Determinación in vitro de la digestibilidad de los nutrientes de la cebada. Aplicación práctica para calibración de un sistema NIRS, y para la utilización de enzimas en la alimentación porcina.

La intensificación de la producción porcina, sin duda es uno de los principales factores que han influido en la alta competitividad del sector. Dicha intensificación sin embargo debe enfrentarse a nuevos retos de acuerdo con la creciente preocupación de los estados europeos sobre problemas de bienestar animal y de contaminación medioambiental resultante de la producción animal intensiva. La excreción de nitrógeno en los purines (que es uno de los principales factores contaminantes), puede ser reducida substancialmente si se reduce el contenido proteico del pienso. Ello, sin embargo debe de hacerse de manera que la dieta aporte las cantidades mínimas de aminoácidos requeridas por los animales, y que por tanto los parámetros productivos no se vean afectados. Para asegurar un aporte mínimo adecuado de aminoácidos en el pienso, es esencial un conocimiento preciso del valor nutritivo de las materias primas utilizadas. En la actualidad se utilizan los valores de contenido en aminoácidos digestibles ileales presentes en tablas publicadas por diferentes fuentes de información. Dichas tablas, sin embargo, son valores medios que no contemplan la elevada variabilidad en el contenido de aminoácidos digestibles dentro de una misma materia prima. Debido a esta variabilidad, para asegurar que los requerimientos de aminoácidos queden cubiertos al menos en un 80% de los casos, se debe sobreformular a un 107-108% de los requerimientos. Se ha estimado que una rápida determinación del contenido de aminoácidos digestibles ileales en las materias primas mediante la utilización de espectroscopia del infrarojo cercano (NIRS), permitiría el conocimiento del valor nutritivo de cada partida de materia prima, y una reducción de la sobreformulación a un 103%, con el consiguiente beneficio medioambiental. El principal inconveniente, para la aplicación de dicha metodología NIRS, es que su calibración requiere un esfuerzo excepcional, que solamente puede conseguirse con el trabajo de varios años de determinaciones in vivo de digestibilidad ileal de aminoácidos de un elevadísimo número de muestras. El presente proyecto tenía como principal objetivo la puesta a punto de una técnica de digestibilidad ileal de nutrientes in vitro (validada con determinaciones in vivo), que nos permitiera un análisis más rápido de un número elevado de muestras para realizar la calibración del NIRS. Para ello se escogió la cebada como materia prima para realizar los estudios por su importancia económica en España.

Alternativas tecnológicas para la recuperación y valorización del nitrógeno presente en los residuos orgánicos

La conciencia de los problemas asociados a la gestión de los residuos orgánicos y el interés por las oportunidades de su recuperación y valorización han ido tomando importancia en los últimos años, tanto en el campo de las deyecciones ganaderas como en el sector de las aguas residuales. Consecuentemente, las combinaciones tecnológicas que permitan cerrar los ciclos de los nutrientes y la recuperación energética han adquirido mayor importancia en la investigación así como en las nuevas normativas sectoriales. En este contexto se sitúa el trabajo realizado durante el periodo becado (octubre 2010 - noviembre 2011). En una primera etapa de estudio bibliográfico se identificaron i) el aumento de la eficiencia en el uso del nitrógeno en la agricultura y en la ganadería, ii) la reutilización del nitrógeno en los mismos ecosistemas agrícolas y iii) el tratamiento de las deyecciones para redistribuir el nitrógeno a zonas con poca disponibilidad, como las tres direcciones principales hacia las cuales se está focalizando el interés del sector agrícola. Se puso en marcha una planta piloto de stripping y absorción para estudiar la posibilidad de recuperar y valorizar el amoniaco presente en los purines en forma de solución amoniacal para la industria de fertilizantes. Los resultados obtenidos evidenciaron el rol fundamental de las características iníciales del substrato en el rendimiento global del proceso. En particular, elevados contenidos en materia orgánica resultaron en bajas eficiencias y en elevadas contaminaciones del producto obtenido. Finalmente, considerando sus potenciales ventajas tanto en la gestión de los residuos ganaderos como de las aguas residuales y focalizándose en las perdidas de nitrógeno se estudió un sistema descentralizado de separación de orina instalado en un centro de investigación. Los resultados preliminares permitieron caracterizar los principales procesos que ocurren en el sistema e identificar las posibles líneas futuras de investigación.

Effects of DMPP on the growth and chemical composition of ryegrass (Lolium perenne L.) raised on calcareous soil

Se llevó a cabo un experimento de 406 días en macetas para evaluar el nuevo inhibidor de la nitrificación, 3,4-dimetilpirazol fosfato (DMPP), añadido a purines de cerdo. Se utilizaron macetas que contenían tierra franca calcárea que fueron sujetas a los siguientes tratamientos: sin purín, 73,7; 147,3 y 221 cm3 de purín por maceta, todas con o sin tratamiento de DMPP. A los 18 días las macetas fueron sembradas con Lolium perenne L. El mayor rendimiento (36,3 g maceta-1) se obtuvo para el tratamiento con la dosis superior de purín y DMPP, siendo un 7,4% superior al mismo tratamiento sin inhibidor y un 46,1% superior al tratamiento control. Las plantas tratadas con dosis alta y mediana, más el DMPP, absorbieron el 70% del total del N durante la primera fase del experimento (104 días) mientras que sin inhibidor absorbieron el 55,3 y el 62% respectivamente. Se observó una reducción significativa del 17% en el N lixiviado en los tratamientos sin cultivo al aplicar DMPP. El inhibidor aumentó significativamente la eficiencia agronómica del purín (g materia seca g-1 N aplicado).

