By Erin Peabody
December 5, 2003

Cows will soon have a better chance of getting their needed protein. Scientists with the Agricultural Research Service recently discovered an environmentally friendly way to reduce the protein breakdown that occurs when forage crops like alfalfa are processed into silage, the winter feed of many livestock.

Because it's high in protein, alfalfa is an ideal crop for livestock. Unfortunately, when it's processed by storing and fermenting its clippings in silos, up to 85 percent of alfalfa's protein breaks down into nonprotein nitrogen, which can't be used as efficiently by the cows' bodies.

ARS plant physiologist Ronald Hatfield, agricultural engineer Richard Muck and molecular biologist Michael Sullivan have found an answer to the problematic breakdown of protein in--of all things--red clover and potato skins. The scientists work at ARS' U.S. Dairy Forage Research Center in Madison, Wis.

Red clover contains large amounts of an enzyme called polyphenol oxidase, or PPO. When red clover is chopped up, its cells release the PPO. When the PPO is exposed to oxygen, it reacts with caffeic acid naturally present in the clover and forms o-quinone molecules. These molecules bind to the enzymes that cause the breakdown of red clover's protein, thereby keeping more protein intact.

Alfalfa has significantly lower levels of PPO. So to take advantage of this PPO-caffeic acid combination to protect alfalfa's protein, Sullivan and ARS plant pathologist Deborah Samac "borrowed" the PPO gene from red clover and inserted it in alfalfa plants. When the altered alfalfa plants were chopped and treated with caffeic acid, they had 15 percent less protein degradation after two weeks than did untreated alfalfa plants.

Caffeic acid is present in high concentrations in a variety of fruits and vegetables, most notably potato skins, a common agricultural waste product. The scientists are working with different potato processing plants to see how easy it would be to extract large amounts of caffeic acid from leftover skins.

Read more about the research in the December issue of Agricultural Research magazine.
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/dec03/silage1203.htm

ARS is the USDA's chief scientific research agency.

Ayudando a mantener la proteína de la alfalfa almacenada

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Erin Peabody, (301) 504-1624, ekpeabody@ars.usda.gov
5 de diciembre 2003

Vacas pronto tendrán más probabilidad de obtener la proteína que necesitan.  Científicos con el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) recientemente descubrieron un método amigable con el medio ambiente para reducir la pérdida de proteína que ocurre cuándo cosechas de forraje, tales como alfalfa, se procesan a ensilaje, el alimento de invierno de muchos ganados. 

Ya que la alfalfa contiene niveles altos de proteína, es una cosecha ideal para el ganado.  Desafortunadamente, cuando se procesa almacenando y fermentando sus recortes en silos, hasta 85 por ciento de la proteína de la alfalfa se descompone a nitrógeno sin proteína, la cual no puede ser utilizada tan eficientemente por el cuerpo de la vaca.

El fisiólogo de planta Ronald Hatfield del ARS, el ingeniero agrícola Richard Muck, y el biólogo molecular Michael Sullivan han descubierto una solución al problema de la descomposición de proteína en trébol rojo y piel de patatas.  Los científicos trabajan en el Centro de Investigación de Forraje de Vacas Lecheras en Madison, Wisconsin.

El trébol rojo contiene cantidades grandes de una enzima llamada polifenol oxidasa (PPO por sus siglas en inglés).  Cuando el trébol rojo se taja, las células del trébol sueltan el PPO.  Cuando el PPO está expuesto al oxígeno, el PPO reacciona con ácido cafeico que es naturalmente presente en el trébol rojo, para formar moléculas de otra sustancia llamada 'o-quinone'.  Estas moléculas se atan a las enzimas que causan la descomposición de la proteína del trébol rojo, así manteniendo más intacta la proteína.

Alfalfa tiene niveles significativamente más bajos de PPO.  Para aprovecharse de esta combinación de PPO y ácido cafeico y proteger la proteína de la alfalfa, Sullivan y la patóloga de planta Deborah Samac del ARS "prestaron" el gene de PPO del trébol rojo y lo insertaron en las plantas de alfalfa.  Cuando estas plantas alteradas fueron tajadas y tratadas con ácido cafeico, después de dos semanas ellas tuvieron 15 por ciento menos degradación de proteína que las plantas de alfalfa no tratadas.

Ácido cafeico está presente en concentraciones altas en unas variedades de frutas y vegetales, y especialmente en la piel de patatas, un desperdicio agrícola común.  Los científicos están trabajando con diferentes plantas de procesamiento de patatas para averiguar qué fácil sería la extracción de cantidades grandes de ácido cafeico de la piel sobrante de patatas. 

Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de diciembre, disponible en Internet en:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/dec03/silage1203.htm

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU