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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de AgronomíaDepartamento de Producción AnimalCampus Maracay
ADITIVOSen la Alimentación de Rumiantes
Dr. Álvaro Ojeda
julio, 2014
Dinosaurios
65
54
38
26
7
2
0
Gir
áfi
do
s
A
B
?
Cretáceo
Paleoceno
Eoceno
Oligoceno
Mioceno
Plioceno
Pleistoceno
Otr
as
mo
no
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Gra
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Bo
vin
os
An
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Hip
os
Hacia el rumiante moderno…
Fuente: Peña (1990)
Perfil metabólico del rumiante…
Fuerte reciclaje de nitrógeno úrico (vía saliva y
epitelio ruminal)
Utilización eficiente de proteína microbial
ruminal
Herbívoro de fermentación pregástrica muy eficiente
Requerimientos metabólicos de AGV´s
para Lipogénesis (acético y butírico) y
Gluconeogénesis (propiónico)
Síntesis microbiana de vitaminas suficientes para niveles medios de producción
Perdidas energía dietaria en gases (8-10% EB) y calor de fermentación (15-20% EB)
Dependencia de gluconeogénesis
Sistema digestivo que optimiza uso de productos finales de la fermentación microbiana
Aditivos en piensos …
Un aditivo alimentario o no nutritivo es toda sustancia que, sin constituir por sí misma un alimento ni poseer valor nutritivo, se agrega intencionadamente a los alimentos y bebidas en cantidades mínimas con fines:
CEE (2003)
Tecnológicos Conservantes, aglutinantes, secuestrantes, enzimas, etc.
Sensoriales Colorantes, aromatizantes, etc.
Zootécnicos Mejoradores de la flora intestinal, promotores de
crecimiento no microbianos, etc.
SanitariosAntibióticos.
Jordan (2007)
Aditivo %
Bicarbonato de sodio 75,4
Óxido de Magnesio 65,6
Levaduras 50,8
Minerales en base orgánica 47,5
Niacina 37,7
β-Caroteno 11,5
Colina 6,6
Muestra : 128 hatos con vacas lecheras en EUA
Por qué ?…
Promover desarrollo del rumen, modular pH ruminal y reducir acumulación de lactato
Reducir riesgo de desarrollo de enfermedades metabólicas, tales como diarrea en neonatos, y acidosis o timpanismo en animales adultos
Mejorar eficiencia de utilización de la energía en rumen al reducir metanogénesis y la relación acetato:propionato ,sin reducir síntesis de grasa láctea
Mejorar eficiencia de utilización del nitrógeno por:
Reducción de proteólisis, peptidólisis y deaminación de AA`s, lo que reduce perdida de NH3 al medio ambiente
Reducción de la actividad ruminal de protozoos que fagocitan bacterias deseables, y contribuyen a la proteólisis y deaminación, y sirven de hospederos para metanógenos
Incremento de la síntesis de proteina microbial y facilitan sincronismo de P:E
Incrementar degradabilidad de materia orgánica y fibra
Garantizar seguridad y salubridad
Ayudar al procesamiento, transporte y conservación del producto
Permitir la disponibilidad de alimentos fuera de temporada
Potenciar la aceptación del consumidorAdesogan (2009)
Reguladores del pH …Bicarbonato de sodio (NaHCO3) es un polvo blanco cristalino derivado de
la soda y que posee un pH de 8,4. Actúa como buffer de naturaleza no nutritiva, y su uso se recomienda fundamentalmente cuando:
Se suministran raciones con elevada participación de concentradosDurante el cambio de raciones de baja a alta en energía, como ocurre en el postparto.
Ácido
Neutro
Básico o Alcalino
1234567891011121314
pH óptimo para la fermentación ruminal
Ácidos producidos en el abomaso
Ácidos producidos en el rumen
Saliva
Bicarbonato
Gómez (2010)
Como suplemento dos veces al día
Como ración completa, con suministro ad libitum
pH r
umin
al
Oferta de concentrado
Apetito reducidoPobre crecimiento microbialLimitada digestión de celulosaAcidosis Ruminal
OFERTA LIMITADA DE ALIMENTO CONCENTRADO
Gómez (2010)
pH ruminal y reguladores…
OFERTA ABUNDANTE DE ALIMENTO CONCENTRADOpH
rum
inal
Como suplemento dos veces al día
Como ración completa, con suministro ad libitum
Apetito reducidoPobre crecimiento microbialLimitada digestión de celulosa
Oferta de concentrado
0 2 4 6 8 10
7,0
6,8
6,6
6,4
6,2
6,0
5,8
5,6
pH r
umin
al
Tiempo post ingesta (h)
Control1,3 % buffer1,5 % buffer1,9 % buffer
Minerales en base orgánica …
Sulfatos, carbonatos y óxidos
Sulfato Cu vs Proteinato Cu
Absorción pasiva vía canales iónicos o por gradiente de concentración.
Absorción activa por mecanismos de transporte iónico específico o no específico.
Diferencias en la tasa de disociación y solubilidad.
