UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA INSTITUTO DE CIENCIAS AGRÍCOLAS INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIAS VETERINARIAS EFECTO DE NIVEL DE SUPLEMENTACIÓN Y TIPO DE PROCESAMIENTO DE PAJA DE TRIGO Y TIPO DE PROCESAMIENTO DE GRANO DE MAÍZ SOBRE LA FUNCIÓN DIGESTIVA EN NOVILLOS ALIMENTADOS CON DIETAS DE FINALIZACIÓN. TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO DE: DOCTOR EN CIENCIAS AGROPECUARIAS PRESENTA: M.C. OLGA MARITZA MANRÍQUEZ NÚÑEZ DIRECTOR DE TESIS Dr. Martín Francisco Montaño Gómez CO-DIRECTOR DE TESIS Dr. Jaime Salinas Chavira Asesores Dr. José Fernando Calderón Cortés Dr. Enrique Gilberto Álvarez Almora Dr. Víctor Manuel González Vizcarra MEXICALI, B. C., MÉXICO DICIEMBRE DE 2011

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA INSTITUTO DE CIENCIAS AGRÍCOLAS

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIAS VETERINARI AS

EFECTO DE NIVEL DE SUPLEMENTACIÓN Y TIPO DE PROCESAMIENTO DE PAJA DE TRIGO Y TIPO DE PROCESAMIENTO DE GRANO DE MAÍZ SOBRE LA

FUNCIÓN DIGESTIVA EN NOVILLOS ALIMENTADOS CON DIETAS DE FINALIZACIÓN.

TESIS

PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL

PARA OBTENER EL GRADO DE:

DOCTOR EN CIENCIAS AGROPECUARIAS

PRESENTA:

M.C. OLGA MARITZA MANRÍQUEZ NÚÑEZ

DIRECTOR DE TESIS

Dr. Martín Francisco Montaño Gómez

CO-DIRECTOR DE TESIS

Dr. Jaime Salinas Chavira

Asesores

Dr. José Fernando Calderón Cortés Dr. Enrique Gilberto Álvarez Almora Dr. Víctor Manuel González Vizcarra

MEXICALI, B. C., MÉXICO DICIEMBRE DE 20 11

La presente tesis titulada “EFECTO DE NIVEL DE SUPLEMENTACIÓN Y TIPO DE PROCESAMIENTO DE PAJA DE TRIGO Y TIPO DE PROCESAMIENTO DE GRANO DE MAÍZ SOBRE LA FUNCIÓN DIGESTIVA EN NOVILLOS ALIMENTADOS CON DIETAS DE FINALIZACIÓN”, realizada por la C. Olga Maritza Manríquez Núñez ; fue dirigida y asesorada por el Dr. Martín Francisco Montaño Gómez , siendo aceptada, revisada y aprobada por el Consejo Particular abajo indicado, como requisito parcial para obtener el grado de:

DOCTOR EN CIENCIAS AGROPECUARIAS C o n s e j o P a r t i c u l a r

PRESIDENTE __________________________________________

DR. MARTÍN FRANCISCO MONTAÑO GÓMEZ

SINODAL ___________________________________________

DR. JAIME SALINAS CHAVIRA

SINODAL ___________________________________________

DR. JOSÉ FERNANDO CALDERÓN CORTÉS

SINODAL ___________________________________________

DR. ENRIQUE GILBERTO ÁLVAREZ ALMORA

SINODAL ___________________________________________

DR. VÍCTOR MANUEL GONZÁLEZ VIZCARRA

“POR LA REALIZACION PLENA DEL HOMBRE”

Ejido Nuevo León, Mexicali, Baja California, México. Diciembre del 2011

AGRADECIMIENTOS

A Dios por la vida y la oportunidad que me brinda de superarme

A mi tutor: Dr. Martín Francisco Montaño Gómez, por su invaluable

apoyo, profesionalismo ético en la adquisición de conocimientos afianzado mi

formación profesional.

A los Doctores Jaime Salinas Chavira, Enrique Gilberto Álvarez Almora y

José Fernando Calderón Cortes, por confiar en mí y permitir la realización de

este proyecto.

Al Dr. Víctor Manuel González Vizcarra, por sus enseñanzas y el tiempo

dedicado a la motivación por ser cada día mejores.

Al Instituto de Investigaciones en Ciencias Veterinarias y al Instituto de

Ciencias Agrícolas, por aceptarme en este programa doctoral, que sin lugar a

duda me han ayudado, ser mejor profesional y persona.

A mis maestros, por todas sus enseñanzas, sus experiencias

compartidas, sus consejos.

A mis amigos y compañeros, de trabajo, porque siempre me apoyaron y

me brindaron su amistad.

A la Universidad Autónoma de Baja California, ya que el apoyo recibido

mediante la Convocatoria Interna de Apoyo a Proyectos de Investigación fue

fundamental para el desarrollo del presente trabajo.

DEDICATORIA

A quienes amo y comparten el diario vivir siendo el motivo en la búsqueda de cada día ser mejor, Jesús Miguel, Jesús Miguel (Tico), David Alberto y Maritza

A mis padres Andrés y Olga que me dieron la vida por sus oraciones y estar conmigo en todo momento.

A mis hermanos, José Andrés, María Antonieta, Rosalina, Francisco Javier y Mónica, por todo su apoyo incondicional

A quienes me apoyaron e hicieron posible el logro del presente trabajo haciendo de él una experiencia enriquecedora.

Gracias

Contenido

Lista de Cuadros ………………………………………………………………...... ..ii

Resumen………………………………………………………………...…………. .iii

Abstract …………………………………………………………………………….. ..iv

Introducción…………………………………………………………………………...1

Hipótesis……………………………………………………………………………….5

Objetivo…………………………………………………………………………………6

Revisión de Literatura………………………………………………………………...7

Efecto de nivel de forraje …………………………………………………………….7

Calidad de la paja de trigo…………………………………………………………..11

Efecto de Tamaño de Partícula………………………………………………….…15

Efecto de Peletizado………………………………………………………………...17

Efecto de Picado………………………………..……………………………………19

Efecto de Nivel de Forraje………………..…………………………………………21

Literatura Citada…….……………………………………………………………….22

Capítulo 2. EXPERIMENTO I:

Abstract……………………………………………………………………………….30

Introduction …………………………………………………………………………..31

Materials and Methods………………………………………………………………32

Results and Discussion……………………………………………………………..33

Conclusions…………………………………………………………………………..36

Literature Cited……………………………………………………………………….37

Capítulo 3. EXPERIMENTO II:

Abstract………………………………………………………………………………42

Introduction ………………………………………………………………………….44

Materials and Methods……………………………………………………………...45

Results and Discussion…………………………………………………………….47

Conclusions………………………………………………………………………….49

Literature Cited…………………..………………………………………………….50

i

Lista de Cuadros

EXPERIMENTO I

Table Pág

1

Composition of experimental diets……………………………… 40

2

Effect of wheat straw level and processing method on site and extent of digestion by cattle consuming finishing feedlot diets

41

EXPERIMENTO II

1

Composition of experimental diets………………………………. 54

2

Forage level and process effects on characteristics of digestion with cracked corn

55

ii

RESUMEN

El objetivo de este experimento fue el evaluar la influencia del nivel de

inclusión y tipo de procesamiento de paja de trigo y tipo de procesamiento de

grano de maíz sobre las características de digestión en dietas de finalización. Con

la finalidad de evaluar el efecto de los tratamientos sobre características de

digestión y función ruminal, se realizaron dos pruebas de metabolismo digestivo.

En cada una se utilizaron 4 novillos Holstein (216 kg PV) equipados con canulas

en rumen y duodeno en un diseño de Cuadrado Latino 4 x 4.La dieta de la prueba

1 se basó en grano de maíz hojueleado a vapor. Los tratamientos fueron: TMT1:

14% paja de trigo molida; TMT2: 14% paja de trigo peletizada; TMT3: 7% paja de

trigo molida y TMT4: 7% paja de trigo peletizada. Para la prueba 2 se

consideraron los mismos tratamientos, con la excepción de que se utilizó grano de

maíz rolado en seco. Resultados de prueba 1: la digestibilidad ruminal de MO

(6%), y N (9.7%), así como la digestibilidad total MO (3.9%) y N (4.2%) fueron

mayores (P ≤ 0.05) en dietas con 7% de paja de trigo. La digestibilidad ruminal de

almidón fue mayor (88.7 vs 84.9%) y el pH ruminal menor (5.44 and 5.76), en

respuesta al peletizado (P = 0.05). Resultados de prueba 2: no se observó efecto

de los tratamientos sobre flujo a duodeno de MO, N, NM y N del alimento

(P>0.10). El incremento de forraje incrementó 46% el flujo de FND a duodeno

(P=0.03), aunque el tipo de procesamiento de forraje no lo afectó (P>0.10). Al

mismo tiempo, el tipo de procesamiento del forraje no afectó el flujo de almidón a

duodeno (P>0.10). No se observó efecto de los tratamientos sobre pH ruminal ni

digestión de MO, FND, almidón, N y Eficiencia Microbial (P>0.10).

Palabras clave : Paja de trigo, Novillos, Procesamiento, Digestión, Metabolismo.

iii

ABSTRACT

The objective of this experiment was to evaluate the influence of wheat straw

inclusion level and processing method and processing method of grain corn on

characteristics of digestion of finishing diets. Two tests of digestive metabolism

were carried out. In each of them were used four steers Holstein (216 kg PV)

enabled cannulas in rumen and duodenum on a design by Latin Square 4 x 4 in

order to assess the effect of treatment on characteristics of digestion and rumen

function. The diet on experiment 1 was base on steam flaked corn. The treatment

were: TMT1: 14% ground wheat straw; TMT2: 14% pelletized wheat straw; TMT3:

7% ground wheat straw and TMT4: 7% pelletized wheat straw. Experiment 2: the

treatments considered were according with experiment 1, with the difference that

in this case we used rolling dry corn grain. Results of experiment 1: Digestibility of

ruminal OM (6%), true ruminal N digestibility (9.7%), total tract OM (3.9%), and

total tract N (4.2%) were greater (P ≤ 0.05) for diets that contained 7% wheat

straw than for those that contained 14%. Ruminal starch digestibility (88.7, and

84.9 ± 0.74%, for pelleted and ground, respectively) was greater (P = 0.04) and

ruminal pH (5.44 and 5.76 ± 0.22, for pelleted and ground, respectively) was lower

(P = 0.05) for diets that contained pelleted straw. Results of experiment 2: There

was no treatment effect on duodenal flow of OM, N, MN and feed N (P>0.10). The

increase in forage level increased 46% the NDF flow to duodenum (P=0.03);

however, the processing of forage did not influenced the NDF flow to duodenum

(P>0.10). The processing of forage did not influenced the starch flow to duodenum

(P>0.10). Ruminal pH or digestion of OM, NDF, Starch, N and Microbial efficiency

were not influenced by dietary treatments (P>0.10).

Key Words : Wheat Straw, Steer, Processing, Digestion, Metabolism.

iv

INTRODUCCIÓN

El incremento de las poblaciones ha creado una competencia entre el

hombre y los animales por el consumo de granos y sus derivados. El empleo de

subproductos agrícolas constituye una alternativa viable que permite responder a

la creciente demanda así como abaratar los costos de producción de los

alimentos de origen animal (Anderson, 1978). La paja de trigo podría utilizarse

como ingrediente en las dietas para bovinos en engorda, aunque a la fecha su

inclusión se ha visto limitada entre otros factores, por la baja disponibilidad de su

contenido energético, por lo que es necesario encontrar las formas mediante las

cuales se logre incrementar la utilización de sus componentes nutrimentales

(Lesoing et al., 1980).