Revegetació de talussos d'una explotació carbonífera mitjançant materials de rebuig

En aquest treball s'avalua la rehabilitació dels talussos d'una explotació minera carbonífera utilitzant materials de rebuig de la pròpia explotació i provinents d'activitats ramaderes (purins de porc) o urbanes (llots de depuradora), en un ambient àrid del Baix Segre. Les variables analitzades foren el tipus i recobriment vegetals, la penetromia i la salinitat del substrat, i la salinitat, els nitrats i els sediments dels efluents. Els resultats indiquen que és possible rehabilitar els runams en aquests medis, assolint recobriments vegetals fins al 50 % sense que se'n derivin efectes ambientals negatius importants. Taxes altes puntuals d'erosió poden controlar-se amb un disseny adient dels talussos. L'aplicació superficial de purí no té efectes antiencrostants. La moderada salinitat dels substrats condiciona l'establiment de vegetació halòfila.

Use of nitrification inhibitor DMPP to improve nitrogen recovery in irrigated wheat on a calcareous soil

The 3,4-dimethyilpyirazole phosphate (DMPP), commercialized as Entec, is a nitrification inhibitor developed by BASF (Germany) that may help to minimize N losses and to obtain a higher profit from N fertilizers. A two-year field trial was established in 2001 in the Northeast of Spain to assess the effects of DMPP on N use efficiency (NUE) and to determine the economic returns. Seven treatments have been carried out comparing the effect of DMPP on pig slurry and on mineral fertilizers. The application of DMPP resulted in better efficiency indexes on mineral fertilizers. An apparent nitrogen recovery of 0.465 kg kg-1, on average, was obtained for the Entec treatment. A net benefit of € 809 ha-1, on average, was obtained for the Entec treatment compared with € 607 ha-1 for the control treatment. The results of this study suggest that the nitrification inhibitor could improve farmer profit in irrigated wheat on a calcareous soil.

Mitochondrial DNA damage and animal longevity: insights from comparative studies

Chemical reactions in living cells are under strict enzyme control and conform to a tightly regulated metabolic program. However, uncontrolled and potentially deleterious endogenous reactions occur, even under physiological conditions. Aging, in this chemical context, could be viewed as an entropic process, the result of chemical side reactions that chronically and cumulatively degrade the function of biological systems. Mitochondria are a main source of reactive oxygen species (ROS) and chemical sidereactions in healthy aerobic tissues and are the only known extranuclear cellular organelles in animal cells that contain their own DNA (mtDNA). ROS can modify mtDNA directly at the sugar-phosphate backbone or at the bases, producing many different oxidatively modified purines and pyrimidines, as well as single and double strand breaks and DNA mutations. In this scenario, natural selection tends to decrease the mitochondrial ROS generation, the oxidative damage to mtDNA, and the mitochondrial mutation rate in long-lived species, in agreement with the mitochondrial oxidative stress theory of aging.

The hpx genetic system for hypoxanthine assimilation as a nitrogen source in Klebsiella pneumoniae: gene organization and transcriptional regulation.

Growth experiments showed that adenine and hypoxanthine can be used as nitrogen sources by several strains of K. pneumoniae under aerobic conditions. The assimilation of all nitrogens from these purines indicates that the catabolic pathway is complete and proceeds past allantoin. Here we identify the genetic system responsible for the oxidation of hypoxanthine to allantoin in K. pneumoniae. The hpx cluster consists of seven genes, for which an organization in four transcriptional units, hpxDE, hpxR, hpxO and hpxPQT, is proposed. The proteins involved in the oxidation of hypoxanthine (HpxDE) or uric acid (HpxO) did not display any similarity to other reported enzymes known to catalyze these reactions, but instead are similar to oxygenases acting on aromatic compounds. Expression of the hpx system is activated by nitrogen limitation and by the presence of specific substrates, with hpxDE and hpxPQT controlled by both signals. Nitrogen control of hpxPQT transcription, which depends on 54, is mediated by the Ntr system. In contrast, neither NtrC nor NAC is involved in the nitrogen control of hpxDE, which is dependent on 70 for transcription. Activation of these operons by the specific substrates is also mediated by different effectors and regulatory proteins. Induction of hpxPQT requires uric acid formation, whereas expression of hpxDE is induced by the presence of hypoxanthine through the regulatory protein HpxR. This LysR-type regulator binds to a TCTGC-N4-GCAAA site in the intergenic hpxD-hpxR region. When bound to this site for hpxDE activation, HpxR negatively controls its own transcription.