El sorgo, un grano que prospera en tiempos de cambio climático (Parte II)

Tratamientos para aumentar la digestión del grano de sorgo 

En el número anterior presentamos la parte I de este trabajo. En dicha entrega se resaltaban algunas virtudes del grano de sorgo como su precio competitivo y sus condiciones para crecer en contextos desfavorables (estrés hídrico, plagas), donde otros granos no pueden desarrollarse. Es un grano que en tiempos muy sensibles al cuidado del agua va a tener su oportunidad. 

Se advertía al mismo tiempo que, dentro de una gran variabilidad, algunos granos de sorgo son de difícil digestión para los rumiantes por su bajo aprovechamiento ruminal y la baja digestibilidad intestinal. Ello se debe a la dureza de su pericarpio y sus capas exteriores de endospermo córneo, y a su densa y organizada matriz granular. 

Adelantábamos también en forma gráfica (figura 1) algunos tratamientos que han sido ensayados en el grano de sorgo para mejorar la fermentación de sus almidones en el rumen. 

Figura 1. tratamientos posibles para aumentar la degradación del sorgo en el rumen y favorecer a ese nivel la fermentación del almidón

Como planteamos, la posibilidad de tratar un grano depende de varios factores, entre ellos la infraestructura y equipamiento disponibles en las cercanías, la experiencia de técnicos y granjeros.

Pero es cierto también que existen herramientas tecnológicas muy efectivas y factibles de implementar con mínima inversión en equipamiento y bajo costo operativo. En esta entrega nos detendremos en algunas de ellas.

En primer lugar, debemos considerar qué es lo que necesitamos modificar del sorgo para mejorar su aprovechamiento en rumiantes. Tengamos en cuenta, que cuando hablamos de aprovechamiento de un grano en rumiantes adultos el concepto difiere a lo que tendremos en cuenta para monogástricos o rumiantes muy jóvenes (lactantes o en transición). 

En estos últimos haríamos énfasis en mejorar la digestibilidad intestinal, para lo cual la gelatinización de los almidones sería una ayuda importante. 

En los rumiantes adultos en cambio, lo más importante al tratar granos de difícil digestión es promover su ataque por los microorganismos ruminales, aunque esto está asociado a un mayor riesgo de acidosis. 

En términos generales podemos decir que los tratamientos más efectivos para mejorar el aprovechamiento serán los que más aumenten la fermentación ruminal, que además aumentarán la síntesis de proteína microbiana. 

En la figura 2, resumimos la efectividad de algunos tratamientos para romper las diferentes estructuras de los granos según Owens y Zinn (2005). En el caso particular del sorgo, es muy importante que el tratamiento sea efectivo en romper estructuras de difícil ataque para los microorganismos: el pericarpio, el endospermo córneo y el endospermo periférico. 

Si el proceso ayuda también a romper la estructura granular del endospermo dejando disponible el almidón para la microbiota, lograremos una buena fermentación a nivel ruminal y una buena digestibilidad global.

Figura 2. Efecto de distintos procesamientos post cosecha sobre la estructura de los granos. La mayor cantidad de asteriscos (*) indica mayor intensidad de acción. Vemos cómo la molienda del grano tiene como principal acción romper el pericarpio y reducir el tamaño de partícula, mientras que para actuar sobre la matriz proteica es necesario que intervengan procesos húmedos como el ensilado o el extrusado (vapor/presión). 

Otro aspecto para destacar es que si bien el extrusado es capaz de promover la disrupción del gránulo (gelatinización), el ensilado es aún más efectivo que este último en romper la matriz proteica (adaptado de Owens y Zinn, 2005). 

Tratamientos aplicables al sorgo: ventajas y posibles dificultades. 

Molienda

El tratamiento más simple es la molienda del grano, que permite romper sus estructuras más externas de protección. A medida que aumenta el grado de molienda, la reducción en el tamaño de partícula incrementa el área de contacto con las enzimas microbianas y vuelve a la estructura del grano más frágil y accesible a la digestión. Esto puede representar un riesgo para la acidosis. 

Andrés et al. (2018) compararon 2 niveles de molienda: fino (2 mm) y grueso (6 mm), en mezclas de granos contenidos en dietas para corderos de engorde intensivo.

