdeen.. In the case of proteolytic bacteria, 10 % sterile skimmed milk was added, according to Galindo (1988)Galindo, J. 1988. Efecto de la zeolita en la población de bacterias celulolíticas y su actividad en vacas que consumen ensilaje. Tesis en opción al grado científico de Dr.C. Veterinarias. Instituto de Ciencia Animal, Cuba.. Joblin (1981)Joblin, K.N. 1981. Isolation, enumeration and maintenance of rumen anaerobic fungi in roll tubes. Applied and Environmental Microbiology, 42(6): 1119-1122, ISSN: 1098-5336. https://doi.org/10.1128/aem.42.6.1119-1122.1981. culture medium was used to determine the fungal population.

Colony counts of total viable bacteria, cellulolytic, proteolytic and fungal bacteria were performed by placing the rolled tubes under a magnifying glass and counting all colonies for total viable bacteria and for proteolytic, cellulolytic and cellulolytic fungi, only those that showed a digestion halo. The results were expressed as colony forming units (CFU) for bacteria and thallus forming units (TFU) for fungi.

Animals donating rumen fluid: To obtain the ruminal fluid inoculum, two Holstein-Zebu crossbred cows were used, cannulated in the dorsal rumen sac. They were kept in stable conditions and intake low-quality forage ad libitum and 2 kg of commercial concentrate for dairy cows, with free access to water and mineral salts. Ruminal fluid was extracted from fasting animals through a cannula using a vacuum pump. It was kept in vacuum flask with a hermetic seal to guarantee the temperature conditions (39 ºC) and anaerobiosis during the transfer to the laboratory, where it was filtered through muslin before use. The production of short chain fatty acids (SCFA) was determined by gas chromatography, according to Cottyn and Boucque (1968)Cottyn, B.G. & Boucque, C.V. 1968. Rapid method for the gas-chromatographic determination of volatile fatty acids in rumen fluid. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 16(1): 105-107, ISSN: 1520-5118. https://doi.org/10.1021/jf60155a002..

Stoichiometric balance determinations:

Experimental design and statistical processing: For the analysis of the variables total bacteria, proteolytic, cellulolytic and fungi, the methodology proposed by Herrera et al. (2015)Herrera, M. Bustillo, C.W. & Torres, V. 2015. Metodología para el análisis estadístico de diferentes de tipos de variables que se miden en las investigaciones que utilizan diseños experimentales relacionados con los modelos de análisis de varianza paramétrico y no paramétrico. ISBN 978-959-7171-57-7. Editorial EDICA, Instituto de Ciencia Animal, Cuba. was applied. First, the theoretical assumptions of the classic ANOVA, normality of the residues by the Shapiro-Wilk test (1965)Shapiro, S. & Wilk, B. 1965. An analysis of variance test for normality (complete simples). Biometrika, 52(3-4): 591-611, ISSN: 1464-3510. https://doi.org/10.2307/2333709. and homogeneity of variance by Levene (1960)Levene, H. 1960. Robust tests for the equality of variance. Contributions to Probability and Statistics. Stanford University Press. were verified, both of which were not fulfilled. Subsequently, they were transformed by ln and these assumptions did not improve, so a non-parametric analysis of variance was performed according to a completely random design (Kruskal Wallis 1952Kruskal, W. & Wallis, W. 1952. Use of ranks in one-criterion variance analysis. Journal of the American Statistical Association, 47(260): 583-621, ISSN: 1537-274X. https://doi.org/10.2307/2280779. ). For the comparison of mean ranges, Conover (1999)Conover, W.J. 1999. Practical Nonparametric Statistics. Third Edition, John Wiley & Sons, New York. 608 pp. ISBN 9780471160687/0471160687. test was used for p<0.05. The statistical package InfoStat, version 2012 (Balzarini et al. 2012Balzarini, M., Di Rienzo, A., Cazanove, F., González, L., Tablada, M., Guzmán, W. & Robeldo, W. 2012. InfoStat paquete estadístico InfoStat versión 2012.) was used.

Results and Discussion

There was no interaction between the effect of glycerol treatment and sampling time in this experiment. These reasons justify presenting the effects of glycerol and sampling time separately.

Table 2 shows the results of the effect of glycerol on the populations of total viable bacteria, proteolytic bacteria, as well as cellulolytic bacteria and fungi in the rumen. In the treatment where 3 % glycerol was used in the concentrate, the population of total viable bacteria was higher than the control, and did not differ from the treatment with 6 % glycerol. Therefore, populations of cellulolytic bacteria and fungi were more numerous when the 3 % glycerol level was used in the feed, while the control treatment without glycerol and the one in which 6 % was used did not showed differences. However, there were no effects of glycerol level on the population of proteolytic bacteria.

Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens and Fibrobacter succinogenes are known to be the most important cellulolytic bacteria in the rumen. Studies conducted by Dengke et al. (2022) showed that certain rumen bacteria are capable of degrading the cellulose intake by ruminants into glucose and cellobiose, as well as using other carbon compounds, including maltose, lactose, xylose and starch, and also producing acetate and succinate, while requiring biotin and p-aminobenzoic acid. Additionally, cellulolytic activity has also been reported in studies conducted by metagenomic technologies from the fungi Neocallimastix frontalis, Neocallimastix patriciarum and Neocallimastix joyonii, among others, and also from the protozoa Eudiplodinium maggie, Ostracodinium album and Epidinium caudatum.

In studies performed by Bonis et al. (2024)Bonis, R., Valenciaga, D., García López, R., Sotolongo, J.A. & Galindo, J.L. 2024. Effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. oil on the production and quality of cattle milk. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e21, ISSN: 2079-3480. https://cu-id.com/1996/v58e21, https://www.cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1156., where the effect of glycerol from J. curcas was evaluated on Siboney de Cuba dairy cows from, grazing pitilla (Sporobolus indicus L.) of low nutritional level, increases of 1.23 L milk/cow/d were recorded. These are the first reports of glycerol use in Cuba for milk production, although Nivia-Osuna et al. (2020)Nivia-Osuna, A., Ramírez-Peña, A., Porras-Sánchez, C.J. & Marentes-Barrantes, D.L. 2020. Glicerol: Suplemento alimenticio y su respuesta en bovinos de leche. Agronomía Mesoamericana, 31(3): 821-833, ISSN: 2215-3608. http://doi.org/10.15517/am.v31i3.39259. previously reported that the effect of glycerol on J. curcas has not been conclusive enough. Further studies are needed to evaluate different basic diets.

The effect of glycerol on the population of lipolytic bacteria was not evaluated in this research. However, this group is in the population of total viable bacteria, which were more numerous when glycerol was used.