Existe una gran cantidad de residuos agrícolas y subproductos

agroindustriales que pueden ser utilizados para alimentar el ganado, aunque por

su bajo valor nutritivo y sus características fisicoquímicas es necesario

procesarlos y/o adicionarle algún complemento alimenticio, lo que limita su

inclusión en dietas para novillos en finalización (Lesoing et al., 1980). Aunque en

la actualidad los forrajes son incluidos en dietas de engorda principalmente para

reducir la presencia de problemas digestivos y metabólicos (Galyean and Defoor,

2003), el procesamiento de forraje para su utilización en dietas para ganado

bovino ha causado un gran interés en los países desarrollados, como una técnica

de aprovechamiento de los residuos agroindustriales como una posible fuente de

energía (Domínguez, 2002).

Con la finalidad de facilitar la adaptación de los micoorganismos

ruminales a dietas altas en concentrado, las dietas de recibimiento en corrales de

1

2

engorda usualmente consideran un nivel de 35% de forraje en la dieta total

(Owens and Goetsch, 1998; Berry et al., 2004). Este porcentaje se ve reducido

drásticamente hasta un 4.5 a 13.5% (BMS) en dietas de engorda (Vasconcelos

and Galyean 2007). El forraje es incluido en las dietas altas en concentrado con la

finalidad de estimular la masticación, lo cual se asocial a un incremento en la

producción de saliva (Balch, 1958), con lo cual se busca asegurar el efecto buffer

o de amortiguamiento de los ácidos producidos en el rumen. Tanto la

concentración de forraje como su forma física contribuyen a obtener una

adecuada función ruminal (Woodford et al., 1986). Debido a que el consumo de

material seca incrementa a medida que incrementa el nivel de forraje, la eficiencia

de la dieta se ve reducida en respuesta a una reducción de la densidad energética

de la dieta (Bartle et al., 1994). Por lo anterior la utilización de forrajes pobres

tales como la paja de trigo debe ser incluido a niveles mínimos requeridos

principalmente para mantener una adecuada función ruminal.

La paja de trigo podría utilizarse como ingrediente en las dietas para

bovinos en engorda, aunque a la fecha su inclusión se ha visto limitada

principalmente por la baja disponibilidad de su contenido energético, por lo que es

necesario encontrar las formas mediante las cuales se logre incrementar la

utilización de sus componentes nutrimentales (Lesoing et al., 1980). Es

importante el considerar que en animales alimentados con dietas de finalización el

forraje realiza otras actividades tales como el mejorar el consumo de alimento

(Stock et al., 1990) y reducir el riesgo de acidosis ruminal (Owens et al., 1998).

Por sus características físicas la fracción fibrosa de los forrajes poseen

funciones digestivas que exceden su simple valor energético o proteico (C.de

3

Blas,1993). Una de la las más importantes está relacionada con efectos físicos

sobre el tránsito digestivo, característica que puede ser alterada por la

disminución excesiva del tamaño de partícula. Como consecuencia, en algunas

especies animales principalmente rumiantes existen requerimientos mínimos de

fibra, y en muchos casos de fibra larga en la dieta. Por otra parte, la molienda de

los forrajes puede suponer ventajas en determinadas circunstancias (forrajes de

baja calidad) sobre parámetros productivos importantes (capacidad de ingestión).

Por ello en algunos sistemas de alimentación, podría tener sentido controlar el

tamaño de las partículas de forraje para conseguir incrementos de productividad.

El trigo es el principal cultivo agrícola del valle de Mexicali, durante la última

década se han destinado para ello una superficie total que va desde 81,000 a

105, 000 has, abarcando actualmente el 84% de la superficie cultivable

(Secretaría de Fomento Agropecuario, 2010). Por cada tonelada de cereal

producido en campo, se generan aproximadamente 250 kg. de paja, teniendo

como destino final en su gran mayoría la destrucción mediante quemas

controladas esta forma de eliminar el subproducto de la cosecha del grano de

trigo provoca además del empobrecimiento de la calidad del suelo agrícola,

sumado a ello, una elevación en los índices de contaminación ambiental para

ambos Valles (Moncada et al., 2006).

Existe una gran diversidad de factores que afectan tanto la velocidad como

la extensión de la digestibilidad de cada uno de los componentes de la dieta. Dos

de los principales factores son la relación forraje:concentrado en la dieta y el

tamaño de partícula del forraje (Bourquin et al., 1994). Por su parte, Alawa y

4

Owens (1984), observaron que la paja de trigo peletizada incrementó el consumo

de materia seca y matera orgánica en 32 y 20% respectivamente en dietas para

ovinos, en comparación con paja cortada o molida. Además, el cortado o

paletizado incrementó la digestibilidad de la MO en un 15 y 16%,

respectivamente, en comparación con la paja de trigo molida. Al mismo tiempo, la

adición de bajos porcentajes de forraje en dietas altas en concentrado además de

prevenir problemas digestivos, ayuda a hacer más eficiente el consumo de

energía (ENg) en animales alimentados con dietas de engorda (Galyean y Defoor,

2003). Por lo antes expuesto, el objetivo del presente estudio es evaluar el nivel

de inclusión y el tipo de procesamiento de la paja de trigo, sobre la digestión de la

fracción fibra en dietas de finalización para bovinos.

HIPÓTESIS

El combinar los diferentes niveles y tipos de procesamiento de paja de trigo

y procesamiento de gano de maíz, podría resultar en una acción sinérgica que

mejora el valor nutricional de la dieta.

5

OBJETIVO

Evaluar el efecto de nivel y tipo de procesamiento de paja de trigo y

procesamiento de gano de maíz, sobre el valor nutricional de dietas de

finalización ofrecidas a novillos Holstein.

6

REVISIÓN DE LITERATURA Fisiología del rumen y consumo de alimento.

El estómago de rumiantes puede dividirse en cuatro compartimientos; tres

pre-estomacales que no tienen función secretora y un cuarto compartimento

secretor o estómago llamado abomaso o cuajar. Los compartimientos que no

secretan son el retículo, el rumen y el omaso. El rumen actúa como un tanque en

el cual se realiza la fermentación microbiana de la ingesta, mientras que el cuajar

es el sitio de la hidrólisis de proteínas por la pepsina, y es similar a la del

estómago de un animal no-rumiante (Leek, 2004). El retículo permite regurgitación

de alimento para posterior desdoblamiento mecánico o rumia, que es

característico de los rumiantes (McDonald et al., 2002).

La digestión de rumiantes tiene ventajas y desventajas. Los beneficios

incluyen una utilización eficiente de las dietas altamente fibrosas y la capacidad

de desdoblar celulosa y utilizarla como fuente importante de nutrientes. Algunas

de las desventajas son los largos períodos de tiempo necesario para masticar los

alimentos (4 a 10 h al día) y re-masticar en la rumia (hasta 9 h por día), la

necesidad de un suministro regular de alimentos adecuados y la adición de

grandes cantidades de saliva alcalina (Leek, 2004).

Una parte importante de las dietas de rumiantes contiene polisacáridos con

enlaces-β, como la celulosa, que no pueden desdoblarse por enzimas digestivas

mamíferos (McDonald et al., 2002). Para poder desdoblar estos y otros

7

8

componentes de los alimentos, el animal necesita enzimas que sólo se

encuentran en plantas y microbios. Por ello, los rumiantes han desarrollado una

relación simbiótica con un gran número de diferentes microrganismos, en el

retículo-rumen y forman parte de un sistema de fermentación continua con

bacterias anaerobias, protozoos y hongos. El ambiente ruminal debe permanecer

estable para que los microbios no se desarrollen adecuadamente.

El mantenimiento del pH ruminal alrededor de 5.5 a 6.5 desempeña un

papel importante en garantizar la adecuada fermentación y la absorción de

componentes del alimento. La saliva contiene sustancias buffer que minimizan las

fluctuaciones en el pH ruminal. El ganado puede producir de 60 a 160 litros de

saliva al día, la cual diluye el alimento durante la comida y rumia. La salivación no

es una respuesta a las reducciones en el pH ruminal, más bien es un reflejo de

mayor masticación y rumia, la cual es el resultado de una dieta más fibrosa (Leek,

2004). La cantidad de saliva que se producen cada día también se incrementa

con el mayor contenido de MS de los alimentos ingeridos. La ingestión regular de

materiales fibrosos es de particular importancia para garantizar la correcta

digestión y, en cierta medida, los rumiantes presentan un apetito por la fibra. Un

exceso de fibra puede inhibir la ingesta de alimento mientras que una deficiencia

puede causar problema digestivo. El tamaño de la partícula del forraje también es

fundamental para mantener la función ruminal (Beauchemin et al., 1997).

En el contenido ruminal a menudo existen dos fases: una fase líquida

inferior con partículas finas de alimentos suspendidas, y una capa superior que es

más seco y hacia arriba más gruesa de materiales sólidos. Las partículas de

9

alimentos de diferentes tamaños y formas entran en el rumen, y quedan

suspendidas en la fase líquida. Las partículas grandes e irregulares y las de baja

gravedad específica tienden a moverse a la parte superior del rumen donde son

retenidas (McDonald et al., 2002). Esto permite la regurgitación de materiales más

gruesos y para la futura masticación con el objetivo de reducir el tamaño de

partícula.

El consumo de alimento es regulado las características tanto por las del

animal como por las del alimento y así como por las condiciones de alimentación.

El consumo de alimento es influenciado por el estado fisiológico (mantenimiento,

producción, etc.), la raza, el sexo, etc. El consumo de alimento es controlado por

los receptores que se encuentran las viseras del animal, así como por factores

ambientales y sociales. Todos son integrados en el sistema nervioso central.

La capacidad del rumen (llenado del rumen) es el principal factor que

influye sobre el control del consumo de alimento, aunque la capacidad intestinal

puede ajustarse a las demandas de alta energía cuando es consumida una dieta

voluminosos y de baja calidad (Mertens, 1994). El llenado del rumen se ve

afectado por factores tales como el tamaño de partícula del alimento, así como

eficiencia y frecuencia del masticado (Allen, 1996), así como por factores

animales como el peso metabólico, la preñez, y la condición corporal (McDonald

et al., 2002). El animal responde a un aumento en el consumo de alimento

mediante el aumento de la cantidad que se almacena en el rumen y/o la tasa de

pasaje hasta que se ha alcanzado el límite máximo. Para aumentar la

productividad se requiere elevar estos límites, por ejemplo en los forrajes que son

10

lentamente digeridos pueden sustituirse por forrajes que son más rápidamente

digeridos y suplementados con concentrados, o también reduciendo el tamaño del

forraje para movimiento más más rápido de partículas mas pequeñas. Alimentos

voluminosos, como heno y ensilajes llenaran el rumen en mayor medida que por

ejemplo, concentrados incluso después de la masticación (McDonald et al., 2002).

El límite de volumen y de retención puede clasificarse como el factor

limitante más importante en el consumo y la utilización de dietas de forraje (Van

Soest, 1994). El consumo diario se reducirá si el alimento y sus residuos

indigestibles se conservan en el tracto digestivo, lo que sucede después de la

ingestión grande de partículas alimenticias muy fibrosas (Allen, 1996). Para

mantener los niveles de consumo, las partículas deben reducirse a un tamaño lo

suficientemente pequeño como para pasar desde el rumen, que principalmente se

consigue por la masticación (principalmente rumia), aunque también influye la

degradación química y microbiana. Para casi todas las especies de rumiantes, la

dimensión máxima promedio de partículas que pasan el rumen es < 1 mm pero en

ganado el tamaño crítico se considera que alrededor de 3-4 mm. El rumen en sí,

no actúa como tamiz, sino como una cama de filtro formado por una masa de

partículas de alimentos, donde partículas mayores atrapan las pequeñas

(McDonald et al., 2002).