Estos autores, observaron que el mayor grado de molienda resultó en descensos de las poblaciones fibrolíticas y aumento de las amilolíticas en el rumen. Además, la molienda fina aumentó indicadores de queratinización del epitelio ruminal (amarronamiento y engrosamiento de la pared) relacionados con la acidosis.

Por ello, recomiendan evitar tamaños de molienda muy finos en dietas intensivas de ovinos. 

Sin embargo, la molienda de los granos de sorgo debería ser fina, independientemente de su genotipo y contenido en taninos, dada la doble característica de ser un grano de pequeño tamaño y de tener una fuerte estructura de protección como ya se mencionó. De todas formas, dado que los bovinos son menos susceptibles a la acidosis que los ovinos (Aguerre et al., 2013), la molienda del sorgo destinado a vacunos idealmente debe ser muy fina.

Tratamientos químicos

Otra posibilidad para tratar los granos sin reducir demasiado el tamaño de partícula es el tratamiento químico con sustancias capaces de romper su estructura. Los más empleados en este sentido han sido el agregado de soda (hidróxido de sodio, NaOH) o la amoniación. La amoniación se logra almacenando el grano con urea. 

La presencia de ureasas en el propio grano (que pueden incrementarse adicionando soja, rica en esta enzima), rompe la molécula de urea y libera amoníaco, que es el compuesto capaz de quebrar las estructuras del grano. Aunque es factible realizar estos tratamientos en los predios productivos, en general tienen el inconveniente de que el consumo voluntario de los granos tratados es menor que en los que no se tratan. 

En granos sometidos a amoniación incluso será necesario orear el grano luego del tratamiento durante varias horas para que los animales no los rechacen. En cuanto a la soda, además de la dificultad que representa manipular este producto cáustico, la cantidad necesaria para romper las estructuras del grano de sorgo es alta, lo que afecta su palatabilidad (Hummer y Zebeli, 2017).  

Tratamientos con temperatura y presión

Los tratamientos aplicados a nivel industrial con calor y presión poseen distintas variantes y denominaciones: extrusado, laminado, hojuelado, steam flaking, rolado al vapor, etc.

Todos tienen en común que reducen el tamaño de partícula, pero además provocan la gelatinización del almidón cuando incluyen humedad y la disrupción de la matriz proteica que rodea a los gránulos de almidón (Offner et al., 2003). 

Theurner et al. (1999) estudiando el efecto del “steam flaking” sobre el aprovechamiento digestivo del grano de sorgo reportaron cambios en el sitio de digestión del almidón, con incrementos del 15% en la degradabilidad ruminal y del 2,5% en la digestibilidad total en los granos tratados. 

Por su parte, Anguita et al. (2006) reportan incrementos en la digestión in vitro del almidón de varios tipos de grano cuando éstos fueron sometidos a procesos de cocción por vapor. Este tipo de tratamiento, muy utilizado en el hemisferio norte, aún no se ha impuesto en toda nuestra región. 

Ensilaje

El ensilaje de grano húmedo, consiste en cosechar anticipadamente el grano, quebrarlo y someterlo a un proceso de ensilaje en anaerobiosis similar al que empleamos para ensilar forrajes. Al alimento resultante de este proceso se lo conoce como “grano húmedo”, “high moisture grain o HMG” en inglés, o “pastone” que además del grano incluye la panoja. 

Este tratamiento, inicialmente empleado como un método de conservación, es factible de ser realizado en los predios comerciales. Pero además de conservar el grano, según distintas fuentes (Owens y Zinn, 2005; Nocek y Tamminga, 1991) con esta técnica el efecto de disrupción de la matriz que rodea los gránulos de almidón sería equivalente al de los tratamientos que utilizan vapor y presión, poniéndola en una posición muy competitiva con los tratamientos más sofisticados y de mayor costo. 

No es extraño entonces, que el ensilaje de grano húmedo se haya impuesto en varios de nuestros países latinoamericanos, siendo en la actualidad correctamente implementada por muchos ganaderos y lecheros, permitiendo además efectivizar negocios de cercanías entre productores agrícolas y pecuarios. Por otra parte, justamente logra lo que necesitamos para el sorgo: quebrar sus estructuras. 