Lipolytic bacteria, including Anaerovibrio lipolyticus, are capable of using and hydrolyzing glycerol in the fat molecule. This group also includes organisms that hydrogenate unsaturated fatty acids and those that metabolize long-chain fatty acids to ketone bodies (Kansagara et al. 2022Kansagara, Y.G., Savsani, H.H., Chavda, M.R., Chavda, J.A., Belim, S.Y., Makwana, K. & Kansagara, B.K. 2022. Rumen microbiota and nutrient metabolism: A Review. Bhartiya Krishi Anusandhan Patrika, 37(4): 320- 327, ISSN: 0976-4631. https://doi.org/10.18805/BKAP486. ).

In this regard, Hidalgo-Hernández et al. (2018)Hidalgo-Hernández, U., Ortega-Cerrilla, M.E., Herrera-Haro, J.G., Ramírez-Mella, M. & Zetina-Córdoba, P. 2018. Glicerol una alternativa para la alimentación de rumiantes. Agro Productividad, 11(5): 124-129, ISSN: 2594-0252. https://doi.org/10.22004/ag.econ.352916. showed that lipolytic bacteria, such as Selenomonas ruminantium and Selenomonas dextrinosolvens, are the groups with the greatest participation in the fermentation of glycerol to propionic acid, mainly. Selenomonas ruminantium is also one of the main rumen bacteria that ferment starches that reach the organ from food, and its population increases when the animals' diets are based on starches, but it is also capable of fermenting glycerol.

In the study carried out on the chemical composition by GC-DM of glycerol from J. curcas L., it was found that 5.5 % of the long-chain unsaturated fatty acids are C18:1c9 (oleic) and C18:2 c9 c12 (linoleic), which is of great importance for the health of the animals that intake it (Galindo et al. 2025Galindo, J., Bonis, R., Valenciaga, D., Sotolongo, J.A., Soca, M., Delgado, A., García, R., Herrera, M. & Suárez, J. 2025. Evaluación del glicerol (1,2, 3 propanotriol), procedente del aceite de Jatropha curcas: su efecto en la ecología ruminal y producción de leche vacuna. Informe Final de Proyecto de investigación PN131LH001.48. Evaluación del glicerol (1,2,3 propanotriol), procedente de Jatropha curcas en la fisiología ruminal y comportamiento productivo en vacunos de leche y carne. Instituto de Ciencia Animal. Mayabeque, Cuba.).

Vesga et al. (2024)Vesga, D.A., Granja-Salcedo, Y.T., Costa, R.V., Gomes, K.L., Carvalho Alves, Narvaez, H.J. & Berchielli, T.T. 2024. Changes in ruminal fermentation and rumen bacteria population in feedlot cattle during a high lipid diet adaptation. Animal Science Papers and Reports, 42(3): 255-270, ISSN: 230-8342. https://doi.org/10.2478/aspr-2023-0035. alluded to the fact that unsaturated fatty acids could exert toxic effects on some rumen microorganisms, including cellulolytic microorganisms and some protozoan species, while other researchers (Granja-Salcedo et al. 2017Granja-Salcedo Y.T., de Souza V.C., Dias A.V., Gomez-Insuasti A.S., Messana J.D. & Berchielli T.T. 2017. Diet containing glycerine and soybean oil can reduce ruminal biohydrogenation in Nellore steers. Animal Feed Science and Technology, 225: 195-204, ISSN: 1873-2216. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2017.01.021. ) report that the addition of vegetable oils with conjugated linoleic acid increases the disposition of UFA in the duodenum.

When analyzing the effect of fermentation time on the populations of rumen microorganisms evaluated, there were only differences between fermentation times for proteolytic bacteria, with higher concentrations at time zero (before incubation) and three hours after incubation. The study showed that the maximum population of these microbial groups was found three hours after the fermentation began (table 3).

The results of the study with total short-chain fatty acids (SCFAs) seem to show that glycerol produced modifications in its total concentration in the rumen, as well as in the acetic/propionic acid ratio (table 4). However, the information is not entirely accurate, because technical difficulties arose in the laboratory that prevented the completion of the information necessary to carry out the statistical studies. However, it was decided to use the information obtained due to its relative importance in relation to other studies.

It is observed that glycerol is able of increasing the total production of short-chain fatty acids in vitro, fundamentally the production of propionic acid, as reported by Li et al. (2022)Li, Y., Wang, H., Zhang, Y., Li, X., Jiang, X. & Ding, H. 2022. Effects of dietary supplementation with glycerol monolaurate (GML) or the combination of GML and tributyrin on growth performance and rumen microbiome of weaned lambs. Animals, 12(10): 1309, ISSN: 2076-2615. http://doi.org/10.3390/ani12101309. .

It is well established in the scientific literature that glycerol is fermented to short-chain fatty acids (SCFAs) in the rumen. The first studies of glycerol fermentation show that virtually all glycerol is fermented to propionate (Valencia-Echavarría et al. 2024Valencia-Echavarría, D.M., Granja-Salcedo, Y.T., Noriega-Marquez, J.G., Valderrama, L.A.G., Vargas, J.A.C. & Berchielli, T.T. 2024. Crude glycerol increase neutral detergent fiber degradability and modulates rumen fermentative dynamics of kikuyu grass in non-lactating Holstein cows raised in tropical conditions. Dairy, 5(3): 480-490, ISSN: 2624-862X. https://doi.org/10.3390/dairy5030037.).

It is known from previous studies that glycerol can enter the glycolytic way, converting it into pyruvate, which generates propionate by two different routes: succinate or acrylate. This justifies the increase in propionate, by adding glycerol to the ruminants diet (Vera et al. 2025Vera, N. Suescun-Ospina, T., Gutierrez-Gomez, C., Olms-Salvo, V. & Aviala-Stagno, J. 2025. Effects of linseed and glycerol inclusion in concentrate ruminant diets on methane production using a Rusitec semicontinuous system. Chilean Journal of Agricultural Research, 85(3): 434-444, ISSN: 0718-5839. http://dx.doi.org/10.4067/s0718-58392025000300434. ). Likewise, it is known that propionate is of vital importance for glucose synthesis in ruminant animals (Arita-Portillo y Elizondo-Salazar 2023Aita-Portillo, C.R. & Elizondo-Salazar, J.A. 2023. Efecto del uso de una mezcla de compuestos gluconeogénicos en vacas lecheras en transición. Agronomía Costarricense, 47(2): 11-120, ISSN: 2215-2202. https://dx.doi.org/10.15517/rac.v47i2.56136.).