La gravedad específica de los alimentos se incrementa a través de la

Rumia debido a la liberación de los gases atrapados entre los tejidos de la

planta. Las partículas ligeras (menos densas) flotan y por lo tanto es poco

probable que pase desde el rumen (Welch y Hooper, 1988), mientras que

11

partículas más pesadas, con mayor gravedades específica, pueden pasar y

tienen un menor tiempo de retención en el rumen (Teimouri-Yansari et al.,

2004). El procesamiento de los alimentos disminuye el tamaño de partícula y

resulta en un disturbio de la estructura de la pared celular, lo que aumenta la

densidad y la tasa de hidratación de los alimentos. La mayor densidad permitirá

velocidades de paso más rápidas y menos volumen ruminal y por lo tanto un

aumento en el consumo voluntario de materia seca (Van Soest, 1994). La

reducción de tamaño de partícula del ensilaje de cebada redujo el tiempo de

retención ruminal y aumentó la tasa de digestión y pasaje de partículas en

novillos (Soita et al., 2002). En general, la disminución del tamaño de partícula

de fibra en raciones con alto nivel de forraje podría resultar en un aumento en el

consumo de alimento, aunque no siempre se observa este efecto en la

alimentación de bovinos con raciones altas en concentrado.

Efecto de nivel de forraje sobre las características digestivas de dietas de

finalización bovinos

Agregar un bajo porcentaje de forraje a las dietas altas en concentrado

ayuda a prevenir trastornos digestivos y maximiza la ingesta de energía (ENg) por

el ganado de engorda intensiva. De acuerdo con Galyean y Gleghorn (2001) las

dietas de finalizado contienen de 4.5 a 13.5% de forraje (base MS) (promedio de

8.89%), siendo las fuentes más comunes el ensilaje de maíz y heno de alfalfa.

Ambos, el nivel y fuente de forraje influyen en el consumo de MS y con ello la

ingesta de ENg (Defoor et al., 2002), la cual al final es la que afecta al rendimiento

12

productivo y las características de la canal del ganado en engorda intensiva; sin

embargo, las razones de los efectos del forraje en el consumo de alimento no se

comprenden plenamente.

Las características físicas y químicas de los forrajes, tales como la

densidad del alimento y las concentraciones de fibra (por ejemplo, NDF) y otros

nutrientes probablemente están involucrados (Defoor et al., 2002), y de igual

forma, los efectos del forraje sobre el consumo de MS también parecen estar

asociados con diferencias en la fermentación y cinética ruminal de la digesta. No

obstante, las representaciones específicas por la cuales estas características del

forraje afectan al consumo de MS no han sido suficientemente cuantificadas para

predecir las diferencias en consumo de MS entre fuentes y niveles de forrajes que

se producen en la práctica. Esto se debe a la complejidad que tiene la

fermentación ruminal ya que son múltiples factores involucrados y que interactúan

entre si, de tal manera que no solo es el nivel y la fuente de forraje en las dietas

de finalizado son los que influyen sobre las características digestivas del ganado.

Otros factores que intervienen son: el procesamiento de forraje (molido,

peletizado, picado); el procesamiento del grano (hojueleado al vapor, quebrado,

molido, entero); uso de aditivos (alcalinizantes, ionóforos, enzimas); niveles de

otros ingredientes de la ración (lípidos, melaza, granos de destilería).

Calderon-Cortes y Zinn (1996) estudiaron las características digestivas de

dietas de finalizado con 8 y 16% de forraje (heno de sudan). Encontraron que

reducir el nivel de forraje de 16 a 8% no afectó la digestibilidad ruminal de MO,

ADF, N del alimento y almidón o la eficiencia microbiana. Asimismo, en estudios

13

previos (Cole et al., 1976; Zinn, 1986; Zinn et al., 1994) han mostrado muy poco

efecto de nivel de forraje (7 a 20%) sobre la digestión ruminal de MO, ADF,

almidón y N. En el estudio de Zinn (1986) usando 10, 15 y 20% de alfalfa en

dietas de finalizado observaron un incremento lineal en la eficiencia microbiana y

eficiencia del nitrógeno ruminal. La diferencia pueden deberse mas a la fuente

que al nivel de forraje; en el estudio de Calderon-Cortes y Zinn (1996) se uso

heno de sudan y Zinn (1986) uso heno de alfalfa. En el estudio de May (2011) no

se observo diferencia en la digestibilidad in situ de la materia seca en raciones

con 7.5, 10 y 12.5% de heno de alfalfa en dietas de finalizado con granos de

destilería húmedos. En este rango de nivel de heno de alfalfa en dietas de

finalizado con granos de destilería húmedos hay poco efecto en la digestión

ruminal de nutrientes. En forma consistente, Crawford et al. (2008) en dietas de

finalizado basadas en maíz hojueleado al vapor con niveles de forraje

(equivalente de ensilaje de maíz) de 3.8, 7.6 y 11.4%. No observaron efecto del

nivel de forraje sobre la digestión ruminal de MO, almidón, NDF, nitrógeno del

alimento o eficiencia microbial

Calderon-Cortes y Zinn (1996) encontraron que la digestibilidad del tracto

total de ADF y almidón no se afectó por el nivel de forraje. Sin embargo, reducir el

nivel de forraje aumentó el valor ED de la dieta y la digestibilidad aparente del N.

Aunque en otros ensayos en dietas basadas en maíz hojueleado al vapor (Zinn,

1986; Zinn et al., 1994) el aumento en el nivel de forraje de 10 a 20% no afectó

digestibilidad aparente N (aunque estos trabajos fueron con heno de alfalfa en

forma parcial o total). Aunque en la investigación de Zinn (1986) se observó una

disminución lineal en la digestibilidad en tubo digestivo total de MO así como en la

14

ED ocasionada con el incremento de forraje en la dieta de 10, 15 y 20% en forma

de heno de alfalfa. En forma consistente, Crawford et al. (2008) no observaron

efecto sobre la digestibilidad de N en tubo digestivo total con disminución lineal en

la digestibilidad de almidón y MO en dietas de finalizado con 3.8, 7.6 y 11.4% de

forraje.

Los resultados de Calderon-Cortes and Zinn (1996) son consistentes con

Zinn et al. (1994), en los cuales al aumentar el nivel de forraje se aumenta (P

<.10) el pH ruminal. En los resultados de Calderon-Cortes and Zinn (1996) no

hubo efectos de tratamiento (P >.10) en la proporción molar de acetato y

propionato en rumen. Sin embargo, el butirato disminuyó con mayor nivel de

forraje. En otros ensayos con dietas similares (Zinn, 1986; Zinn et al., 1994), el

aumento el nivel de forraje de 10 a 20% aumento las proporciones ruminales

molares de acetato y la producción estimada de metano, pero no afectó a

proporciones molares de butirato. Sin embargo, en el rango de 10 a 15% forraje,

la diferencia en la concentración molar de AGV en rumen son pequeñas

(Calderon-Cortes y Zinn, 1996; Zinn, 1986). Por su parte, Crawford et al. (2008)

en raciones de finalizado con 3.8, 7.6 y 11.4% de forraje observaron que el

incremento en forraje aumento el pH ruminal y la concentración molar de acetato,

y fue sin efecto sobre la concentración total de AGV o concentración molar de

propionato, butirato, valerato, isobutirato, isovalerato o amoniaco ruminal. Un poco

efecto sobre la fermentación ruminal también es reportado por May et al. (2011)

en dietas de finalizado con 7.5, 10 y 12.5% de heno de alfalfa con granos de

destilería húmedos. Estos autores no observaron efecto del nivel de forraje sobre

la producción total o concentración molar de AGV.

15

En dietas con grano entero, los resultados pueden ser diferentes, en este sentido,

Ledoux et al. (1985) evaluaron el efecto de niveles de forraje en dietas con alto

nivel de concentrado para bovinos. Las dietas se basaron en grano de maíz

entero y en la prueba de metabolismo usaron heno de pasto festuca picado a 2.5

cm de tamaño de particula, y usado en niveles de 4, 8, 16 y 24% en la ración. El

incremento en el nivel de festuca incremento la tasa de paso en rumen para

líquidos y solidos y redujo en forma lineal las digestibilidades en tracto digestivo

total de materia seca y almidón mientras que la digestibilidad de ADF se

incremento linealmente. No se observó efecto de nivel de forraje sobre el pH

ruminal, posiblemente debido a que el grano no se hidrolizó lo suficiente como

para reducir el pH ruminal.

Efecto de tamaño de partícula y del picado del forr aje sobre parámetros

digestivos en animales alimentados con dietas de fi nalización

Shain et al (1999) evaluaron el efecto de la fuente (heno de alfalfa y paja de

trigo) y tamaño de partícula (0.95, 2.54 y 7.6 y 12.7 cm) en dietas de finalizado

con grano de maíz rolado. Aunque se observó mejor producción en la engorda en

las dietas con alfalfa, pero no se observó efecto del tamaño de partícula de alfalfa

(0.95 vs 7.6 cm) en el comportamiento en engorda. En la prueba de digestión y

metabolismo compararon los dos forraje a tamaño de partícula de 2.54 y 12.7 cm.

El tratamiento no afecto la tasa de paso de líquido en rumen, de maíz o de forraje

en la dieta. El incremento en el tamaño de partícula incrementó el consumo de

MS y el pH ruminal. La producción total de AGV no se afecto por el tamaño de

partícula para cada uno de los forrajes y fue mayor en alfalfa que en paja de trigo.

16

La concentración molar de los AGV es afectada por el tamaño de partícula, de tal

forma que la relación acetato:propionato se incrementa con la reducción del

tamaño de partícula, debido a la mayor producción de acetato y menos propionato

en las raciones con 2.54 cm contra 12.7 cm de tamaño de partícula del forraje. Es

importante observar que el tamaño de partícula estudiado tiene un rango muy

grande (de 2.54 a 12.7 cm), por lo que en rangos mas cercanos podría haber

menos efecto del tamaño de partícula. En este sentido, White et al. (1971)

estudiaron dos niveles de paja de arroz (5 y 20%) y dos tamaños de partícula

(1.27 y 3.81 cm) y reportan que el tamaño de la criba de molido no afecto la

producción en la engorda de novillos. En general reportan un mínimo efecto del

tamaño de partícula en el pH ruminal o en las concentraciones totales de AGV, en

las concentraciones molares de acetato, propionato o butrirato en rumen.

En relación con el picado de forraje, Calderon-Cortes y Zinn (1996)

estudiaron el efecto del molido (pasa en cedazo de 2.5 cm) y picado grueso

(cedazo de 7.6 cm) del heno de sudan en dietas de finalizado basadas en maíz

hojueleado al vapor sobre la función digestiva de bovinos. Encontraron que al

aumentar el grueso del molido se incremento la digestibilidad de tracto total de

MO (2.3%), ADF (24,4%); N (3.8%), y EM (3,7%). Al aumentar el grueso del

molido no influyó en pH ruminal o proporciones molares de AGV en rumen.

Concluyen que aumentar el grosor de molido de sudangrass puede no mejorar el

rendimiento de novillos de engorde intensivo cuando el forraje es alimentado en 8

o 16% de la dieta en BS. En forma consistente, Loya-Olguin et al. (2008) al

evaluar el efecto de método de empacado de heno alfalfa (molido o picado) y el

nivel (8 y 14%) de forraje en dietas de finalizado para bovinos sobre la producción

17

en engorda y características digestivas. En el empacado el heno de alfalfa se

molió usando un cedazo de 5.08 cm, y en el picado la alfalfa se paso por el molino

sin cedazo (tamaño de partícula aproximado fue de 7.6 cm). En la prueba

digestiva se observó que el picado o molido del forraje no produjo efecto sobre el

consumo de MS, MO, PC y NDF, o la digestibilidad en tubo digestivo total de MS,

MO, PC y NDF. El volumen y el recambio ruminal fueron mayores en el picado

que en el molido de la alfalfa, pero la tasa de paso de fluidos y partículas fueron

mayores en la alfalfa molida que en la picada. No se observó efecto de molido o

picado sobre el pH o la concentración total de AGV o la concentración molar de

acetato, propionato o butirato en rumen. En forma consistente, Calderon-Cortes y

Zinn (1996) en heno de sudan y Loya-Olguin et al. (2008) en heno de alfalfa no

muestran efecto del tamaño de partícula del forraje en la producción de bovino en

dietas altas en concentrado.

