Producción de biogás a diferentes concentraciones de cobre en un cultivo in vitro con bacterias ruminales de ovino, caprino y bovino

Abstract

El estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de diferentes concentraciones de cobre en el pH, nitrógeno amoniacal (N-NH3), ácidos grasos volátiles (AGV), digestibilidad in vitro de la materia seca (DIMS), contenido de purinas y biogás total en medios de cultivo in vitro usando inóculos ruminales de ovinos, caprinos y bovinos. Los animales donantes de los inóculos fueron canulados en rumen y alimentados a libre acceso con alfalfa achicalada. Se elaboraron medios de cultivo, usando como sustrato 0.5 g de alfalfa molida a un tamaño de partícula de 1 mm, a los cuales se adicionó su respectivo tratamiento de cobre (0, 5, 10, 20, 40, 60 y 80 ppm), en tres series con base al inóculo ruminal (ovino, caprino o bovino), y nueve repeticiones por tratamiento. La producción de biogás total se analizó a las 12, 24, 48 y 72 h, mediante un modelo no lineal con el Software SigmaPlot y el resto de las variables se analizaron mediante un diseño completamente al azar y las medias de tratamientos se compararon con la prueba de Tukey. La adición de niveles de 10 ppm de Cu, incrementaron (p<0.05) la producción de biogás total al usar inóculos ruminales de ovinos y caprinos, relacionándose con mayor actividad bacteriana y mayor (p<0.05) degradación de la materia seca. Pero al incrementar la concentración de cobre por arriba de 20 ppm disminuyó (p<0.05) la producción de biogás total en sistemas in vitro, independientemente de la fuente de inoculo ruminal, y de manera específica, el líquido ruminal de bovinos presenta la menor actividad microbiana reflejándose en una producción de biogás más baja (p<0.05). El pH de los medios de cultivo no cambia (p>0.05) al adicionar niveles de 0 a 20 ppm de cobre o al inocular con líquido ruminal de ovinos, caprinos o bovinos. Sin embargo la concentración de nitrógeno amoniacal es alta (p<0.05) cuando se adiciona a los medios de cultivo 5 ppm de cobre y entre los inóculos evaluados, el de caprinos mostró la mayor (p<0.05) producción de este metabolito. Asimismo, la mayor (p<0.05) producción de ácidos grasos volátiles se registró al adicionar entre 5 y 10 ppm de cobre cuando se usaron inóculos de ovinos o bovinos, pero cuando el inoculo fue de caprino no existió diferencia (p>0.05) entre los niveles de cobre evaluados (0 a 20 ppm). Niveles crecientes de cobre en los medios de cultivo se relacionaron con una disminución (p<0.05) de acético e incremento de propiónico y butírico. La fuente de inóculo no fue consistente en los cambios observados en la fermentación en el sistema in vitro evaluado con diferentes niveles de Cu. Niveles entre 5 y 10 ppm de cobre son sugeridos para producir mejoras metabólicas en la fermentación ruminal. _______________ BIOGAS PRODUCTION AT DIFFERENT COPPER CONCENTRATIONS ON IN VITRO CULTURE WITH SHEEP, GOATS AND CATTLE RUMINAL BACTERIA. ABSTRACT: The aim of this study was to evaluate the effect of different copper concentrations on pH, ammonia (N-NH3), volatile fatty acids (VFA), in vitro dry matter digestibility (IVDMD), purines, total biogas on in vitro culture, using rumen liquid from sheep, goats and cattle. Animal donors of the inoculants were cannulated in the rumen and fed ad libitum with hay alfalfa. Culture media was prepared using 0.5 g of hay alfalfa as substrate, ground to a particle size of 1 mm, with its respective treatment of copper (0, 5, 10, 20, 40, 60 and 80 ppm) was added, into three series based on the ruminal inoculum (sheep, goats or cattle), and nine replicates per treatment. The biogas production was analyzed at 12, 24, 48 and 72 h, using a nonlinear model with the SigmaPlot Software and the other variables were analyzed using a completely randomized design and the treatment means were compared with Tukey test. Addition of 10 ppm of Cu, increased (p <0.05) total biogas production using rumen inoculum from sheep and goats, and this was related to increased bacterial activity and increased (p <0.05) dry matter degradation. Also when copper concentration increasing above 20 ppm biogas production in vitro decreased (p <0.05) regardless of the source of ruminal inoculum, and, specifically bovine rumen fluid has the lowest activity microbial reflected in a lower biogas production (p<0.05). Culture media pH no changes (p>0.05) by adding copper levels of 0 to 20 ppm or inoculated with rumen fluid of sheep, goats or cattle. However, nitrogen concentration is high (p <0.05) when added to the culture media 5 ppm of copper, and goats inoculum showed higher (p <0.05) production of this metabolite. Also, the higher (p<0.05) production of volatile fatty acids was recorded by adding 5 to 10 ppm of copper when inoculum from sheep and cattle were used, but when the goats inoculum was used there was no difference (p> 0.05) between 0 to 20 ppm of copper treatments. Increasing levels of copper in the culture media were associated with a decrease (p <0.05) of acetic and increased of propionic and butyric. The source of inoculum was not consistent in the changes observed on in vitro fermentation evaluated with different copper levels. Levels between 5 and 10 ppm of copper are suggested to produce metabolic improvements in rumen fermentation.