Previous studies indicates increases in acetic acid and propionic acid, increases in propionic acid and butyric acid or both (van-Cleef et al. 2016Van-Cleef, E.H.C.B., Sancanari, J.B.D., Silva, Z.F., D’Aurea, A.P., Favaro, V.R., van Cleef, F.O.S., Homem Júnior, A.C. &. Ezequiel. J.M.B. 2016. High concentrations of crude glycerin on ruminal parameters, microbial yield, and in vitro greenhouse gases production in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 96(4): 461-465, ISSN: 1918-1825. https://doi.org/10.1139/cjas-2015-0170. ) with decreases in acetic acid, which contributes to the depreciation in the acetic:propionic ratio, as reported by Marchelli et al. (2015)Marchelli, J.P., Bruni, M.A. & Chilibroste, P. 2015. Efecto de la sustitución de grano de maíz por glicerol crudo sobre el consumo y patrón de fermentación. Archivos Latinoamericanos de Producción Animal, 23(5): 79-80, ISSN: 2075-8359. http://www.alpa.org.ve/ojs/index.php/ojs_files/article/viewFile/2516/903. . These authors reported that most of the glycerol is fermented to SCFAs through glycolytic way with a small production of lactic acid. Thus, fermentation of glycerol in the rumen increases the concentration of propionic and butyric acid, while acetic acid decreases.

Considering that propionic acid, like glycerol itself, are potent neoglucogenic agents (Ladeira et al. 2016Ladeira, M.M., Carvalho, J.R.R., Chizzotti, M.L., Teixeira, P.D., Dias, J.C.O., Gionbelli, T.R.S., Rodrigues, A.C. & Oliveira, D.M. 2016. Effect of increasing levels of glycerin on growth rate, carcass traits and liver gluconeogenesis in young bulls. Animal Feed Science and Technology, 219: 241-248, ISSN: 1873-2216. http://dx.doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2016.06.010. ), it is reasonable to use glycerol as an energy supplement for milk production in the transition period. It could even be more recommendable than other energy sources, because it has a metabolic advantage over its traditional counterparts, especially propionate and propylene glycol, due it enters in the gluconeogenesis at the level of phosphate isomerase, metabolically closer to glucose (Delgado et al. 2016Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2016. Efectos del glicerol al inicio de la lactancia en la producción y calidad de la leche de vacas Holando en pastoreo. Avances en Investigación Agropecuaria, 20(2): 5-18, ISSN: 2683-1716. https://www.redalyc.org/journal/837/83754343002/83754343002.pdf. and Delgado et al. 2018Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2018. Efecto de la sustitución de maíz por glicerol crudo sobre el consumo de materia seca, en vacas Holando en pastoreo. Pastos y Forrajes, 41(2): 131-137, ISSN: 2078-8452. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttex&pid=S0864-03942018000200007&Ing=es&nrm=iso. ).

According to Valencia-Echavarría et al. (2024)Valencia-Echavarría, D.M., Granja-Salcedo, Y.T., Noriega-Marquez, J.G., Valderrama, L.A.G., Vargas, J.A.C. & Berchielli, T.T. 2024. Crude glycerol increase neutral detergent fiber degradability and modulates rumen fermentative dynamics of kikuyu grass in non-lactating Holstein cows raised in tropical conditions. Dairy, 5(3): 480-490, ISSN: 2624-862X. https://doi.org/10.3390/dairy5030037., glycerol entering the rumen produces propionic acid, as the main short-chain volatile fatty acid. Additionally, glycerol itself can be absorbed through the rumen mucosa and transformed into glucose in the liver. This is of great importance because it contributes to energy production in cellular metabolism.

Hejna et al. (2016)Hejna, A., Kosmela, P., Formela, K., Piszczyk, Ł. & Haponiuk, J.T. 2016. Potential applications of crude glycerol in polymer technology-Current state and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 66(C): 449-475, ISSN: 1879-0690. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.08.020. report that propionic acid produced by ruminal fermentation is the main substrate for gluconeogenesis in high-producing dairy cows. This way provides between 50 and 60 % of the total glucose required for metabolism. Studies performed by Chanjula et al. (2016)Chanjula, P., Pongprayoon, S., Kongpan, S. & Cherdthong, A. 2016. Effects of crude glycerin from waste vegetable oil supplementation on feed intake, ruminal fermentation characteristics, and nitrogen utilization of goats. Tropical Animal Health and Production, 48(5): 995-1004 ISSN: 1573-7438. https://doi.org/10.1007/s11250-016-1047-0. reduced rumen ammonia nitrogen levels by incorporating 6 % glycerol into the diet. However, in the studies conducted by Correa and Moreno (2019)Correa, C. & Moreno, L. 2019. Evaluación de la producción de leche, nitrógeno ureico en sangre y algunos componentes de la leche en vacas Holstein suplementadas con glicerol y palmiste en la dieta. Revista Colombiana de Zootecnia, 5(10): 38-47, ISSN: 2462-8050. http://www.anzoo.org/publicaciones/index.php/anzoo/article/view/95/91., blood urea nitrogen content was not modified.

Table 5 shows the analysis of the estimated stoichiometric balance, according to Stuart (2016)Stuart, R. 2016. BALANCE-RUMETANO: programa estadístico para el cálculo del balance estequiométrico de la fermentación ruminal. Mayabeque, Cuba: Instituto de Ciencia Animal. . The fermentation pattern shows a marked tendency toward propionic acid production when glycerol is included compared to the control. The reduction in methane with the inclusion of glycerol could have a positive impact on intermediary metabolism.

Conclusions

It can be concluded that glycerol produces modifications in the microbial populations of the rumen and fermentative processes in the organ. Microbial biomass increases and some physiological groups of bacteria are selectively affected. These results presented are the first studies obtained with the use of glycerol from J. curcas at the level of rumen microbial populations. Further researches will be required to show its participation in the intermediary metabolism of animals.

Introducción

El glicerol, también conocido como glicerina o 1, 2,3 propanotriol (C₃H₈O₃), es un compuesto alcohólico con tres grupos -OH (hidroxilos), subproducto que se genera en los procesos de fabricación del biodiesel (Awogbemi y Desai 2025Awogbemi, O. & Desai, D.A. 2025. Progress in the conversion of biodiesel-derived crude glycerol into biofuels and other bioproducts. Bioresource Technology Reports, 30(1): 102106, ISSN: 2589-014X. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2025.102106.) y que impacta negativamente en el medio ambiente (Ningaraju et al. 2022Ningaraju, C., Yatish, K. & Sakar, M. 2022. Simultaneous refining of biodiesel-derived crude glycerol and synthesis of value-added powdered catalysts for biodiesel production: a green chemistry approach for sustainable biodiesel industries. Journal of Cleaner Production, 363: 132448, ISSN: 0959-6526. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132448. ). Por ello, su empleo en la alimentación animal resuelve el problema ambiental y proporciona energía a la dieta (Zacaroni et al. 2022Zacaroni, O.F., Lopes, L.M., Júnior, G.S.D., DeVries, T.J., Pereira, R.A., Donkin, S.S. & Pereira, M.N. 2022. Complete replacement of corn grain with crude glycerin for dairy cows. Livestock Science, 258: 104893, ISSN: 1878-0490. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2022.104893., Zhang et al. 2022 y Fraga et al. 2024Fraga, D. da Rosa, Ulsenheimer, B.C., Pereira, E.A., da Silva, J.A.G., Baroni, J.I., Pereira, S.N., de Oliveira, L., Huttra, A.P. & Viégas, J. 2024. Milk composition and productivity of Holstein cows in Ryegrass grazing and crude glycerin in the diet. Revista de Gestão Social e Ambiental, 18(2): e03635, ISSN: 1981-982X. https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n2-077. ).

En Guantánamo, Cuba, se ejecutaron proyectos en los que se obtuvo el glicerol a partir de las semillas de J. curcas (Sotolongo et al. 2021Sotolongo J.Á., Piloto R., Díaz A. & Hernández J. 2021. Producción de biodiesel. En Libro Biodiésel: producción y uso. Capítulo 4 Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Ángel Sotolongo Pérez. ISBN 978-959-7138-48-8.) y se evaluó su uso en la fisiología nutricional y producción de leche (Gaillard et al. 2018Gaillard, C., Sorensen, M., Vestergaard, M.R., Weisbjerg, M.K., Larsen, H., Martinussen, U. & Sehested, J. 2018. Effect of substituting barley with glycerol as energy feed on feed intake, milk production and milk quality in dairy cows in mid or late lactation. Livestock Science, 209: 25-31, ISSN: 1878-0490. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2018.01.006. y Bonis et al. 2024Bonis, R., Valenciaga, D., García López, R., Sotolongo, J.A. & Galindo, J.L. 2024. Effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. oil on the production and quality of cattle milk. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e21, ISSN: 2079-3480. https://cu-id.com/1996/v58e21, https://www.cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1156.).

La utilización del glicerol en la alimentación de animales rumiantes presenta ventajas de importancia. Se informa el efecto benéfico del glicerol como estrategia preventiva de trastornos metabólicos, caracterizados por las deficiencias o desequilibrios nutricionales: cetosis, hígado graso, hipocalcemia puerperal y tetania hipomagnesémica, denominadas enfermedades de la producción (Delgado et al. 2018Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2018. Efecto de la sustitución de maíz por glicerol crudo sobre el consumo de materia seca, en vacas Holando en pastoreo. Pastos y Forrajes, 41(2): 131-137, ISSN: 2078-8452. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttex&pid=S0864-03942018000200007&Ing=es&nrm=iso. ). Esto obedece a que el glicerol se caracteriza como precursor glucogénico exógeno, que suple las necesidades de energía y controla la movilización de grasa a partir de la estimulación de la liberación de insulina, que tiene un efecto inhibidor sobre la lipólisis. Su adición permite la disminución del balance energético negativo de los animales como del catabolismo de la grasa corporal y los niveles séricos de ácidos grasos no esterificados (Gómez y Campos 2016Gómez, L. & Campos, R. 2016. Control del balance energético negativo y comportamiento productivo y metabólico en vacas doble propósito bajo suplementación energética. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 7(1): 147-156, ISSN: 2145-6453. https://doi.org/10.1016/10.22490/21456453.1545.). También se informó la inclusión de 10 % de glicerol en la materia seca en la dieta de vacas de la raza Holstein de alta producción, lo que permitió la sustitución del maíz por glicerol (Delgado et al. 2016Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2016. Efectos del glicerol al inicio de la lactancia en la producción y calidad de la leche de vacas Holando en pastoreo. Avances en Investigación Agropecuaria, 20(2): 5-18, ISSN: 2683-1716. https://www.redalyc.org/journal/837/83754343002/83754343002.pdf. ).

El glicerol se utiliza, principalmente, como una alternativa para la suplementación de animales. Se considera un sustituto parcial del maíz en dietas de animales bovinos de elevada producción, dada su similitud en el valor de energía neta (Filho et al. 2024Filho, R.S.F., Rebelo, L.R., Zanchetin, M., Silva, A.S., de Paula, N.F., Zervoudakis, J.T., da Silva Cabral, L. & Galati, R.L. 2024. Parcial replacement of corn grain with levels of crude glycerin on feed intake, digestibility, ruminal fermentation, nitrogen utilization, and performance of feedlot lambs. Tropical Animal Health and Production, 56(9): 401, ISSN: 1573-7438. https://doi.org/10.1007/s11250-024-04245-y.). Otros estudios realizados por Clariget et al. (2016)Clariget, J.M., Pérez-Clariget R., Álvarez-Oxiley, A., Bentancur, O. & Bruni, M.Á. 2016. Suplementación con glicerina cruda y afrechillo de arroz entero a vacas de carne pastoreando campo natural. Agrociencia Uruguay, 20(2): 121-131, ISSN: 2301-1548. https://agrocienciauruguay.uy/indeex.php/agrociencia/article/view/212. demostraron que no existen diferencias significativas entre animales alimentados con maíz, en comparación con el glicerol.

No existen trabajos con la aplicación del glicerol de J. curcas en la fisiología del rumen, específicamente en sus poblaciones microbianas, por lo que el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del glicerol crudo de Jatropha curcas L. en la dinámica fermentativa y ecología del rumen con pasto estrella en condiciones in vitro.

Materiales y Métodos

Procedencia del aceite vegetal: El aceite vegetal de J. curcas, utilizado en el proceso de obtención del glicerol, se obtuvo durante el procedimiento de producción de biodiesel en la Planta de Biodiesel Paraguay, perteneciente a LABIOFAM, en la región costera de la provincia Guantánamo.