Efecto de peletizado en forrajes sobre las caracter ísticas digestivas de

dietas de finalización bovinos

Entre las técnicas de procesamiento que han mejorado el valor nutritivo de

los forrajes de baja calidad nutricional (esquilmos, pajas o tazoles) se incluyen el

tratamiento químico (alcalino con compuestos como el hidróxido de sodio o

amonio); el tratamiento con vapor; el tratamiento biológico con microrganismos

como bacterias y hongos; el tratamiento como la maceración; y el pelletizado del

forraje.

18

En la producción intensiva de ganado de carne alimentado con en corral

con raciones con raciones con alta densidad calórica se busca el mayor consumo

de alimento. En este sentido, el pelletizado aumenta la densidad de las partículas,

lo que produce una mayor tasa de recambio ruminal, y con resultado neto de

mayor consumo de materia seca cuando solo se alimenta con forrajes (Moore,

1964; Coleman et al., 1978; Mertens y Ely, 1979; Zinn, 1987). En raciones de

engorda de ganado con alta proporción de concentrado se ha encontrado que el

pelletizado de paja de arroz aumenta su valor de NEm y puede ser equivalente a

la de heno de alfalfa (5,82 MJ/kg frente a 5,78 MJ/kg, respectivamente; Zinn

(1987). El incremento en la EM de la paja de arroz pelletizada contra el molida se

debe a mayor digestibilidad de nutrientes en dietas de engorda con paja de arroz

pelletizada y estas dietas también observan menor consumo de materia seca.

Sin embargo, las mejoras en características nutritivas forraje mediante el

pelletizado debido a la mayor densidad del forraje, también tiene un efecto

negativo cuando se incluye en las raciones con altos niveles de concentrado en la

engorda del ganado ya que reduce su función como forraje, es decir la parte de la

pared celular (NDF) que estimula la masticación, regurgitación y rumia, y así

decrece producción de saliva y búfer ruminal; a esta fracción del forraje se le

llama fracción fisiológicamente efectiva (eNDF).

El forraje pelletizado en dietas de finalizado para ganado de carne

incrementa la digestibilidad ruminal y total de los nutrientes de fácil digestión. En

este sentido Ware y Zinn (2005) aunque no reportan diferencia entre dietas con

paja de arroz molida y pelletizada en la digestión ruminal de MO, N del alimento y

19

FDN (el principal componente de los forrajes), sin embargo, en forma consistente

con Zinn (1987), and Ware et al (2002), encontraron que la digestión ruminal del

almidón fue mayor para las dietas con forraje pelletizado frente a paja de arroz

molida. En adición, Ware y Zinn (2005) también reportan que la digestión de

almidón tracto total fue mayor para dietas complementadas de paja de arroz

pellets que para paja arroz molida, debido en gran parte a una mayor digestión

ruminal del almidón.

En dietas altas en concentrado (con menos de 20% de NDF) la eficiencia

microbiana (g N microbiana /kg MO fermentada) disminuye un 2,2% por cada

unidad de porcentaje de disminución del NDF del forraje (eNDF). En dietas de

finalizado Ware y Zinn (2005) reportaron menor eficiencia microbiana en rumen en

dietas con paja de arroz peletizada en comparación con paja de arroz molida

como consecuencia de la disminución de la función como forraje (eNDF) en la

paja peletizada.

El peletizado de los forrajes cuando son suplementados en dietas de

finalizado también producen cambios en el total, así como en la concentración

molar de los AGV en rumen. En este tema, Ware y Zinn (2005) reportan que la

paja de arroz pelletizada aumenta el total AGV en rumen y la concentración de

propionato, pero disminuye el pH ruminal, la proporción molar de

acetato:propionato así como la producción de metano. La reducción en la pérdida

de energía de metano debido a peletizado de paja de arroz equivale a un

aumento en el valor de EM de la dieta completa. White et al. (1971) también

20

reportaron que la paja de arroz peletizada en raciones de finalización aumentaba

el total de AGV y el propionato con una disminución del pH ruminal.

Forrajes son fuentes de energía alimentaria normalmente más costosas

que otros alimentos con alto contenido calórico como los granos o las grasas. Por

lo que los forrajes se incluyen en las dietas de finalizado debido a su función

como fibra, es decir para ayudar a mantener el pH ruminal mediante el aumento

de la producción de saliva y rumia. El peletizado del forraje reduce su función

como fibra. Se reporta menor tiempo de rumia en raciones de finalizado con paja

de arroz peletizada en comparación con molida, y atribuyen que las

características como forraje de la paja de arroz se destruyen cuando el forraje en

procesado (White et al., 1971). De acuerdo con esto, Mertens (1997) observó que

pelletizado de alfalfa reduce la masticación total en un 50% en comparación con

el heno picado tosco. Pitt et al (1996) observó que el porcentaje de eNDF

representa 52% de la variación en el pH ruminal. Basado en la ecuación de Pitt et

al (1996) (pH = 5.46 + 0.070 × eNDF), el valor del pH ruminal previstos para las

dietas con paja de arroz en pellets y molida es: 5.79 y 5.67, respectivamente.

Mertens (1993) observó que los cambios en el tamaño de partícula inicial y

densidad debido al procesamiento de forraje pueden ser uno de los factores más

importantes que afectan a la tasa de pasaje ruminal. Hay indicación de que el

pelletizado del forraje en dietas de finalizado aumenta el pasaje ruminal del

alimento (Ware and Zinn, 2005). Se ha encontrado que el incremento en

propionato causa una disminución en el volumen ruminal (Hodgson y Thomas,

1972; Harrison et al., 1975) por lo que el peletizado de los forrajes puede causar

21

una disminución la tasa de dilución ruminal, aumentando la velocidad de paso. Se

ha relacionado una disminución en la digestibilidad ruminal y total de las

fracciones de la pared celular con el aumento en la velocidad de paso ocasionada

por el peletizado de los forrajes. En este sentido, Yuangklang et al. (2005) en

raciones de ganado de carne utilizando forraje de puntas de caña picadas o

peletizadas encontraron que las digestibilidades de NDF y ADF disminuían con el

peletizado del forraje, explicando que esto posiblemente se debió al incremento

en la velocidad de paso y tiempo de retención en rumen, lo cual a su vez se

relaciono con menos digestión por los microorganismos en rumen. Ware y Zinn

(2005) reportaron una disminución numérica (no estadística) en la digestión de

NDF en rumen (26%) y total (11%) en comparación de raciones de finalizado con

paja de arroz peletizada y molida. Además de lo anterior, otro factor que puede

contribuir a la reducción de la digestibilidad ruminal de la pared celular es la

reducción en pH ruminal, lo cual causa menor proliferación de microorganismos

que degradan la fibra en el rumen. Como se discutió anteriormente el peletizado

del forraje ocasiona disminución del pH ruminal.

LITERATURA CITADA

Alawa, J. P. and E. Owens. 1984. The effect of milling and sodium hydroxide

treatments on intake and digestibility of wheat straw by sheep. Animal Feed

Sciences and Technology. 11:149-157.

Allen, M. S. 1996. Physical constrains on voluntary intake of forages by ruminants.

J. Anim. Sci. 74:3063-3075.

Anderson, D. 1978. Use of cereal residues in beef cattle production systems. J.

Anim. Sci. 46:849-861.

Balch, C.C., 1958. Observations on the act of eating in cattle. Br. J. Nutr. 12:330-

3345.

Bartle, S.J., Preston, R.L., Miller, M.F., 1994. Dietary energy source and density:

Effects of roughage source, roughage equivalent, tallow level, and steer

type on feedlot performance and carcass characteristics. J. Anim. Sci.

72:1943-1953.

Beauchemin, K. A., Rode, L. M. & Eliason, M. V. 1997. Chewing activities and milk

production of dairy cows fed alfalfa hay, silage, or dried cubes of hay or

silage. J. Dairy Sci. 80:324-333.

Berry, B.A., Krehbiel, C.R., Confer A.W., Gill, D.R., Smith R.A., Montelongo, M.,

2004. Effects of dietary energy and starch concentrations for newly

received feedlot calves: I. Growth performance and health. J. Anim. Sci.

82:837-844.

Bourquin D. L. and C. G. Fahey. 1994. Ruminal digestion and glycosyl linkage

patterns of cell wall components from leaf and stem fractions of alfalfa,

orchardgrass, and wheat straw. J. Anim. Sci. 72:1362-1374.

22

23

C. de Blas B. y P. García. 1993-.-Departamento de Producción Animal.

Universidad Politécnica de Madrid.

Calderon-Cortes, J.F. and R.A. Zinn. 1996. Influence of dietary forage level and

forage coarseness of grind on growth performance and digestive function in

feedlot steers. J. Anim. Sci. 74:2310-2316.

Cole, N. A., R. R. Johnson, and F. N. Owens. 1976. Influence of roughage level on

the site and extent of digestion of whole shelled corn by beef steers. J.

Anim. Sci. 43:483.

Coleman, S.W., Neri-Flores, O., Allen, R.J., Moore, J.E., 1978. Effect of pelleting

and of forage maturity on quality of two sub-tropical forage grasses. J.

Anim. Sci. 46, 1103–1112.

Crawford, G.I., C.D. Keeler, J.J. Wagner, C.R. Krehbiel, G.E. Erickson, M.B.

Crombie and G.A. Nunnery. 2008. Effects of calcium magnesium carbonate

and roughage level on feedlot performance, ruminal metabolism, and site

and extent of digestion in steers fed high-grain diets. J. Anim. Sci. 86:2998-

3013.

Defoor, P. J., M. L. Galyean, G. B. Salyer, G. A. Nunnery, and C. H. Parsons.

2002. Effects of roughage source and concentration on intake and

performance by finishing heifers. J. Anim. Sci. 80:1395–1404.

Domínguez, J., M. González, G. Muñoz. 2002. Agrociencia 36:

Galyean, M. L., and J. F. Gleghorn. 2001. Summary of the 2000 Texas Tech

University Consulting Nutritionist Survey. Burnett Center Internet Prog. Rep.

No. 12, Texas Tech Univ. Available:

24

http://www.asft.ttu.edu/burnett_center/progress_reports/bc12.pdf. Accessed, Dec

18, 2011.

Galyean, M. L. and P. J. Defoor. 2003. effects of roughage source and level on

intake feedlot cattle. J. Anim. Sci. 81:E8-16.

Harrison, D.G., Beever, D.E., Thompson, J.J., Osbourn, D.F., 1975. Manipulation

of rumen fermentation in sheep by increasing the rate of flow of water from

the rumen. J. Agric. Sci., Camb. 85, 93–101.

Hodgson, J.C., Thomas, P.C., 1972. The chemical composition and dilution rate of

rumen fluid in sheep receiving a diet of barley, hay and flaked maize. In:

Proceedings of the Nutrition Society, vol. 31, p. 57 A.

Ledoux, D. R., J. E. Williams, T. E. Stroud, G. B. Garner and J. A. Paterson. 1985.

Influence of forage level on passage rate, digestibility and performance of

cattle. J. Anim. Sci. 61:1559-1566.

Leek, B. F. 2004. Digestion in the ruminant stomach. In: Reece, W. O. (ed.). 2004.

Dukes’physiology of domestic animals. 12th ed. Cornell University Press,

New York.

Lesoing, G.,I. Rush, T. Klopfenstein, and T. Ward. 1980. Wheat straw in growing

cattle diets. J. Anim. Sci. 51: 257-262.

Loya-Olguin, F., L. Avendaño-Reyes, A. M. Encinias, D. A. Walker, N. A. Elam and

S. A. Soto-Navarro. 2008. Influence of slice baling on feeding value of

alfalfa hay in receiving and finishing diets for feedlot cattle. J. Anim. Sci.

86:2749-2755.

May, M.L., Quinn, M.J., DiLorenzo, N., Smith, D.R., Galyean, M.L., 2011. Effects

of roughage concentration in steam-flaked corn-based diets containing wet

25

distillers grains with solubles on feedlot cattle performance, carcass

characteristics, and in vitro fermentation. J. Anim. Sci. 89, 549-559.

McDonald, P., Edwards, R. A., Greenhalgh, J. D. F. & Morgan, C. A. 2002. Animal

nutrition. 6th ed. Pearson Educational Limited, Essex.

Mertens, D.R., 1993. Forage cell wall Structure and digestibility. American Society

of Agronomy, Inc., Crop Science Society of America, Inc., Soil Science

Society of America, Inc., Madison, WI, pp. 554–567.

Mertens, D. R. 1994. Regulation of forage intake. In: Fahey, G. C. Jr., Collins, M,

Mertens, D. R. & Moser, L. E. (ed.) Forage Quality, Evaluation, and

Utilization. American Society of Agronomy, Crop Science Society of

America, Soil Science Society of America, Madison, WI.

Mertens, D.R., 1997. Creating a system for meeting the fiber requirements of dairy

cows. J. Dairy Sci. 80, 1463-1481.

Mertens, D.R., Ely, L.O., 1979. A dynamic model of fiber digestion and passage in

the ruminant for evaluating forage quality. J. Anim. Sci. 49, 1085-1095.

Moore, L.A., 1964. Symposium sum on forage utilization: nutritive value of forage

as affected by physical form. Part I. General principles involved with

ruminants and effect of feeding pelleted or wafered forage to dairy cattle. J.

Anim. Sci. 23, 230–238.

N.R.C. 1996. Nutrient requirements of beef cattle (7th Rev. Ed). National Academy of

Press. Washington D.C.

Owens F. N., D. S. Secrist, W. J. Hill and D. R. Gill. 1998. Acidosis in cattle: a

review. J. Anim. Sci. 76:275-286.

26

Pitt, R.E., Van Kessel, J.S., Fox, D.G., Pell, A.N., Barry, M.C., Van Soest P.J.,

1996. Prediction of ruminal volatile fatty acids and pH within the net

carbohydrate and protein system. J. Anim. Sci. 74, 226-244.

Shain, D. H., Stock, R. A., Klopfenstein, T. J. & Herold, D. W. 1999. The effect of

forage source and particle size on finishing yearling steer performance and

ruminal metabolism. J. Anim. Sci. 77:1082-1092.

Soita, H. W., Christensen, D. A., McKinnon, J. J. & Mustafa, A. F. 2002. Effects of

barley silage of different theoretical cut length on digestion kinetics in

ruminants. Can. J. Anim. Sci. 82:207-213.

Secretaría de Fomento Agropecuario, SEFOA. Gobierno del Estado de Baja

California, México. 2010.

Stock, R. A., M. H. Sindt, J. C. Parrot, and F. K. Goedeken. 1990. Effects of grain

type, roughage level and monensin level on finishing cattle performance. J.

Anim. Sci. 68:3441-3455.

Teimouri-Yansari, A., Valizadeh, R., Naserian, A., Christensen, D. A., Yu, P. &

Eftekhari Shahroodi, F. 2004. Effects of alfalfa particle size and specific

gravity on chewing activity, digestibility, and performance of Holstein dairy

cows. J. Dairy Sci. 87:3912-3924.

Van Soest, P. J. & Robertson, J. B. 1994. Systems of analysis for evaluating

fibrous feeds. In: Standardization of Analytical Methodology in Feeds

(Pigden, W. J., Balch, C. C. & Graham, M., eds.), pp. 49-60. International

Research Development Center, Ottawa, Canada.

27

Vasconcelos, J. T., Galyean, M. L., 2007. Nutritional recommendations of feedlot

consulting nutritionists: The 2007 Texas Tech University survey. J. Anim.

Sci. 85:2772-2781.

Ware, R.A., Zinn, R.A., 2005. Effect of palletizing on the feeding value of rice straw

in steam-flaked corn growing-finishing diets for feedlot cattle. Anim. Feed

Sci. and Tech. 124, 631-642.

Ware, R.A., Alvarez, E.G., Machado, M., Montano, M.F., Rodríguez, S., Zinn,

R.A., 2002. Influence of palletizing on the feeding value of rice straw in

growing-finishing diets. Proc. West. Sec. Am. Soc. Anim. Sci. 53, 637-641.

Welch, J. G. & Hooper, A. P. 1988. Ingestion of feed and water. In: Church, D. C.

(ed.) The ruminant animal. Digestive physiology and nutrition. 2nd ed.

Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.

White, T.W., Reynolds, W.L., Hembry, F.G., 1971. Level and form of rice straw in

steer rations. J. Anim. Sci. 33, 1365–1370.

Woodford, J. A., Jorgensen, N. A., Barrington G. P., 1986. Impact of dietary fiber

and physical form on performance of lactating dairy cows. J. Dairy Sci.

69:1035-1047.

Yuangklang, C., Wanapat, M., Wachirapakorn, C., 2005. Effects of pelleted

sugarcane tops on voluntary feed intake, digestibility and rumen

fermentation in beef cattle. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 18, 22-26.

Zinn, R. A. 1986. Influence of forage level on response of feedlot steers to

salinomycin supplementation. J. Anim. Sci. 63:2005.

Zinn, R.A., 1987. Comparative feeding value of alfalfa hay, sudangrass hay,

bedding straw and pelletized bedding straw in finishing diets for feedlot

cattle. California Cattle Feeders Day Report, pp. 63–71.

28

Zinn, R. A., A. Plascencia, and R. Barajas. 1994. Interaction of forage level and

monensin in diets for feedlot cattle on growth performance and digestive

function. J. Anim. Sci. 72:2209.

EXPERIMENTO I

Effect of wheat straw level and processing method o n site and extent of

digestion by cattle consuming finishing feedlot die ts

Manriquez, O. Ma., M. F. Montano a*, J. F. Calderona, J. A. Valdeza, J. O. Chirinoa,

V. M. Gonzaleza, E. G. Alvareza, J. Salinas-Chavirab, G. D. Mendozac and S. Sotod

aInstituto de Investigaciones en Ciencias Veterinarias, Universidad Autonoma de

Baja California, km 4.5 Carretera Mexicali-San Felipe, CP 21386, Mexicali, Baja

California, Mexico.

bFacultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autonoma de

Tamaulipas. Apartado Postal 263. Carretera Victoria–Mante, km 5.5, Cd. Victoria,

Tamaulipas, C.P. 87000, México.

cUniversidad Autonoma Metropolitana-Xochimilco. Departamento de Produccion

Agricola y Animal, Calzada del Hueso 1100, Colonia Villa Quietud, Delegacion

Coyoacan, CP 04960, Mexico, DF.

dDepartment of Animal and Range Sciences, MSC 3-I. New Mexico State

University. Las Cruces, NM 88003-8003.

* Corresponding autor: [email protected]

29

Abstract: Four Holstein steers (216 kg BW), fitted with ruminal and duodenal

cannulas, were used to evaluate wheat straw inclusion level (7 and 14%; DM

basis) and roughage processing method (ground vs pellet) on characteristics of

digestion of steam-flaked corn finishing diets. The experimental design was a 4 x 4

Latin square with a 2 × 2 factorial arrangement of treatments. Wheat straw was

ground in a tub grinder with a 3.81-cm screen, while the pellet dimensions were 2

cm long × 0.5 cm diameter. An interaction was detected between straw level and

processing method for DM intake (P < 0.01); at 14% straw, processing method did

not affect (P = 0.83) intake whereas with 7%, intake was lower (2.3%, P < 0.01) for

pellet than for ground. Digestibility of ruminal OM (6%), true ruminal N digestibility

(9.7%), total tract OM (3.9%), and total tract N (4.2%) were greater (P ≤ 0.05) for

diets that contained 7% wheat straw than for those that contained 14%. Ruminal

starch digestibility (88.7, and 84.9 ± 0.74%, for pelleted and ground, respectively)

was greater (P = 0.04) and ruminal pH (5.44 and 5.76 ± 0.22, for pelleted and

ground, respectively) was lower (P = 0.05) for diets that contained pelleted straw

than for those that contained ground straw. Steers fed 7% wheat straw had greater

OM and N digestibility. However, greater ruminal starch digestibility and lower pH

of steers consuming pelleted wheat straw might be responsible for the lower DM

intake observed for steers consuming pelleted wheat straw at 7%. Wheat straw is

a viable roughage source for feedlot diets. However, when included at low levels,

the pelleted form does not elicit the optimum rumen function stimulation.

Key words : Digestion, feedlot cattle, processing, wheat straw

30

1. Introduction

Wheat is the principal crop of the Mexicali Valley. After the grain is harvested,

much of the straw is left in the field. The relatively low available energy value of

wheat straw has restricted its use in cattle diets or as a roughage source for

finishing cattle (Lesoing et al., 1980). Roughages are included in feedlot diets to

reduce digestive and metabolic problems (Galyean and Defoor, 2003). Feedlot

receiving diets typically include approximately 35% roughage to allow adaptation

of ruminal bacteria to concentrate diets (Owens and Goetsch, 1988; Berry et al.,

2004). Most finishing diets generally contain 4.5 to 13.5% (DM basis) roughage

(Vasconcelos and Galyean 2007). Roughage is added to high-concentrate diets to

stimulate chewing which is associated with increased saliva output (Balch, 1958),

and plays a role in buffering acids produced during rumination. Both roughage

concentration and physical form contribute to normal rumen function (Woodford et

al., 1986). Dry matter intake increases with increasing roughage level but gain

efficiency decreases because energy density of diets decreases with increasing

roughage level (Bartle et al., 1994). Therefore, wheat straw needs to be included

at a minimum level required for appropriate rumen function stimulation. Different

methods of processing wheat straw might allow decreasing its inclusion in the diet

without negatively influencing the characteristics of digestion. The objectives of

this experiment were to evaluate the influence of wheat straw inclusion level and

processing method on characteristics of digestion of steam-flaked corn finishing

diets.

31

2. Materials and Methods

Four Holstein steers (216 kg) fitted with ruminal and duodenal cannulas were used

in a 4 × 4 Latin square design. Treatments were arranged in a 2 x 2 factorial.

Factors were inclusion level (7 and 14%, DM basis) and processing method

(ground or pelleted). Wheat

straw was ground in a tub grinder with a 3.81-cm screen, while the pellet

dimensions were 2 cm long × 0.5 cm diameter.

Steers were maintained in individual pens (3.9 m2) with individual feeders and ad

libitum access to water. Diets were fed at 0800 and 2000 and contained 0.35%

chromic oxide as a digesta marker. The experiment consisted of four 14-d periods.

Experimental periods lasted 14 d, with 10 d for adaptation to the diets and 4 d for

collection. During the collection, duodenal and fecal samples were taken from

each steer, twice daily over a period of 4 successive days as follow: d 1, 0750 and

1350; d 2, 0900 and 1500; d 3, 1050 and 1650 and d 4, 1200 and 1800. Individual

samples consisted of approximately 500 mL duodenal chyme and 200 g (wet

basis) fecal material. Samples from each steer and within each collection period

were composited for analysis. During the final day of each collection period,

ruminal samples were obtained from each steer at approximately 4 h after feeding

for ruminal pH. Upon completion of the experiment, ruminal fluid was obtained

from all steers and composited for isolation of ruminal bacteria via differential

centrifugation (Zinn and Owens, 1986). Samples were subjected to all or part of

the following analysis: DM (oven drying at 105° C u ntil no further weight loss); ash,

Kjeldahl N (AOAC, 1997); purines (Zinn and Owens, 1986); chromic oxide (Hill

and Anderson, 1958); starch (Zinn, 1990); NDF (Robertson and Van Soest (1991).

Microbial OM (MOM) and N (MN) leaving the abomasum were calculated using

32

33

purines as a microbial marker (Zinn and Owens, 1986). Organic matter fermented

in the rumen (OMF) was considered equal to OM intake minus the difference

between the amount of total OM reaching the

duodenum and MOM reaching the duodenum. Feed N escape to the small

intestine was

considered equal to total N leaving the abomasum minus ammonia-N and MN

and, thus, included any endogenous contribution.

The Mixed procedures of SAS were used for all computations (SAS Inst. Inc.,

Cary, NC). Data were analyzed as a Latin Square design. The model included

roughage level, processing method, level × method, and period as fixed effects,

and steer as random effect. If significant (P < 0.05) F-statistics were detected,

means were separated using the method of least significant difference.

3. Results and Discussion

There was no processing forage effects for ruminal digestion of OM, NDF, feed N

and microbial efficiency (P>0.10) or flow to duodenum of OM, NDF, N, and

microbial nitrogen (P>0.15). Ruminal starch digestibility was greater (P = 0.04) for

diets that contained pelleted straw than those that contained ground straw.

Consistently, duodenal flow of starch tended to be lower (P=0.08) in pelleted-straw

diets than those with ground wheat straw. In agreement, Ware and Zinn (2005) in

feedlot diets with pelleted or ground rice straw reported greater ruminal starch

digestion for pelleted than ground straw diet.

In current study, ruminal pH was lower (P = 0.01) for pelleted than ground forage

diets. The lower ruminal pH for pelleted results from greater ruminal starch

digestibility for pelleted than for ground-straw diet. Ware and Zinn (2005) found

34

that pelletized rice straw as sole forage source, decreased ruminal pH (9%), with

increase in ruminal total VFA (24%) and propionate (47%). They observed a

relation with the ruminal pH decrease and the increase in ruminal propionate. In

addition, lower ruminal pH for pelleted forages is attributed to reduction chewing

and rumination time. Mertens (1997) observed that pelletizing alfalfa reduced total

chewing activity by 50% compared with that of coarsely

chopped hay; also, de Vega et al. (2000) reported diminution in eating and

ruminating time for pelleted than chopped hay. For present study, the reduction in

eating and ruminating for pelleted straw diets may provoke reduction in saliva

production, with reduction in ruminal pH.

For present experiment, diets containing pelleted straw had higher (P=0.02) flow to

duodenum of feed N than diets with ground straw. Thomson and Cammell (1979)

found an increase on apparent absorption of methionine on intestine of lambs fed

pelleted lucerne hay. They attributed this effect to an increase in rate of passage

of particulate matter from rumen. Faster rate of digesta passage in pelleted hay

also is reported by de Vega et al. (2000).

There was no forage level effects on ruminal pH, ruminal digestion of NDF, starch

and microbial efficiency (P>0.20) or flow to duodenum of NDF, starch, N and

microbial nitrogen (P>0.20). In agreement with present study, several reports did

not find effect of forage level on rumunal digestion of starch (Zinn, 1986; Zinn et

al., 1994 Calderon-Cortes and Zinn, 1996; Zinn and Plascencia, 1996; Zinn et al.,

2000). In different results, Cole et al. (1976) reported lower ruminal starch

digestibility in diets with 7, 14 or 21% of forage than diet containing 0% of forage.

In current study forage level did not affected ruminal pH; in contrast, other reported

that increased forage level increased ruminal pH (Zinn et al., 1994; Zinn and

35

Plascencia, 1996; Calderon-Cortes and Zinn, 1996; Zinn et al., 2000). This

difference may be due to forage type; present study used wheat straw, while other

used alfalfa or Sudangrass hay. In addition, also there are differences in level and

processing of forage.

Ruminal OM digestibility was greater (P = 0.02) for diets that contained 7% straw

than for those that contained 14% of straw. Duodenal flow tended to be lower in

diets with 7% of straw than those with 14% of straw for OM (P=0.09) and feed N

(P=0.06). Increase in

rumen digestibility of OM was expected because steam-flaked corn provides

greater digestibility than wheat straw (NRC, 2000), and steam-flaked corn

replaced wheat straw in diet with 7% roughage level. In agreement, Zinn and

Plascencia (1996) reported higher ruminal OM digestibility in diets with 10% of

alfalfa hay than diets with 30% of alfalfa. Calderon-Cortes and Zinn (1996) with 16

and 8% of Sudangrass hay in feedlot diets, although non statistical, observed an

increase of 7% in ruminal OM digestibility in diet with 8% of hay. However, other

reports did not observe effect of forage level in feedlot diets on ruminal digestibility

of OM (Zinn et al., 1994; Zinn, 1986).

Ruminal digestibility of feed N was greater (P = 0.05) for diets that contained 7%

straw than those that contained 14% of straw. In different way, other authors found

lower ruminal digestion of feed N in diets with lower forage level (Zinn et al., 1994;

Zinn et al., 2000) or no effect of forage level in diet on ruminal digestion of feed N

(Zinn, 1986; Calderon-Cortes and Zinn, 1996; Zinn and Plascencia, 1996).

High forage level in diets had greater fecal excretion of NDF and consequently,

lower total tract digestibility of NDF (P=0.01). In feedlot diets it was observed that

high forage level increased fecal excretion of ADF; however, total tract digestion of

36

ADF was not affected (Zinn. 1986; Zinn and Plascencia, 1996; Calderon-Cortes

and Zinn, 1996). In different results, Zinn et al. (1994) did not find effect of forage

level on fecal excretion or total tract digestibility of ADF.

Fecal excretion in high forage level tended to be higher for OM (P=0.07) and

starch (P=0.09). Total tract digestion was greater in low forage level for OM

(P=0.01) and tended to be higher (P=0.10) for starch. Consistently for OM, fecal

excretion increased and total tract digestion was reduced with high forage level

(Zinn, 1986; Zinn and Plascencia, 1996; Zinn et al., 1994; Calderon-Cortes and

Zinn, 1996). In different way for starch, Zinn et al. (1994) reported that high forage

level diets had lower starch in feces and consequently,

higher digestibility. Other authors did not find effect of forage level on starch

content in feces or total tract digestibility (Zinn, 1986; Zinn and Plascencia, 1996;

Calderon-Cortes and Zinn, 1996). In current study high forage level tended to

increase (P=0.06) fecal excretion of N and consequently total tract digestion was

lower (P=0.05). These results are consistent with Zinn and Plascencia (1996) and

Calderon-Cortes and Zinn (1996).

4. Implications

Wheat straw is a viable roughage source for feedlot diets. The pelleted form

increased ruminal starch digestion and decreased ruminal pH, which may affect

rumen function. Ground wheat straw at low levels had less effect on ruminal

digestion and increased total tract digestion of nutrients, which may improve

digestive function of cattle.

References

AOAC., 1997. Official Methods of Analysis. 16th ed. Assoc. Off. Anal.

Chem.,Arlington, VA.

Balch, C.C., 1958. Observations on the act of eating in cattle. Br. J. Nutr. 12:330-

3345.

Bartle, S.J., Preston, R.L., Miller, M.F., 1994. Dietary energy source and density:

Effects of roughage source, roughage equivalent, tallow level, and steer

type on feedlot performance and carcass characteristics. J. Anim. Sci.

72:1943-1953.

Berry, B.A., Krehbiel, C.R., Confer A.W., Gill, D.R., Smith R.A., Montelongo, M.,

2004. Effects of dietary energy and starch concentrations for newly received

feedlot calves: I. Growth performance and health. J. Anim. Sci. 82:837-844.

Calderon-Cortes, J.F., R.A. Zinn., 1996. Influence of dietary forage level and

forage coarseness of grind on growth performance and digestive function in

feedlot steers. J. Anim. Sci. 74:2310-2316.

Cole, N.A., Johnson, R.R., Owens. F.N., 1976. Influence of roughage level on the

site and extent of digestion of whole shelled corn by beef steers. J. Anim.

Sci. 43:483-489.

de Vega, A., Gasa, J., Guada, J.A., Castrillo, C., 2000. Frequency of feeding and

form of lucerne hay as factors affecting voluntary intake, digestibility,

feeding behaviour, and marker kinetics in ewes. Aust. J. Agric. Res.

51:801–809

Galyean, M.L., Defoor P.J., 2003. Effects of roughage source and level on intake

by feedlot cattle. J. Anim. Sci. 81(E. Suppl. 2):E8-E16.

Hill, F.N., Andersen, D.L., 1958. Comparison of metabolizable energy and

37

38

productive energy determination with growing chicks. J. Nutr. 64:587-603.

Lesoing, G., Rush, I., Klopfenstein, T.K., Ward, J., 1980. Wheat straw in growing

cattle diets. J. Anim. Sci. 51:257-262.

Mertens, D.R., 1997. Creating a system for meeting the fiber requirements for

dairy cows. J. Dairy Sci. 80:1463-1481.

NRC., 2000. Nutrient Requirements of Beef Cattle (7th Rev. Ed.). National

Academy Press, Washington, DC.

Owens, F.N., Goetsch, A.L., 1988. Ruminal Fermentation. Page 145 in the

Ruminal Animal: Digestive Physiology and Nutrition. D. C. Church, ed.

Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Robertson, J.B., Van Soest, P.J., 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent

fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. J. Dairy

Sci. 74:3583-3597.

Thomson, D.J., Cammell, S.B., I979. The utilization of chopped and pelleted

lucerne (Medicago sativa) by growing lambs. Br. J. Nutr. 41:297-310.

Vasconcelos, J.T., Galyean, M.L., 2007. Nutritional recommendations of feedlot

consulting nutritionists: The 2007 Texas Tech University survey. J. Anim.

Sci. 85:2772-2781.

Ware R.A., Zinn R.A., 2005. Effect of pelletizing on the feeding value of rice straw

in steam-flaked corn growing-finishing diets for feedlot cattle. Animal Feed

Science and Technology. 123–124:631–642

Woodford, J.A., Jorgensen, N.A., Barrington G.P., 1986. Impact of dietary fiber

and physical form on performance of lactating dairy cows. J. Dairy

Sci.69:1035-1047.

39

Zinn, R.A., 1986. Influence of forage level on response of feedlot steers to

salinomycin supplementation. J. Anim. Sci. 63:2005-2012.

Zinn, R.A., 1990. Influence of flake density on the comparative feeding value of

steam-flaked corn for feedlot cattle. J. Anim. Sci. 68:767-775.

Zinn, R.A., Owens, F.N., 1986. A rapid procedure for purine measurement and its

use for estimating net ruminal protein synthesis. Can. J. Anim. Sci. 66:157-

166.

Zinn, R.A., Plascencia, A., Barajas, R. 1994. Interaction of forage level and

monensin in diets for feedlot cattle growth performance and digestive

function. J. Anim. Sci. 72:2209� 2215.

Zinn, R.A., Plascencia, A. 1996. Effects of forage level on the comparative feeding

value of supplemental fat in growing-finishing diets for feedlot cattle. J.

Anim. Sci. 74:1194-1201.

Zinn, R.A., Alvarez, E.G., Calderon, F., Chai, W., Montaño, M., Ramirez, J.E.,

Salinas, J. 2000. Influence of dietary forage level on growth performance

and digestive function in cattle fed steam flaked corn based growing

finishing diets. Proceedings, Western Section, American Society of Animal

Science. 51:527-532.

40

Table 1. Composition of experimental diets

Ingredients, % (DM

basis)

Treatment

14% wheat straw 7% wheat straw

Ground Pelleted Ground Pelleted

Steam-flaked corn 70.00 70.00 77.00 77.00

Wheat straw, ground 14.00 7.00

Wheat straw,

pelleted

14.00 7.00

Cane molasses 6.00 6.00 6.00 6.00

Pelleted canola 3.70 3.70 3.70 3.70

Yellow grease 2.80 2.80 2.80 2.80

Limestone 1.40 1.40 1.40 1.40

Urea 1.30 1.30 1.30 1.30

TM salta 0.35 0.35 0.35 0.35

Chromic oxide 0.35 0.35 0.35 0.35

Magnesium oxide 0.10 0.10 0.10 0.10

aTrace mineral salt: CoSO4, 0.068%; CuSO4, 1.04%; FeSO4, 3.57%,

ZnO, 0.75%; MnSO4, 1.07%; KI, 0.52%; and NaCl, 93.4%.

