Revista de Geografía Agrícola
Semi-solid fermentation of nopal (Opuntia spp) for use as an animal protein supplement
ISSNe: 2448-7368   |   ISSN: 0186-4394
PDF

Keywords

Protein supplement
forage
animal feeding

How to Cite

Flores Hernández, A., Macías Rodríguez, F. J., Meza Herrera, C., García Herrera, G., Esquivel Arriaga, O., Ortiz Salazar, J., & Hernández Bautista, C. (2019). Semi-solid fermentation of nopal (Opuntia spp) for use as an animal protein supplement . Revista De Geografía Agrícola, (63), 87–100. https://doi.org/10.5154/r.rga.2019.63.04

Abstract

In order to mitigate the severe shortage of forage and the high cost of protein sources during the winter drought in northern Mexico, new technology aimed at enriching the protein content of “nopal” (Opuntia spp) was developed. This perennial crop is highly appreciated as a forage supplement in drought conditions due to its high water content (80-90 %), although its low protein content (4-6 %) limits its nutritional value. The technology is based on semi-solid fermentation of 1-year-old spineless cladodes as substrate by using Saccharomyces cerevisiae (1 %) as yeast and adding urea (1 %) and ammonium sulfate (0.1 %) as protein sources. Fermentation occurs under aerobic conditions at a temperature of 25 ± 3 °C and acid pH of 4.35 ± 0.04 during a 10-hour process with 8 motion intervals, namely 45-minute motions and 20-minute rests. Treatments were statistically analyzed using the SAS program (9.1)/GLM procedure and Tukey’s multiple comparison test in a completely randomized design with three replicates. Results showed a significant increase in the crude protein content of fermented nopal (33.52 %) as compared to the control (7.08 %), as well as in the metabolizable energy (2.64 and 2.31 Mcal∙kg-1, respectively). As a result of fermentation, non-fibrous carbohydrates were reduced significantly (55.03 vs 25.77 % for the control and fermented nopal, respectively). Dry matter showed no significant effect (8.0 % average). Crude protein obtained in fermented nopal (30 %) is higher than that reported for alfalfa (25.8 %), but it is lower when compared on a dry matter basis (8 vs 30 % for nopal and alfalfa, respectively). However, in terms of water consumption and yield, nopal is superior to alfalfa. Later tests indicated that when used as a forage supplement in feeding bovines (both for milk and meat purposes) as well as sheep and goats, fermented nopal improved the body condition and increased their weight as compared to conventional diets.

https://doi.org/10.5154/r.rga.2019.63.04
PDF

References

Anaya Pérez, M. A. (2003). Historia del uso de Opuntia como forraje en México. En El nopal (Opuntia spp.) Como Forraje. Editores Candelario Mondragón-Jacobo y Salvador Pérez-González. Estudio FAO Producción y Protección Vegetal 169. ISSN 1014-1227, ISBN 92-5-304705-4. Organización de las Naciones Unidas Para la Agricultura y la Alimentación. Roma, 2003

Ariosvaldo N. M., Suassuna A., Goncalves P. S., Furtado, D. D., Flores V., C..., De Melo O. M. (2004). Enriquecimiento proteico de palma forrajera (Opuntia ficus indica Mill.) Por procesos biotecnológicos probados en Ovinos Santa Inés. 41 a. Reunión Anual de la Soc. Brasileira de Zootecnia. Campo Grande, Brasil.

Cordeiro dos Santos, D., & Gonzaga de Albuquerque, S. (2003). Opuntia como forraje en el noreste semiárido del Brasil. En Mondragón-Jacobo, C y Pérez-González, S. (Eds.). El nopal (Opuntia spp.) Como Forraje. Estudio FAO- producción y protección vegetal,169: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Roma Italia.

de la Rosa H., P., & Santana A., D. (1998). El Nopal: usos, manejo agronómico y costos de producción. Ed. Universidad Autónoma de Chapingo. Chapingo, México. pp. 129-145.

Elías, A., Orquidea, L. P., Cordeiro, J., & Quitana, L. (1990). Reseña descriptiva sobre el desarrollo de una tecnología de enriquecimiento proteico en la caña de azúcar-fermentación en estado sólido (Saccharina). Rev. Cubana de Ciencia Agric., 24:1, 1-12p.

Elías, A., & Lezcano, O. (1993). Efecto de la fuente de N y algunos factores de crecimiento en la población de levaduras que se establece en la Producción de Saccharina. Rev. Cubana de Cienc. Agric. 27:227.

Felker, P. (2003). La utilización de Opuntia como forraje en los Estados Unidos de América. En: Mondragón-Jacobo, C. y Pérez-González, S. 2003. El nopal (Opuntia spp.) Como Forraje. Estudio FAO- producción y protección vegetal, 169: 344- 356, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Roma Italia

Flores V., C. A., & Aranda O. G. (1997). El nopal como forraje en México. En Vázquez A., R., C. Gallegos V., N. E. Treviño H. y Díaz T. Y. (compiladores) Memorias del VII Congreso Nacional y V Congreso Internacional Sobre Conocimiento y Aprovechamiento del Nopal. 15 al 19 de Septiembre, Monterrey, N.L., México. Facultad de Agronomía-UANL y FAO.