Procedimiento para su limpieza, extracción y transesterificación: Los frutos maduros se cosecharon, se secaron al sol y se descascararon para la obtención de la semilla. Para la extracción del aceite, las semillas se prensaron con una máquina expeler, con potencia de 7.5 kW, velocidad de 1 400 r.p.m. y capacidad de 200 kg de semillas por hora. El aceite en bruto que se obtuvo se filtró mediante un filtro prensa, que garantizó un producto de 25 micrones. Posteriormente, el aceite se sometió a un proceso de calentamiento a 105 ºC para la extracción de todas las impurezas solubles y volátiles, incluso el agua (Piloto et al. 2021Piloto, R., Sotolongo, J.A., Díaz, Y. & Suárez, J. 2021. Extracción de aceite de origen vegetal. En: Biodiésel: producción y uso. Capítulo 2. Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Angel Sotolongo Pérez. ISBN: 978-959-7138-48-8. y Sotolongo et al. 2021Sotolongo J.Á., Piloto R., Díaz A. & Hernández J. 2021. Producción de biodiesel. En Libro Biodiésel: producción y uso. Capítulo 4 Editor: Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez, Dr.C. Jesús Suárez Hernández y M.Sc. José Ángel Sotolongo Pérez. ISBN 978-959-7138-48-8.)

Indicadores, métodos de ensayo y normas de calidad internacional: Los ensayos se realizaron en el Centro de Estudio de Energía y Refrigeración de la Facultad de Energía Mecánica e Industrial de la Universidad de Oriente. Fueron descritos por Bonis et al. (2024)Bonis, R., Valenciaga, D., García López, R., Sotolongo, J.A. & Galindo, J.L. 2024. Effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. oil on the production and quality of cattle milk. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e21, ISSN: 2079-3480. https://cu-id.com/1996/v58e21, https://www.cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1156., así como la caracterización fisicoquímica del glicerol crudo, obtenido en el proceso transesterificación del aceite de J. curcas L.

La investigación se realizó en los laboratorios de microbiología del rumen, de la Unidad Central de Laboratorios (UCELAB), del Instituto de Ciencia Animal, ubicado en el km 47½, en San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. Se aplicó la técnica de producción de gas in vitro, descrita por Theodorou et al. (1994)Theodorou, M.K., Williams, B. A., Dhanoa, M.S., McAllan, A.B. & France, J. 1994. A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Animal Feed Science and Technology, 48(3): 185-197, ISSN: 2321-1628. https://doi.org/10.1016/0377-8401(94)90171-6. . Las unidades experimentales se integraron por frascos de 100 mL, en los que se introdujo 1 g del alimento a evaluar y 80 mL de la solución líquido ruminal/solución amortiguadora de Menke y Steingass (1988)Menke, K.H. & Steingass, H. 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research and Development, 28: 7-55, ISSN: 0340-3165. en una relación 1:3. En el experimento se montaron cuatro repeticiones.

Tratamientos: Los tratamientos se compararon de acuerdo con el nivel de sustitución del maíz por glicerol en el pienso: a) control (sin glicerol), b) 3 % de glicerol y c) 6 % de glicerol. La composición de las dietas experimentales se muestra en la tabla 1.

Se utilizó como alimento base pasto estrella (C. nlemfuensis). El mismo se recolectó de manera semejante al bocado de los animales y las hojas se tomaron con sus pecíolos. El material se secó en estufa a 60 ^°C hasta alcanzar peso constante. Luego se molió en molino de martillo, a un tamaño de partículas de 1.0 mm y se conservó en frascos de cristal herméticamente cerrados. La composición química del pasto estrella fue 11.90, 41.06, 39.95, 0.54 y 0.08 % de la MS de proteína bruta (PB), fibra neutra detergente (FDN), fibra ácido detergente (FDA), calcio (Ca) y fósforo (P), respectivamente (AOAC 2016AOAC. 2016. Official methods of analysis of AOAC International. 20. ed. ed., Rockville MD: AOAC International., Latimer, George W. Jr., ISBN: 9780935584875, Available at: http://www.worldcat.org/title/official-methods-of-analysis-of-aoac.international/oclc/981578728?referer=null&ht=edition, [Consulted: April 05, 2018].).

Muestreos: Los muestreos se realizaron en forma dinámica a las 0 h (antes de incubar) y a las 3 y 6 h posteriores al inicio de la incubación. Se determinaron los indicadores microbiológicos: población de bacterias viables totales, celulolíticas, proteolíticas y hongos celulolíticos. Para la siembra de bacterias viables, se usó la técnica de cultivo microbiano de Hungate (1950)Hungate, R.G. 1950. The anaerobic, mesophilic cellulolytic bacteria. Bacteriological Reviews, 14(1): 1-49, ISSN: 2691-9443. https://doi.org/10.1128/br.14.1.1-49.1950. en tubos rodados y en condiciones de anaerobiosis estricta. La siembra de bacterias viables totales, celulolíticas y proteolíticas se efectuó en los medios de cultivo de Caldwell y Bryant (1966)Caldwell, D.R. & Bryant, M.P. 1966. Medium without rumen fluid for nonselective enumeration and isolation of rumen bacteria. Applied Microbiology, 14(5): 794-801, ISSN: 2717-5936. https://doi.org/10.1128/am.14.5.794-801., modificados por Elías (1971) Elias, A. 1971. The rumen bacteria of animals fed on a high- molasses urea diet. Thesis PhD. Aberdeen.. En el caso de las bacterias proteolíticas, se adicionó 10 % de leche descremada estéril, según Galindo (1988)Galindo, J. 1988. Efecto de la zeolita en la población de bacterias celulolíticas y su actividad en vacas que consumen ensilaje. Tesis en opción al grado científico de Dr.C. Veterinarias. Instituto de Ciencia Animal, Cuba.. En la determinación de la población de hongos, se empleó el medio de cultivo de Joblin (1981)Joblin, K.N. 1981. Isolation, enumeration and maintenance of rumen anaerobic fungi in roll tubes. Applied and Environmental Microbiology, 42(6): 1119-1122, ISSN: 1098-5336. https://doi.org/10.1128/aem.42.6.1119-1122.1981..

Los conteos de colonias de bacterias viables totales, celulolíticas, proteolíticas y hongos se realizaron mediante la colocación de los tubos rodados bajo una lupa y se contaron todas las colonias para las bacterias viables totales y para las proteolíticas, celulolíticas y hongos celulolíticos, solamente las que presentaban halo de digestión. Los resultados se expresaron como unidades formadoras de colonias (UFC) para las bacterias y unidades formadoras de talo para los hongos (UFT).

Animales donantes de líquido ruminal: Para obtener el inóculo de líquido ruminal, se utilizaron dos vacas mestizas de Holstein-Cebú, canuladas en el saco dorsal del rumen. Se mantuvieron en condiciones de estabulación y consumieron forraje de baja calidad a voluntad y 2 kg de concentrado comercial para vacas lecheras, con libre acceso al agua y sales minerales. El líquido ruminal se extrajo a los animales en ayuno a través de la cánula y con la ayuda de una bomba de vacío. Se conservó en termos con cierre hermético para garantizar las condiciones de temperatura (39 ºC) y anaerobiosis durante el traslado al laboratorio, donde se filtraron mediante muselina antes de su utilización. La producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) se determinó por cromatografía gaseosa, según Cottyn y Boucque (1968)Cottyn, B.G. & Boucque, C.V. 1968. Rapid method for the gas-chromatographic determination of volatile fatty acids in rumen fluid. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 16(1): 105-107, ISSN: 1520-5118. https://doi.org/10.1021/jf60155a002..