41

Table 2. Effect of wheat straw level and processing method on site and extent of digestion by cattle

consuming finishing feedlot diets

Item

Treatments

SE

14% wheat straw 7% wheat straw P-value1

Ground Pelleted Ground Pelleted Method Level M × L

Steer replication 4 4 4 4 Intake, g/d

DM 4322 4323 4375 4276 479 OM 4084 4064 4175 4077 454 NDF 684 662 507 492 66 N 87 86 87 85 10 Starch 2331 2393 2159 2456 255

Flow to the duodenum, g/d OM 1967 1996 1875 1770 234.9 0.52 0.09 0.42 NDF 515 473 435 403 85.6 0.43 0.25 0.93 Starch 325 298 350 257 45.8 0.08 0.83 0.38 N 98 106 100 99 11.2 0.16 0.34 0.19 Microbial N 65 64 70 64 8.1 0.23 0.49 0.51 Feed N 34 41 29 34 4.1 0.02 0.06 0.66

Ruminal digestion, % OM 51.99 52.03 54.76 56.03 1.23 0.67 0.02 0.62 NDF 27.95 23.93 3.68 31.16 10.93 0.55 0.42 0.16 Starch 85.82 87.76 84.08 89.54 1.03 0.04 0.99 0.12 Feed N 61.49 51.99 67.31 58.24 2.73 0.11 0.05 0.94

Microbial efficiency2 21.85 21.70 22.48 21.16 1.02 0.48 0.96 0.58 Fecal Excretion, g/d

OM 805 813 661 660 80.2 0.95 0.07 0.95 NDF 384 378 252 310 32.2 0.42 0.01 0.34 Starch 39 47 26 29 8.6 0.59 0.09 0.75 N 23 25 21 20 2.6 0.58 0.06 0.47

Total tract digestion, % OM 80.38 80.12 84.06 83.23 1.06 0.69 0.01 0.78 NDF 86.08 86.11 90.95 88.44 1.09 0.25 0.01 0.27 Starch 98.37 98.06 98.80 98.77 0.32 0.66 0.10 0.66 N 73.38 72.24 76.14 75.78 1.40 0.64 0.05 0.78

Ruminal pH 5.96 5.37 5.57 5.50 0.23 0.01 0.33 0.09 1P-value: Method = effect of roughage processing method (ground or pelleted); Level = effect of roughage level (14 or 7%); M × L = method × level interaction. 2Microbial N, g/kg of OM fermented.

EXPERIMENTO II

Effect of level and pelletized of wheat straw on si te and extent of digestion of

finishing diets based on cracked corn for cattle

Montano, M. Fa†., O. M. Manriqueza, J. Salinas-Chavirab, V. M. Gonzaleza, A.

Plascenciaa, S. Sotod and R. A. Zinne.

aInstituto de Investigaciones en Ciencias Veterinarias, Universidad Autonoma de

Baja California, km 4.5 Carretera Mexicali-San Felipe, CP 21386, Mexicali, Baja

California, Mexico.

bFacultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autonoma de

Tamaulipas. Apartado Postal 263. Carretera Victoria–Mante, km 5.5, Cd. Victoria,

Tamaulipas, C.P. 87000, México.

dDepartment of Animal and Range Sciences, New Mexico State University, USA.

eDepartment of Animal Science, University of California, Davis 95616, USA.

† Corresponding autor: [email protected]

42

ABSTRACT

Holstein steers (n = 4; 216 kg BW), fitted with ruminal and duodenal cannulas,

were used to evaluate the wheat straw level (7 and 14%; DM basis) and

processing method (ground vs pellet) on digestion characteristics of cracked-corn-

based finishing diets. The experimental design was a 4 x 4 Latin square with a 2 ×

2 factorial arrangement. Wheat straw was ground in a tub grinder with a 3.81-cm

screen, while the pellet dimensions were 2 cm long × 0.5 cm diameter. There was

no interaction effect (P>0.10) between level and processing of forge on digestive

characteristics. There was no treatment effect on duodenal flow of OM, N, MN and

feed N (P>0.10). The increase in forage level increased 46% the NDF flow to

duodenum (P=0.03); however, the processing of forage did not influenced the NDF

flow to duodenum (P>0.10). The increase in forage level tended to reduce the flow

to duodenum of starch (P=0.09); however, the processing of forage did not

influenced the starch flow to duodenum (P>0.10). Ruminal pH or digestion of OM,

NDF, Starch, True N and Microbial efficiency were not influenced by dietary

treatments (P>0.10). Fecal excretion of OM, N and starch were not influenced by

forage level in diet (P>0.10); however the pelletizing had greater fecal excretion of

OM (16%; P=0.02), N (10.9%; P = 0.08) and starch (41.5%; P=0.02). The increase

in forage level increased the fecal excretion of NDF (42.7%; P>0.01); however, the

processing of forage did not influenced the fecal excretion of NDF (P>0.10). There

was no treatment effect on total track digestion of NDF and N (P>0.10). Total track

digestion of OM and starch were not influenced by forage level in diet (P>0.10);

however the pelletizing had lower total tract digestion of OM (5.6%; P=0.03) and

starch (3.9%; P=0.01). Ground or pelleted wheat straw can be used in feedlot

diets. From 7 to 14% of pelleted or ground wheat straw in diet with cracked corn

43

do not affect rumen function.

Key words : Digestion, feedlot cattle, processing, wheat straw, cracked corn

1. Introduction

Wheat is the main crop in the Mexicali Valley. After the grain is harvested, much of

the straw is left in field. The relatively low available energy of wheat straw restricts

its use in diets as roughage source in finishing cattle (Lesoing et al., 1980).

Feedlot receiving diets typically include approximately 35% roughage to allow the

adaptation of ruminal bacteria to high-concentrate diets (Owens and Goetsch,

1988; Berry et al., 2004). Most finishing diets generally contain 4.5 to 13.5% (DM

basis) of roughage (Vasconcelos and Galyean 2007). Roughage is added to high-

concentrate diets to stimulate chewing which is associated with increased saliva

output (Balch, 1958), and plays a role in buffering acids produced during

rumination. Both roughage concentration and physical form contribute to normal

rumen function (Woodford et al., 1986).

Mertens (1993) observed that changes in initial particle size and density due to

forage processing may be one of the most important factors affecting ruminal

passage rate. This sense, Loya-Olguin et al. (2008) in feedlot diets based on

steam-flaked corn, reported greater fluid and particle passage rate with lower

rumen volume and turnover time for ground than slice alfalfa. Pelletizing increases

particle density, allowing for greater ruminal turnover rate, thus permitting

increased DMI (Mertens and Ely, 1979). In addition, Mertens (1997) observed

reduced total chewing activity in pelleted compared with coarsely chopped hay.

White et al. (1971) in finishing diets observed that pelleted rice straw diets had

lower ruminating time and pH in ruminaI fluid and highest total VFA concentration.

44

45

In agreement, Ware and Zinn (2005) in finishing diets based on steam-flaked corn

reported that pelletized rice straw as the sole source of forage NDF increased

ruminal starch digestion, total VFA and propionate concentrations, and decreased

ruminal pH, ruminal acetate:propionate molar ratio, and estimated methane

production. They also noted that pelletizing reduced the effective fiber that may

provoke negative associative effects on ruminal pH, energy intake, and average

daily gain.

The results of Ware and Zinn (2005) were obtained with diets based on rice straw

and steam-flaked corn. However there are no reports evaluating the effects of

level and pelleted wheat straw with cracked corn. The objective of this experiment

was to evaluate the influence of wheat straw level and processing method on

digestion characteristics of cracked-corn- based finishing diets for cattle.

2. Materials and Methods

Four Holstein steers (216 kg) fitted with ruminal and duodenal cannulas were used

in a 4 × 4 Latin square design. Treatments were arranged in a 2 x 2 factorial.

Factors were inclusion level (7 and 14%, DM basis) and processing method

(ground or pelleted). Diets included cracked corn at 70 and 77% in diets with 14

and 7% of forage, respectively (Table 1). Wheat straw was ground in a tub grinder

with a 3.81-cm screen, while the pellet dimensions were 2 cm long × 0.5 cm

diameter.

Steers were maintained in individual pens (3.9 m2) with individual feeders and ad

libitum access to water. Diets were fed at 0800 and 2000 and contained 0.35%

chromic oxide as a digesta marker. The experiment consisted of four 14-d periods.

Experimental periods lasted 14 d, with 10 d for adaptation to the diets and 4 d for

46

collection. During the collection, duodenal and fecal samples were taken from

each steer, twice daily over a period of 4 successive days as follow: d 1, 0750 and

1350; d 2, 0900 and 1500; d 3, 1050 and 1650 and d 4, 1200 and 1800. Individual

samples consisted of approximately 500 mL duodenal chyme and 200 g (wet

basis) fecal material. Samples from each steer and within each collection period

were composited for analysis. During the final day of each collection period,

ruminal samples were obtained from each steer at approximately 4 h after feeding

for ruminal pH. Upon completion of the experiment, ruminal fluid was obtained

from all steers and composited for isolation of ruminal bacteria via differential

centrifugation (Zinn and Owens, 1986). Samples were subjected to all or part of

the following analysis: DM (oven drying at 105° C u ntil no further weight loss); ash,

Kjeldahl N (AOAC, 1997); purines (Zinn and Owens, 1986); chromic oxide (Hill

and Anderson, 1958); starch (Zinn, 1990); NDF (Robertson and Van Soest (1991).

Microbial OM (MOM) and N (MN) leaving the abomasum were calculated using

purines as a microbial marker (Zinn and Owens, 1986). Organic matter fermented

in the rumen (OMF) was considered equal to OM intake minus the difference

between the amount of total OM reaching the duodenum and MOM reaching the

duodenum. Feed N escape to the small intestine was considered equal to total N

leaving the abomasum minus ammonia-N and MN and, thus, included any

endogenous contribution.

The Mixed procedures of SAS were used for all computations (SAS Inst. Inc.,

Cary, NC). Data were analyzed as a Latin Square design. The model included

roughage level, processing method, level × method, and period as fixed effects,

47

and steer as random effect. If significant (P < 0.05) F-statistics were detected,

means were separated using the method of least significant difference.

3. Results and Discussion

There was no interaction effect (P>0.10) between level and processing of forge on

digestive characteristics of feedlot diets in cattle. There was no effect of treatment

on duodenal flow of OM, N, MN and feed N (P>0.10). In different results, Thomson

and Cammell (1979) found an increase on apparent absorption of methionine on

intestine of lambs fed pelleted lucerne hay. They attributed this effect to an

increase in rate of passage of particulate matter from rumen. Faster rate of digesta

passage in pelleted hay also is reported by de Vega et al. (2000). For current

study, it is possible that cracked corn reduced ruminal passage and was without

effect on nitrogen compounds.

The increase in forage level increased 46% the NDF flow to duodenum (P=0.03);

however, the processing of forage did not influenced the NDF flow to duodenum

(P>0.10). The increase in forage level tended to reduce the flow to duodenum of

starch (P=0.09); however, the processing of forage did not influenced the starch

flow to duodenum (P>0.10).

In present research, Ruminal digestion of OM, NDF, Starch, True N and Microbial

efficiency were not influenced by dietary treatments (P>0.10). Consistently, the

pelletized of forage did not influenced ruminal digestion of OM, NDF, feed N and N

efficiency in feedlot rations (Ware and Zinn, 2005). In contrast with present

experiment, the same authors found greater ruminal starch digestion in ration with

pelleted than ground forage; they also refer that this effect may be related to

respective forage retention time. Ware and Zinn (2005) used steam flaked corn

48

while in present research used cracked corn, and possibly the lower ruminal

retention time in present research is related with the lack effect of forage

processing on rumen characteristics of digestion.

In current study, there was no effect of level or processing of forage on ruminal

pH; this is consistent with the lack in effect on ruminal characteristics of digestion

of tested treatments. In other reports with steam flaked corn, the pelleted forage

tended to reduce ruminal pH (Ware and Zinn, 2005). Lower ruminal pH for pelleted

forages is attributed to reduction chewing and rumination time. Diminution in

eating and ruminating time for pelleted than chopped hay is reported by Mertens

(1997) and de Vega et al. (2000). For present study, may be the cracked corn did

not reduce the eating and ruminating time for pelleted straw diets, and stimulated

the saliva production that caused similar ruminal pH for all diets.