Los esfuerzos por mejorar la herramienta de confección de grano húmedo sin duda se verán recompensados por los resultados en producción, por lo que a continuación profundizaremos en este procedimiento. 

La cosecha anticipada del grano debería realizarse con 25-35 % de humedad, para que el grano ensile correctamente, lo que implica un adecuado descenso del pH. El tiempo de almacenamiento en condiciones anaeróbicas debe ser suficiente (al menos 60 días), para permitir que el proceso de fermentación culmine, asegurando la conservación y la inactivación de sustancias que puedan atentar contra la digestión, como los taninos (García y Santos et al., 2020). 

El grano húmedo, es reconocido como un tratamiento que mejora el aprovechamiento digestivo de granos de cereales en general y del grano de sorgo en particular (Aguerre et al., 2015), aunque aún es escasa la información sobre los mecanismos que actúan para lograr la mejora. 

Es que el grano húmedo lleva implícitos varios efectos: de la cosecha temprana, de la molienda previa, de un alto contenido en humedad y del proceso de fermentación anaeróbica, todos factores que pueden contribuir, en mayor o menor medida, en la mejora de la digestibilidad.

Ya en 1981, Galyan et al. observaron que el proceso de ensilaje del grano incrementa la digestibilidad de la materia seca más allá de la reducción en el tamaño de partícula resultante de la molienda. Por otra parte, el estado de madurez afecta la composición del grano. 

Es sabido que la fermentación ruminal disminuye con el aumento de la madurez de los granos (Philippeau y Michalet-Doreau, 1997; Akbar et al., 2002), siendo esta disminución mayor cuanto mayor es la proporción del endospermo córneo. Además, es al final de la maduración del sorgo cuando los taninos se condensan (Doherty et al., 1987), por lo que este tratamiento es interesante sobre todo cuando se trata de sorgos altos en taninos. 

Curbelo et al. (2011) cosecharon granos provenientes de parcelas de predios lecheros que habían sido sembradas con genotipos de sorgos altos y bajos en taninos en 2 momentos: cosecha temprana y ensilaje (con más de 25% de humedad) y cosecha tardía (16% de humedad). 

Estos autores evaluaron la degradación ruminal y la digestión intestinal de ambos tipos de grano bajo los dos tratamientos, y observaron que el ensilaje incrementó el aprovechamiento digestivo de los granos de sorgo (tanto altos como bajos en taninos), principalmente debido a un aumento de la degradabilidad ruminal (figura 3). 

Figura 3. Sitio de digestión de sorgos secos o conservados como grano húmedo. La figura muestra el promedio de 6 parcelas, cada una de las cuales se cosechó cuando el grano tenía más de 25% de humedad y se conservó ensilado como grano húmedo (Grano Húmedo), y luego se dejó madurar y se cosechó como grano seco, con menos de 16% de humedad (Secos). El sector coloreado en naranja de cada barra corresponde al % de la materia seca (MS) que se digiere en rumen, el rojo en intestino y los cuadros azules en el total del tracto digestivo (la P<0,001 en todos los casos).

Como se observa, hay una diferencia notoria en digestibilidad a favor de los sorgos conservados como grano húmedo, que se explica fundamentalmente por una mayor degradación a nivel de rumen (Extraído de Curbelo, 2010 y Curbelo et al., 2011). 

Con respecto a la fermentación anaeróbica, Torterolo et al. (2012), demostraron que el proceso de fermentación per se al que es sometido el grano húmedo de sorgo durante el ensilaje, hace disminuir el contenido en taninos y aumentar la digestión a nivel ruminal. 

Refuerzan esta teoría datos de Montiel y Elizalde (2004) que reportaron una mayor degradabilidad de la materia seca de sorgos altos en taninos cuando fueron cosechados con 35% de humedad respecto a los cosechados con 25%. Probablemente los más húmedos tuvieron una fermentación más intensa. 