Determinaciones del balance estequiométrico:

Diseño experimental y procesamiento estadístico: Para el análisis de las variables bacterias totales, proteolíticas, celulolíticas y hongos, se aplicó la metodología propuesta por Herrera et al. (2015)Herrera, M. Bustillo, C.W. & Torres, V. 2015. Metodología para el análisis estadístico de diferentes de tipos de variables que se miden en las investigaciones que utilizan diseños experimentales relacionados con los modelos de análisis de varianza paramétrico y no paramétrico. ISBN 978-959-7171-57-7. Editorial EDICA, Instituto de Ciencia Animal, Cuba.. Primero se verificaron los supuestos teóricos del ANOVA clásico, normalidad de los residuos por la dócima de Shapiro-Wilk (1965)Shapiro, S. & Wilk, B. 1965. An analysis of variance test for normality (complete simples). Biometrika, 52(3-4): 591-611, ISSN: 1464-3510. https://doi.org/10.2307/2333709. y homogeneidad de varianza por Levene (1960)Levene, H. 1960. Robust tests for the equality of variance. Contributions to Probability and Statistics. Stanford University Press., ambos fueron incumplidos. Posteriormente, se transformaron por ln y no mejoraron dichos supuestos, por lo que se realizó análisis de varianza no paramétrico según diseño completamente aleatorizado (Kruskal Wallis 1952Kruskal, W. & Wallis, W. 1952. Use of ranks in one-criterion variance analysis. Journal of the American Statistical Association, 47(260): 583-621, ISSN: 1537-274X. https://doi.org/10.2307/2280779. ). Para la comparación de los rangos medios, se utilizó la dócima de Conover (1999)Conover, W.J. 1999. Practical Nonparametric Statistics. Third Edition, John Wiley & Sons, New York. 608 pp. ISBN 9780471160687/0471160687. para p<0.05. Se usó el paquete estadístico InfoStat, versión 2012 (Balzarini et al. 2012Balzarini, M., Di Rienzo, A., Cazanove, F., González, L., Tablada, M., Guzmán, W. & Robeldo, W. 2012. InfoStat paquete estadístico InfoStat versión 2012.).

Resultados y Discusión

No hubo interacción entre el efecto del tratamiento con glicerol y las horas de muestreo en el presente experimento. Estas razones justifican que se presenten, de forma separada, el efecto del glicerol y las horas de muestreo.

En la tabla 2 se muestran los resultados del efecto del glicerol en las poblaciones de bacterias viables totales, proteolíticas, así como de las bacterias y hongos celulolíticos del rumen. En el tratamiento donde se empleó 3 % del glicerol en el concentrado, la población de bacterias viables totales fue superior al control, y no difirió del tratamiento con 6 % de glicerol. Asimismo, las poblaciones de bacterias y hongos celulolíticos fueron más numerosas cuando se usó el nivel de 3 % de glicerol en el pienso, mientras que el tratamiento control sin glicerol, y en el que se utilizó 6 % no mostraron diferencias. Sin embargo, no hubo efectos del nivel de glicerol en la población de bacterias proteolíticas.

Se conoce que Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens y Fibrobacter succinogenes, son las bacterias celulolíticas más importantes del rumen. Estudios realizados por Dengke et al. (2022) demostraron que ciertas bacterias del rumen son capaces de degradar la celulosa que consumen los rumiantes a glucosa y celobiosa, así como utilizan otros compuestos carbonados, entre ellos maltosa, lactosa, xilosa y almidón, además producen acetato y succinato, mientras que requieren de biotina y p-aminobenzoico. Adicionalmente, la actividad celulolítica también se ha informado en estudios realizados por tecnologías metagenómicas a partir de los hongos Neocallimastix frontalis, Neocallimastix patriciarum y Neocallimastix joyonii, entre otros, y también a partir de los protozoos Eudiplodinium maggie, Ostracodinium album y Epidinium caudatum.

En estudios realizados por Bonis et al. (2024)Bonis, R., Valenciaga, D., García López, R., Sotolongo, J.A. & Galindo, J.L. 2024. Effect of crude glycerol from Jatropha curcas L. oil on the production and quality of cattle milk. Cuban Journal of Agricultural Science, 58: e21, ISSN: 2079-3480. https://cu-id.com/1996/v58e21, https://www.cjascience.com/index.php/CJAS/article/view/1156., donde se evaluó el efecto del glicerol de J. curcas en vacas lecheras Siboney de Cuba, en pastoreo de pitilla (Sporobolus indicus. L.) de bajo nivel nutritivo, se registraron incrementos de 1.23 L leche/vaca/d. Estos son los primeros informes del uso de glicerol en Cuba para la producción de leche, aunque, previamente, se informó por Nivia-Osuna et al. (2020)Nivia-Osuna, A., Ramírez-Peña, A., Porras-Sánchez, C.J. & Marentes-Barrantes, D.L. 2020. Glicerol: Suplemento alimenticio y su respuesta en bovinos de leche. Agronomía Mesoamericana, 31(3): 821-833, ISSN: 2215-3608. http://doi.org/10.15517/am.v31i3.39259. que el efecto del glicerol de J. curcas no ha sido lo suficientemente concluyente. Se requieren otros trabajos, donde se evalúen diferentes dietas base.

En la presente investigación no se evaluó el efecto del glicerol en la población de bacterias lipolíticas. Sin embargo, este grupo se encuentra en la población de bacterias viables totales, las que fueron más numerosas cuando se utilizó el glicerol.

Las bacterias lipolíticas son aquellas entre las que se encuentra Anaerovibrio lipolítica, capaces de utilizar e hidrolizar el glicerol en la molécula de grasa. En este grupo también se encuentran los organismos que hidrogenan los ácidos grasos no saturados y los que metabolizan los ácidos grasos de cadena larga a cuerpos cetónicos (Kansagara et al. 2022Kansagara, Y.G., Savsani, H.H., Chavda, M.R., Chavda, J.A., Belim, S.Y., Makwana, K. & Kansagara, B.K. 2022. Rumen microbiota and nutrient metabolism: A Review. Bhartiya Krishi Anusandhan Patrika, 37(4): 320- 327, ISSN: 0976-4631. https://doi.org/10.18805/BKAP486. ).