Fecal excretion of OM, N and starch were not influenced by forage level in diet

(P>0.10); however the pelletizing had greater fecal excretion of OM (16%;

P=0.02), N (10.9%; P = 0.08) and starch (41.5%; P=0.02). The increase in forage

level increased the fecal excretion of NDF (42.7%; P>0.01); however, the

processing of forage did not influenced the fecal excretion of NDF (P>0.10).

There was not effect of treatment on total track digestion of NDF and N (P>0.10).

Total track digestion of OM and starch were not influenced by forage level in diet

(P>0.10); however the pelletizing had lower total tract digestion of OM (5.6%;

P=0.03) and starch (3.9%; P=0.01). In different results, Ware and Zinn (2005)

reported greater total tract starch digestion was for pelletized rice straw than for

ground rice straw supplemented diets, due largely to greater ruminal starch

digestion. Because in current research there was no effect of forage processing on

ruminal starch digestion; however the lower total tract digestion of starch is

49

consistent with higher starch fecal excretion and indicates that starch was less

digested in the postruminal section in pelleted than ground forage diet. It is

possible that pelleted forage had faster intestinal flow and less time for enzymatic

breakdown of starch, and less total tract digestion of starch. In present experiment,

fecal and total track digestion of OM showed similar pattern than those observed

by starch.

In present experiment the higher NDF content in fecal excretion without effect on

total tract digestion of NDF in diet with higher forage level is consistent in feedlot

diets where high forage level increased fecal excretion of ADF; however, total tract

digestion of ADF was not affected (Zinn. 1986; Zinn and Plascencia, 1996;

Calderon-Cortes and Zinn, 1996).

4. Implications

Wheat straw is a viable roughage source for feedlot diets with cracked corn;

where, the level (7 to 14%) or processing (pelleted or grownd) of wheat straw do

not affect rumen function. Forage from 7 to 14% in diets with cracked corn may

have similar digestive characteristics. The pelletizing of wheat straw may have

minimal effect on total tract digestion of starch.

References

AOAC., 1997. Official Methods of Analysis. 16th ed. Assoc. Off. Anal.

Chem.,Arlington, VA.

Balch, C.C., 1958. Observations on the act of eating in cattle. Br. J. Nutr. 12:330-

3345.

Bartle, S.J., Preston, R.L., Miller, M.F., 1994. Dietary energy source and density:

Effects of roughage source, roughage equivalent, tallow level, and steer

type on feedlot performance and carcass characteristics. J. Anim. Sci.

72:1943-1953.

Berry, B.A., Krehbiel, C.R., Confer A.W., Gill, D.R., Smith R.A., Montelongo, M.,

2004. Effects of dietary energy and starch concentrations for newly received

feedlot calves: I. Growth performance and health. J. Anim. Sci. 82:837-844.

Calderon-Cortes, J.F., R.A. Zinn., 1996. Influence of dietary forage level and

forage coarseness of grind on growth performance and digestive function in

feedlot steers. J. Anim. Sci. 74:2310-2316.

Cole, N.A., Johnson, R.R., Owens. F.N., 1976. Influence of roughage level on the

site and extent of digestion of whole shelled corn by beef steers. J. Anim.

Sci. 43:483-489.

de Vega, A., Gasa, J., Guada, J.A., Castrillo, C., 2000. Frequency of feeding and

form of lucerne hay as factors affecting voluntary intake, digestibility,

feeding behaviour, and marker kinetics in ewes. Aust. J. Agric. Res.

51:801–809

Galyean, M.L., Defoor P.J., 2003. Effects of roughage source and level on intake

by feedlot cattle. J. Anim. Sci. 81(E. Suppl. 2):E8-E16.

Hill, F.N., Andersen, D.L., 1958. Comparison of metabolizable energy and

50

51

productive energy determination with growing chicks. J. Nutr. 64:587-603.

Lesoing, G., Rush, I., Klopfenstein, T.K., Ward, J., 1980. Wheat straw in growing

cattle diets. J. Anim. Sci. 51:257-262.

Loya-Olguin, F., Avendaño-Reyes, L., Encinias, A. M., Walker, D. A., Elam, N. A.

and Soto-Navarro, S. A. 2008. Influence of slice baling on feeding value of

alfalfa hay in receiving and finishing diets for feedlot cattle. J. Anim. Sci.

86:2749–2755

Mertens, D.R., 1993. Forage Cell Wall Structure and digestibility. American

Society of Agronomy, Inc., Crop Science Society of America, Inc., Soil

Science Society of America, Inc., Madison, WI, pp. 554–567.

Mertens, D.R., 1997. Creating a system for meeting the fiber requirements for

dairy cows. J. Dairy Sci. 80:1463-1481.

Mertens, D.R., Ely, L.O., 1979. A dynamic model of fiber digestion and passage in

the ruminant for evaluating forage quality. J. Anim. Sci. 49, 1085–1095.

NRC., 2000. Nutrient Requirements of Beef Cattle (7th Rev. Ed.). National

Academy Press, Washington, DC.

Owens, F.N., Goetsch, A.L., 1988. Ruminal Fermentation. Page 145 in the

Ruminal Animal: Digestive Physiology and Nutrition. D. C. Church, ed.

Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Robertson, J.B., Van Soest, P.J., 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent

fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. J. Dairy

Sci. 74:3583-3597.

Thomson, D.J., Cammell, S.B., I979. The utilization of chopped and pelleted

lucerne (Medicago sativa) by growing lambs. Br. J. Nutr. 41:297-310.

52

Vasconcelos, J.T., Galyean, M.L., 2007. Nutritional recommendations of feedlot

consulting nutritionists: The 2007 Texas Tech University survey. J. Anim.

Sci. 85:2772-2781.

Ware R.A., Zinn R.A., 2005. Effect of pelletizing on the feeding value of rice straw

in steam-flaked corn growing-finishing diets for feedlot cattle. Animal Feed

Science and Technology. 123–124:631–642.

White, T. W., Reynolds, L. and Hembry, F. G. 1971. Level and form of rice straw in

steer rations. J. Anim. Sci. 33, 1365–1370.

Woodford, J.A., Jorgensen, N.A., Barrington G.P., 1986. Impact of dietary fiber

and physical form on performance of lactating dairy cows. J. Dairy Sci.

69:1035-1047.

Zinn, R.A., 1986. Influence of forage level on response of feedlot steers to

salinomycin supplementation. J. Anim. Sci. 63:2005-2012.

Zinn, R.A., 1990. Influence of flake density on the comparative feeding value of

steam-flaked corn for feedlot cattle. J. Anim. Sci. 68:767-775.

Zinn, R.A., Owens, F.N., 1986. A rapid procedure for purine measurement and its

use for estimating net ruminal protein synthesis. Can. J. Anim. Sci.

66:157�166.

Zinn, R.A., Plascencia, A., Barajas, R. 1994. Interaction of forage level and

monensin in diets for feedlot cattle growth performance and digestive

function. J. Anim. Sci. 72:2209� 2215.

Zinn, R.A., Plascencia, A. 1996. Effects of forage level on the comparative feeding

value of supplemental fat in growing-finishing diets for feedlot cattle. J.

Anim. Sci. 74:1194-1201.

53

Zinn, R.A., Alvarez, E.G., Calderon, F., Chai, W., Montaño, M., Ramirez, J.E.,

Salinas, J. 2000. Influence of dietary forage level on growth performance

and digestive function in cattle fed steam flaked corn based growing

finishing diets. Proceedings, Western Section, American Society of Animal

Science. 51:527-532.

54

Table 1. Composition of experimental diets

Ingredients, %

(DM basis)

Treatment

14% wheat straw 7% wheat straw

Ground Pelleted Ground Pelleted

Cracked corn 70.00 70.00 77.00 77.00

Wheat straw,

ground

14.00 14.00 7.00 7.00

Wheat straw,

pelleted

14.00 14.00 7.00 7.00

Cane molasses 6.00 6.00 6.00 6.00

Pelleted canola 3.70 3.70 3.70 3.70

Yellow grease 2.80 2.80 2.80 2.80

Limestone 1.40 1.40 1.40 1.40

Urea 1.30 1.30 1.30 1.30

TM salta 0.35 0.35 0.35 0.35

Chromic oxide 0.35 0.35 0.35 0.35

Magnesium

oxide

0.10 0.10 0.10 0.10

aTrace mineral salt: CoSO4, 0.068%; CuSO4, 1.04%; FeSO4, 3.57%,

ZnO, 0.75%; MnSO4, 1.07%; KI, 0.52%; and NaCl, 93.4%.

Table 2 . Forage level and process effects on characteristics of digestion with cracked corn 55

Level 7% Level 14% Level (%) Process Interactio

Pel Pic Pel Pic 7 14 P Pel Pic P P Value SEM

Intake, g/d

DM 4336 4336 4336 4336 4336 4336 4336 4336 0.0

OM 4094 4115 4051 4090 4105 4071 4073 4102 3.0

NDF 513 497 645 683 505 664 579 590 9.0

N 90 86 82 84 88 83 86 85 0.3

Starch 2246 2236 2066 2105 2241 2085 2156 2170 9.0

Duodenal flow, g/d

OM 2141.10 2173.48 2283.73 2219.40 2157.2 2251.56 0.20 2212.41 2196.44 0.82 0.49 65.73

NDF 261.43 273.90 397.05 374.88 267.66 390.91 0.03 329.24 328.34 0.99 0.79 44.59

N 80.20 82.85 85.00 85.35 81.53 85.18 0.36 82.60 84.10 0.70 0.76 3.67

MN 48.23 51.35 50.58 52.03 49.79 51.30 0.40 49.40 51.69 0.23 0.64 1.70

Feed N 31.98 31.50 34.43 33.33 31.74 33.88 0.42 33.20 32.41 0.76 0.90 2.44

Starch 699.10 730.00 667.33 601.58 714.55 634.45 0.09 683.21 665.79 0.68 0.27 39.69

Ruminal digestion, %

OM 48.30 47.55 44.35 46.78 47.93 45.56 0.18 46.33 47.17 0.61 0.35 1.56

NDF 49.45 45.63 41.88 46.05 47.54 43.96 0.55 45.66 45.84 0.98 0.51 5.71

Starch 69.30 67.65 68.23 72.10 68.48 70.16 0.38 68.77 69.88 0.55 0.17 1.78

True N 64.40 64.10 57.70 61.33 64.25 59.51 0.12 61.05 62.71 0.55 0.49

Microbial 18.70 19.85 21.10 20.58 19.28 20.84 0.16 19.90 20.21 0.76 0.42 0.97

Fecal excretion, g/d

OM 1028.80 909.43 1162.50 931.60 969.13 1047.05 0.23 1095.65 920.51 0.02 0.38 58.32

NDF 289.80 269.40 407.33 390.38 279.60 398.85 <0.0 348.56 329.89 0.57 0.96 30.96

N 29.90 28.43 31.83 26.55 29.16 29.19 0.99 30.86 27.49 0.08 0.27 1.58

Starch 192.20 130.50 180.83 87.75 161.35 134.29 0.30 186.51 109.13 0.02 0.53 23.62

Total tract digestion, %

OM 74.90 77.63 71.43 76.90 76.26 74.16 0.19 73.16 77.27 0.03 0.37 1.41

NDF 42.20 45.05 36.55 41.60 43.63 39.08 0.36 39.38 43.33 0.42 0.82 4.57

N 66.88 66.75 60.98 68.00 66.81 64.49 0.28 63.93 67.38 0.13 0.12 1.94

Starch 91.33 94.18 91.68 95.88 92.75 93.78 0.33 91.50 95.03 0.01 0.51 0.97

Ruminal pH 5.56 5.67 5.60 5.91 5.61 5.75 0.32 5.58 5.79 0.16 0.44 0.13