Germinación

Cuando el grano se pasa del momento de cosecha o se trabaja con grano comprado en el mercado como grano seco, tenemos aún la posibilidad de emplear tratamientos similares a los anteriormente mencionados. En el sorgo destinado a rumiantes, un tratamiento posible es el germinado y ensilado. 

Este consiste en agregar agua a granos secos hasta alcanzar el 25 a 35% de humedad, manteniendo el grano humedecido durante algunas horas, lo que hace que se inicie el proceso de germinación. Luego se ensila (anaerobiosis) durante 14 a 21 días, lo que hace que baje el pH y que el grano se conserve siempre que la anaerobiosis se mantenga (Balogun et al., 2005). 

Con la germinación se hidrolizan proteínas y carbohidratos en el endospermo, y en el ensilaje, cuando el oxígeno disminuye, el proceso de germinación se detiene y comienza el de autolisis (Sullins et al. 1971). Este procedimiento ha resultado equivalente al ensilaje de cosecha anticipada, dado que, además durante el mismo la concentración de taninos disminuye (Aguerre et al., 2015). 

También es posible ensilar el grano remojado, aunque el tiempo para germinar no sea suficiente, siempre y cuando los niveles de humedad sean los adecuados. 

Aguerre et al. (2015), compararon el sitio de digestión de granos de sorgo de diferentes genotipos, con distintos contenidos en taninos que fueron sometidos a distintos tratamientos. Los resultados se presentan en la figura 4. Los tratamientos más efectivos, independientemente del genotipo del grano y su contenido en taninos, fueron los que incluyeron la molienda y el ensilado. 

Figura 4. Efecto del tratamiento sobre el sitio en que se digiere el grano de sorgo (rumen, intestino), y sobre la digestibilidad total. Trabajo realizado con sorgos de 5 genotipos. Diferente letra en una misma fila significa P< 0,05. Nótese que los mejores resultados de digestibilidad total más elevados están vinculados a una mayor digestión a nivel ruminal, y que los más efectivos incluyeron el ensilado y la molienda del grano (extraído de Aguerre et al., 2015).  

Rooney y Pflugfelder (1986) indicaron que la matriz proteica del endosperma del grano de sorgo debe ser alterada si se pretende incrementar su valor nutritivo para rumiantes. 

Analizando histológicamente el efecto que tienen los diferentes procesamientos sobre la estructura del grano de sorgo, Sullins et al. (1971) concluyeron que el proceso de hidrólisis enzimática de proteínas, almidón y otros carbohidratos durante la reconstitución es similar al malteado de la cebada. 

El área que muestra mayor grado de modificación es el endosperma periférico, adyacente a la aleurona, estructura donde se iniciarían los cambios hormonales que darían comienzo a la actividad enzimática. Para estos autores, la reconstitución de granos enteros, molidos luego de 21 días de almacenamiento anaeróbico fue el tratamiento con mejores resultados.

Conclusiones

Como se desprende de lo expuesto, son varios los tratamientos que mejoran el aprovechamiento del grano de sorgo particularmente por el aumento de la degradación a nivel ruminal. Tal cual se adelantaba al inicio, estos tratamientos son indispensables si queremos lograr buenos resultados con grano de sorgo debido a sus particulares características, desde su tamaño hasta su composición. 

Las alternativas son muchas y están al alcance de las más variadas condiciones de equipamiento e infraestructura, y dependerá en cada caso la herramienta que más se adapte a la situación. 

Bibliografía 

Aguerre M., Cajarville C., Kozloski G.V., Repetto J.L. 2013. Intake and digestive responses by ruminants fed fresh temperate pasture supplemented with increased levels of sorghum grain: A comparison between cattle and sheep. Animal Feed Science and Technology 186:  12– 19.

Aguerre M., Cajarville C., Repetto J.L. 2015. Impact of water addition, germination, ensiling and their association on sorghum grain nutritive value. Animal Feed Science and Technology 205: 75–81.

Akbar M.A., Lebzien P., Flachowsky G. 2002. Measurement of yield and in situ dry matter degradability of maize varieties harvested at two stages of maturity in sheep. Anim. Feed Sci. Technol. 100: 53-70.

Andrés S., Jaramillo E., Bodas R., Blanco C., Benavides J., Fernández P., González E.P., Frutos J., Belenguer Á., López S., Giráldez F.J. 2018. Grain grinding size of cereals in complete pelleted diets for growing lambs: Effects on ruminal microbiota and fermentation. Small Ruminant Research. 159: 38-44.

Anguita M., Gasa J., Martín-Orúe S.M., Pérez J.F. 2006. Study of the effect of technological processes on starch hydrolysis, on-starch polysaccharides solubilization and physicochemical properties of different ingredients using a two-step in vitro system Animal Feed Science and Technology. 129: 99-115.

Balogun R.O., Rowe J.B., Bird S.H. 2005. Fermentability and degradability of sorghum grain following soaking, aerobic or anaerobic treatment. 2005. Animal Feed Science and Technology.  120: 141-150.

Curbelo A., Cajarville C., Melognio E., Repetto J.L. 2011. Ensilaje de granos de sorgo con diferente contenido en taninos: efecto sobre el sitio de digestión en rumiantes. Archivos Latinoamericanos de Producción Animal 19 (Suppl 1): 396.

Curbelo, A. 2010. Ensilaje de granos de sorgo con diferente contenido en taninos: efecto sobre la composición química, degradabilidad ruminal, digestibilidad intestinal y fermentescibilidad. Tesis de Maestría en Ciencias Agrarias (Orientación Ciencia Animal). Facultad de Agronomía, UdelaR, Uruguay. 84pp.

Doherty C.A., Waniska R.D., Rooney L.W., Earp C.F., Poe J.H. 1987. Free phenolics compounds in sorghum caryopsis and glumes during development. Cereal Chemistry 64: 42-46.

Galyan M.L., Wagner D.G., Owens F.N. 1981. Dry Matter and starch disappearance of corn and sorghum as influenced by particle size and processing. Journal of Dairy Science 64: 1804-1812.

García y Santos G., Bettucci L., Brambillasca S., Cajarville C. 2020. Storage time and condensed tannin content of high-moisture sorghum grains: Effects on in vitro fermentation and mold populations. Animal Nutrition 6: 92e97. 

Humer E., Zebeli, Q. 2017. Grains in ruminant feeding and potentials to enhance their nutritive and health value by chemical processing. Animal Feed Science and Technology, 226:133-151. 

Montiel M. D. y Elizalde J. C. 2004. Factores que afectan la utilización ruminal del grano de sorgo en vacunos. Revista Argentina de Producción Animal 24: 1-20.  

Nocek J. E., Tamminga S. 1991. Site of digestion of starch in the gastrointestinal tract of dairy cows and its effects on milk yield and composition. Journal of Dairy Science. 74: 3598-3629.

Offner A., Bach A., Sauvant D. 2003. Quantitative review of in situ starch degradation in the rumen. Animal Feed Science and Technology. 106: 81-93.

Owens F.N., Zinn R.A. 2005. Corn Grain for Cattle: Influence of Processing on Site and Extent of Digestion. Proc. Southwest Nutr. Conference: 86-112. 

Philippeau C., Michalet-Doreau B. 1997. Influence of Genotype and stage of maturity of maize on rate of ruminal starch degradation. Animal Feed Science and Technology 68: 25-35.

Rooney L.W., Pflugfelder R.L.. 1986. Factors affecting starch digestibility with especial emphasis on sorghum and corn. Journal of Animal Science 63: 1607  

Sullins R.D., Rooney L.W., Riggs J.K., 1971. Physical changes in the kernel during reconstitution of sorghum grain. Cereal Chemestry 48: 567-575.

Theurer C.B, Lozano O., Alio A., Delgado-Elorduy A., Sadik M., Huber J.T., Zinn R.A. 1999. Steam-Processed corn and sorghum grain flaked at different densities alter ruminal, small intestinal, and total tract digestibility of starch by Steers. Journal of Animal Science 77:2824-2831. 

Torterolo M., Curbelo A., Cajarville C., Repetto J.L., Aguerre M. 2012. Silage process affects chemical composition and digestion site in high moisture sorghum grain. Journal of Animal Science 90, E-suppl: 201

Te puede interesar Sorgo: un grano que prospera en tiempos de cambio climático (Parte I)