Flores, H. A., Macías, R. F. J., Esparza, I., E., Cantú, B. E., & Gámez, A. M., Madinaveitia, R. H., Quiñones, Z. A. (2011). Enriquecimiento proteico del nopal (Opuntia spp) como forraje. UACH-COCYTED- FIRA-URUZA. 22 p.

Flores-Hernández, A., Macías-Rodríguez, F. J., Ortega Sánchez, J. L., Esquivel Arriaga, O., García Herrera, G., & Murillo-Amador, B. (2014). 3.3.3. Tecnología de enriquecimiento proteico como medio para aumentar la calidad del nopal como forraje. En: Desarrollos de Ingeniería Agrícola en América Latina. Depto. Ing. Agr. Universidad Autónoma Chapingo, México. 1511-1518 p.

Flores-Hernández, A., Orona-Castillo, I., Trejo- Calzada, R., Arreola-Ávila, J., Murillo-Amador G.,.., García-Hernández, J. L. (2007). Tecnología para la producción de nopal (Opuntia spp.) bajo las condiciones extremas del norte de México. XVII Congreso Nacional de Ingeniería Agrícola AMIA- 2007: 1-15p

García Cortés, V. (1995). Introducción a la Microbiología. 2da. Ed. Universidad Estatal a Distancia. Costa Rica: 108-116p.

Goering, H. K., & Van Soest P., J. (1970). Forage Fiber Analysis. USDA Agricultural Research Service. Handbook number 379. U.S. Dept. of Agriculture. Superintendent of Documents, US Government Printing Office, Washington D.C. 20402.

Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI). (2005). Anuario estadístico por entidad federativa. Edición 2005. Aguascalientes, Ags. México.

Hernández Peñaranda, A. (2003). Microbiología Industrial. Universidad Estatal a Distancia. Costa Rica. 177-183 p.

Hesseltine C. W. (1972). Solid State Fermentations. Biotechnol .and Bioeng. 14: 517 – 532.

López González, J. J., Fuentes Rodríguez, J. M., & Rodríguez Gámez, A. (2003). Producción y uso de Opuntia como forraje en el centro-norte de México. En Mondragón-Jacobo, C y Pérez- González, S. 2003. El nopal (Opuntia spp.) Como Forraje. Estudio FAO- producción y protección vegetal,169: 213-240. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Roma Italia.

Medina G., G., Ruiz Corral J., A., & Bravo L., A. G. (2004). Definición y clasificación de la sequía. En: Bravo L., A. G.; H. Salinas G. y A. F. Rumayor R. (Eds.). Sequía: Vulnerabilidad, impacto y tecnología para afrontarla en el norte centro de México. Libro Técnico No 4. INIFAP-SAGARPA, México.

McDonald, P.; Edwards, R. A.; Greennalgh, F. J. D., & Morgan, C. A. (2002). Digestibility.AnimalNutrition. En Evaluation of Foods (SixthEdition).Pearson. Prentice-Hall

Moreno Díaz, L., García Arellano, D., & Faz- Contreras, R. (2000). Manejo del riego en la alfalfa. En: Producción y utilización de la alfalfa en la zona norte de México. SAGAR- INIFAP- CIRNOC- CELALA Torreón-Matamoros, Coah. Libro Técnico No. 2- 73p

Murillo-Amador, B., López-Aguilar, R., García- Hernández, J. L., Nieto-Garibay, A., Troyo- Diéguez, E., Ávila-Serrano,..., Plascencia-Jorquera, A. (2009). Cultivos Forrajeros Alternativos para Zonas Áridas y Semiáridas. Foro: Ciencia, tecnología e innovación para el desarrollo. Rev. El sudcaliforniano, Año 1, No. 21.

Official Methods of Analysis. (2000). 17th edition. Association of Official Analytical Chemists, EUA.

Orona, C. I., Flores, H. A., & Rivera, G. M. (2000). Manual para el establecimiento y manejo del nopal verdura bajo riego por goteo en la Comarca Lagunera. CENID RASPA-INIFAP, Gómez Palacio, Durango, México. 18 p.

Ríos Flores, J. L., Ruiz Torres, J., Cisneros Vázquez, J. M., Cantú Brito, J. E., Torres Moreno, M., & Quiñones A., M. (2008). Producción, productividad y rentabilidad de alfalfa (Medicago sativa) irrigada por bombeo en la Laguna de 1990 a 2005. Revista Chapingo Serie Zonas Áridas. 2008. 7:145-150.

Saravia Tasayco, P. (s.f.), “Agrupamientos productivos (clúster) del nopal”, en http://www.contactopyme.gob.mx/estudios/docs/nopal_mexico.PDF (consultado el 10 de octubre 2018)

Tabosa, J. B., Simplício, J. J., Tavares, F., Dias F., M., Farias, J., Dos santos M., S.,..., Monteiro M., C. D. (2003). Enriched Forage Cactus Meal To Feed Ruminants. IPA – Agricultural and Livestock Research Enterprise, State of Pernambuco – Brazil.

Van Soest, P. J., Robertson, J. B., & Lewis, B. A. (1991). Methods for Dietary Fiber, Neutral Detergent Fiber, and Nonstarch Polysaccharides in Relation to Animal Nutrition.J.DairyScience 74:3583-3597

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Copyright (c) 2019 Revista de Geografía Agrícola