Al respecto, Hidalgo-Hernández et al. (2018)Hidalgo-Hernández, U., Ortega-Cerrilla, M.E., Herrera-Haro, J.G., Ramírez-Mella, M. & Zetina-Córdoba, P. 2018. Glicerol una alternativa para la alimentación de rumiantes. Agro Productividad, 11(5): 124-129, ISSN: 2594-0252. https://doi.org/10.22004/ag.econ.352916. , demostraron que las bacterias lipolíticas, como Selenomonas ruminantium y Selenomonas dextrinosolvens, son los grupos de mayor participación en la fermentación del glicerol a ácido propiónico, principalmente. Selenomonas ruminantium es, además, una de las principales bacterias del rumen que fermenta los almidones que llegan al órgano procedentes de los alimentos, e incrementa su población cuando las dietas que consumen los animales es a base de almidones, pero igualmente es capaz de fermentar el glicerol.

En el estudio que se realizó a la composición química por CG-MS de glicerol procedente de J. curcas L., se encontró que 5.5 % de los ácidos grasos insaturados de cadena larga son de C18:1c9 (oleico) y C18:2 c9 c12 (linoleico), lo cual es de gran importancia para la salud de los animales que lo consumen (Galindo et al. 2025Galindo, J., Bonis, R., Valenciaga, D., Sotolongo, J.A., Soca, M., Delgado, A., García, R., Herrera, M. & Suárez, J. 2025. Evaluación del glicerol (1,2, 3 propanotriol), procedente del aceite de Jatropha curcas: su efecto en la ecología ruminal y producción de leche vacuna. Informe Final de Proyecto de investigación PN131LH001.48. Evaluación del glicerol (1,2,3 propanotriol), procedente de Jatropha curcas en la fisiología ruminal y comportamiento productivo en vacunos de leche y carne. Instituto de Ciencia Animal. Mayabeque, Cuba.).

Vesga et al. (2024)Vesga, D.A., Granja-Salcedo, Y.T., Costa, R.V., Gomes, K.L., Carvalho Alves, Narvaez, H.J. & Berchielli, T.T. 2024. Changes in ruminal fermentation and rumen bacteria population in feedlot cattle during a high lipid diet adaptation. Animal Science Papers and Reports, 42(3): 255-270, ISSN: 230-8342. https://doi.org/10.2478/aspr-2023-0035. hizo alusión a que los ácidos grasos insaturados pudieran ejercer efectos tóxicos sobre algunos microorganismos del rumen, entre ellos los celulolíticos y algunas especies de protozoos, mientras que otros investigadores (Granja-Salcedo et al. 2017Granja-Salcedo Y.T., de Souza V.C., Dias A.V., Gomez-Insuasti A.S., Messana J.D. & Berchielli T.T. 2017. Diet containing glycerine and soybean oil can reduce ruminal biohydrogenation in Nellore steers. Animal Feed Science and Technology, 225: 195-204, ISSN: 1873-2216. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2017.01.021. ) informan que la adición de aceites vegetales con ácido linoleico conjugado incrementa la disposición de UFA en el duodeno.

Al analizar el efecto del tiempo de fermentación en las poblaciones de los microorganismos del rumen que se evaluaron, solo se observaron diferencias entre los tiempos de fermentación para las bacterias proteolíticas, con mayores concentraciones en el tiempo cero (antes de incubar) y a las tres horas de incubación. En el estudio se demostró que la máxima población de estos grupos microbianos se encontró a las tres horas después de iniciada la fermentación (tabla 3).

Los resultados acerca del estudio con los ácidos grasos de cadena corta totales (AGCC_t), parecen indicar que el glicerol produjo modificaciones en su concentración total en el rumen, así como en la relación acético/propiónico (tabla 4). No obstante, la información no es totalmente veraz, pues se presentaron dificultades técnicas en el laboratorio que no permitieron completar la información necesaria para realizar los estudios estadísticos. No obstante, se decidió utilizar la información que se obtuvo por su importancia relativa con relación a otros estudios.

Se observa que el glicerol sí es capaz de aumentar la producción total de los ácidos grasos de cadena corta in vitro, fundamentalmente, la producción de ácido propiónico, tal y como refirieron Li et al. (2022)Li, Y., Wang, H., Zhang, Y., Li, X., Jiang, X. & Ding, H. 2022. Effects of dietary supplementation with glycerol monolaurate (GML) or the combination of GML and tributyrin on growth performance and rumen microbiome of weaned lambs. Animals, 12(10): 1309, ISSN: 2076-2615. http://doi.org/10.3390/ani12101309. .

Está bien establecido en la literatura científica que el glicerol se fermenta a ácidos grasos de cadena corta (AGCC) en el rumen. Los primeros estudios de la fermentación del glicerol indican que prácticamente todo el glicerol se fermenta a propionato (Valencia-Echavarría et al. 2024Valencia-Echavarría, D.M., Granja-Salcedo, Y.T., Noriega-Marquez, J.G., Valderrama, L.A.G., Vargas, J.A.C. & Berchielli, T.T. 2024. Crude glycerol increase neutral detergent fiber degradability and modulates rumen fermentative dynamics of kikuyu grass in non-lactating Holstein cows raised in tropical conditions. Dairy, 5(3): 480-490, ISSN: 2624-862X. https://doi.org/10.3390/dairy5030037.).

Se conoce de estudios previos que el glicerol puede entrar en la vía glucolítica, se convierte en piruvato, que genera propionato por dos rutas diferentes: el succinato o el acrilato. Esto justifica el aumento de propionato, al añadir glicerol en la dieta de rumiantes (Vera et al. 2025Vera, N. Suescun-Ospina, T., Gutierrez-Gomez, C., Olms-Salvo, V. & Aviala-Stagno, J. 2025. Effects of linseed and glycerol inclusion in concentrate ruminant diets on methane production using a Rusitec semicontinuous system. Chilean Journal of Agricultural Research, 85(3): 434-444, ISSN: 0718-5839. http://dx.doi.org/10.4067/s0718-58392025000300434. ). Igualmente, se conoce que el propionato es de vital importancia para la síntesis de glucosa en animales rumiantes (Arita-Portillo y Elizondo-Salazar 2023Aita-Portillo, C.R. & Elizondo-Salazar, J.A. 2023. Efecto del uso de una mezcla de compuestos gluconeogénicos en vacas lecheras en transición. Agronomía Costarricense, 47(2): 11-120, ISSN: 2215-2202. https://dx.doi.org/10.15517/rac.v47i2.56136.).

Trabajos anteriores indican incremento en el ácido acético y ácido propiónico, aumento de ácido propiónico y ácido butírico o ambos (van-Cleef et al. 2016Van-Cleef, E.H.C.B., Sancanari, J.B.D., Silva, Z.F., D’Aurea, A.P., Favaro, V.R., van Cleef, F.O.S., Homem Júnior, A.C. &. Ezequiel. J.M.B. 2016. High concentrations of crude glycerin on ruminal parameters, microbial yield, and in vitro greenhouse gases production in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 96(4): 461-465, ISSN: 1918-1825. https://doi.org/10.1139/cjas-2015-0170. ) con disminución en el acético, lo que contribuye a la depreciación en la relación acético: propiónica, según informes de Marchelli et al. (2015)Marchelli, J.P., Bruni, M.A. & Chilibroste, P. 2015. Efecto de la sustitución de grano de maíz por glicerol crudo sobre el consumo y patrón de fermentación. Archivos Latinoamericanos de Producción Animal, 23(5): 79-80, ISSN: 2075-8359. http://www.alpa.org.ve/ojs/index.php/ojs_files/article/viewFile/2516/903. . Estos autores informaron que la mayoría del glicerol se fermenta a AGCC a través de la vía glucolítica con una pequeña producción de ácido láctico. Así que la fermentación del glicerol en el rumen incrementa la concentración de ácido propiónico y butírico, mientras que el ácido acético disminuye.

Si se tiene en cuenta que, el ácido propiónico como el propio glicerol, son potentes agentes neoglucogénicos (Ladeira et al. 2016Ladeira, M.M., Carvalho, J.R.R., Chizzotti, M.L., Teixeira, P.D., Dias, J.C.O., Gionbelli, T.R.S., Rodrigues, A.C. & Oliveira, D.M. 2016. Effect of increasing levels of glycerin on growth rate, carcass traits and liver gluconeogenesis in young bulls. Animal Feed Science and Technology, 219: 241-248, ISSN: 1873-2216. http://dx.doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2016.06.010. ), es razonable emplear el glicerol como suplemento energético para la producción de leche en el período de transición. Incluso, podría ser hasta más recomendable que otras fuentes energéticas, porque está en ventaja metabólica en relación con sus contrapartes tradicionales, sobre todo propionato y propilenglicol, debido a que entra en la gluconeogénesis a nivel del fosfato isomerasa, metabólicamente más cerca de la glucosa (Delgado et al. 2016Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2016. Efectos del glicerol al inicio de la lactancia en la producción y calidad de la leche de vacas Holando en pastoreo. Avances en Investigación Agropecuaria, 20(2): 5-18, ISSN: 2683-1716. https://www.redalyc.org/journal/837/83754343002/83754343002.pdf. y Delgado et al. 2018Delgado, A., Bruni, M.A., Galindo, J.L., Marchelli, J.P., Rodríguez, D. & Chilibroste, P. 2018. Efecto de la sustitución de maíz por glicerol crudo sobre el consumo de materia seca, en vacas Holando en pastoreo. Pastos y Forrajes, 41(2): 131-137, ISSN: 2078-8452. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttex&pid=S0864-03942018000200007&Ing=es&nrm=iso. ).

Según Valencia-Echavarría et al. (2024)Valencia-Echavarría, D.M., Granja-Salcedo, Y.T., Noriega-Marquez, J.G., Valderrama, L.A.G., Vargas, J.A.C. & Berchielli, T.T. 2024. Crude glycerol increase neutral detergent fiber degradability and modulates rumen fermentative dynamics of kikuyu grass in non-lactating Holstein cows raised in tropical conditions. Dairy, 5(3): 480-490, ISSN: 2624-862X. https://doi.org/10.3390/dairy5030037., el glicerol que entra al rumen produce ácido propiónico, como principal ácido graso volátil de cadena corta. Adicionalmente, el propio glicerol se puede adsorber a través de la mucosa del rumen y se puede transformar en glucosa en el hígado. Esto es de gran importancia porque contribuye a la formación de energía en el metabolismo celular.

Hejna et al. (2016)Hejna, A., Kosmela, P., Formela, K., Piszczyk, Ł. & Haponiuk, J.T. 2016. Potential applications of crude glycerol in polymer technology-Current state and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 66(C): 449-475, ISSN: 1879-0690. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.08.020. informan que el propiónico que se produce por la fermentación ruminal, es el principal sustrato para la gluconeogénesis en vacas lecheras de alta producción. Por esta vía se llega a obtener entre 50 y 60 % del total de la glucosa que se requiere para el metabolismo. Los estudios realizados por Chanjula et al. (2016)Chanjula, P., Pongprayoon, S., Kongpan, S. & Cherdthong, A. 2016. Effects of crude glycerin from waste vegetable oil supplementation on feed intake, ruminal fermentation characteristics, and nitrogen utilization of goats. Tropical Animal Health and Production, 48(5): 995-1004 ISSN: 1573-7438. https://doi.org/10.1007/s11250-016-1047-0. redujeron los niveles de nitrógeno amoniacal en rumen, al incorporar 6 % de glicerol en la dieta. Sin embargo, en los trabajos realizados por Correa y Moreno (2019)Correa, C. & Moreno, L. 2019. Evaluación de la producción de leche, nitrógeno ureico en sangre y algunos componentes de la leche en vacas Holstein suplementadas con glicerol y palmiste en la dieta. Revista Colombiana de Zootecnia, 5(10): 38-47, ISSN: 2462-8050. http://www.anzoo.org/publicaciones/index.php/anzoo/article/view/95/91. no se modificó el contenido de nitrógeno ureico en sangre.

En la tabla 5 se muestra el análisis del balance estequiométrico estimado, según Stuart (2016)Stuart, R. 2016. BALANCE-RUMETANO: programa estadístico para el cálculo del balance estequiométrico de la fermentación ruminal. Mayabeque, Cuba: Instituto de Ciencia Animal. . El patrón de fermentación tiene marcada tendencia hacia la producción de ácido propiónico, cuando se incluye el glicerol en comparación con el control. La reducción del metano, cuando se incluye glicerol, pudiera tener repercusión positiva a nivel de metabolismo intermediario.

Conclusiones

Se puede concluir que el glicerol produce modificaciones en las poblaciones microbianas del rumen y procesos fermentativos en el órgano. Se incrementa la biomasa microbiana y se afectan, de manera selectiva, algunos grupos fisiológicos de bacterias. Estos resultados que se presentan son los primeros estudios que se obtienen con el empleo del glicerol de J. curcas a nivel de las poblaciones microbianas del rumen. Se deberán realizar nuevas investigaciones hasta demostrar su partipación en el metabolismo intermediario de los animales.