Problemas de los “minerales inorgánicos” …
En su forma de sales (sulfatos o carbonatos) u óxidos mezclados con vitaminas alteran la estabilidad de A, D3, K, C y ácido fólico.
Interactúan con otros minerales (Exceso de Fe reduce absorción de Zn, Mn y Co)
Interactúan con otros componentes de la ración (ej. Ac. Fítico reduce absorción de Fe, Cu, Mn y Zn).
Mineral %
Calcio 1,90Fósforo 0,90Potasio 0,25Azufre 0,20Sodio 0,15Cloro 0,10Magnesio 0,05Microminerales 0,04
MicromineralesHierro (Fe), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Cobalto (Co), Iodo (l), Molibdeno (Mo), Selenio (Se)
Minerales en el cuerpo animal
Los complejos orgánicos...
Complejo Metal-Aminoácido
Sal soluble del metal mas un aminoácido (1:1), generando complejo de bajo peso molecular y de absorción directa.
Quelatos
Sal soluble del metal mas varios aminoácidos (1:2 ó 1:3), generando complejo de peso molecular superior al anterior y de absorción directa si es soluble.
Proteinatos
Sal soluble del metal con proteína parcialmente hidrolizada, generando complejo de elevado peso molecular y absorbidos previa digestión.
Complejo Polisacárido-Metal
Reacción de sal soluble del metal con solución de polisacáridos. Son de alto peso molecular y absorbidos previa digestión.
Jordan (2007)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,5 ppm 0,5 ppm 0,1 ppm
Se-orgánico Se - Mineral
Calostro
LecheNS
P<0,01
Guyot et al. (2006)
Selenio “orgánico”…
Ingesta deficiente…
Retención de membranas fetales
Mastitis clínica
Reducida actividad de seleno enzimas (ej. Glutation peroxidasa)
Incremento en células somáticas en leche (células epiteliales y células inmunes)
Sistema inmune deprimido en postparto
Mortalidad de becerros
Selenio orgánico…
Fuente como Selenometionina
Disponibilidad de metionina en sangre para síntesis de proteína láctea
Selenio en leche para la cría y humanos
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
-25 0 7 14 21 37
S (
x10
-3 g
/ml)
Días postparto
Selenometionina
Selenito de sodio
Selenito Se-Orgánico P
Neutrófilos fagoc. (%) 38,1 30,9 0,02
Retención de placenta (%) 10,8 8,6 0,04
Descarga cervical purul. (%) 17,1 9,3 0,03
Prod. láctea (kg/d)
Total 36,4 37,1 NS
3% FCM 38,5 40,4 0,02
Grasa 1,3 1,4 0,02
Silvestre et al. (2007)
Vacas Holstein
40 lts/d
0,3 mg Se/kg MS
Inseminación artificial (81 d)
0
50
100
150
200
250
ZnO ZnSO4 ZnMetGuyot et al. (2006)
Bio
disp
onib
ilida
d (%
)
El Zinc “orgánico”…
Mineral Función Deficiencia
ZnConstituyente de las pezuñasRestauración de epiteliosParte de metaloenzimas (ej ADN y ARN sintetasas)Componentes de unos 250 factores de transcripción
Baja tasa de crecimientoParequeratosis (hiperqueratinización de la piel)Daño testicularAnorexia
Vitaminas protegidas…
Características del producto
Presentación y estado físico, tamaño de partícula, solubilidad, etc.
Condiciones de distribución
Nivel de alimentación, número de comidas al día, incorporación al concentrado, raciones completas mezcladas, granulación, etc.
Asociadas al animal
Edad, estado fisiológico, estado sanitario, etc.
Impacto del medio ruminal sobre disponibilidad
depende de…
De tipo físicoTemperatura, humedad, luz, presión y fuerza de fricción; entre otros.
De tipo químico pH, reducción-oxidación y presencia de microminerales; entre otros.
En general B6 y Biotina son muy estables en el rumen Tiamina (B1) presenta degradabilidad intermedia Las restantes vitaminas hidrosolubles (B2, Niacina, Ác.
pantoténico, Ác. fólico, B12 y C) se degradan casi en su totalidad en el rumen.
Factores que afectan su estabilidad …
Incorporación en jabones cálcicos 3% de Nicotinamida para enriquecer jabones
Protección con lípidos Cloruro de colina
Uso de antioxidantes Vitamina A
Uso de secuestrantes EDTA en matriz de gelatina (Vit. A y D)
Alternativas de
protección …(Torre y Caja, 2006)
Probióticos…Cultivos simples o mezclados de microorganismos vivos que, aplicados a los animales o al hombre, benefician al hospedador mejorando las propiedades de la microflora intestinal. Los de uso más tradicional son levaduras (Saccharomyces cerevisae), hongos (Asperrgillus oryzae) y bacterias productoras de ácido láctico (Lactobacillus, Streptococcus y Bifidobacterium). Se emplean a los fines de:
Estimular flora microbial deseable
Estabilizar pH ruminal
Modificar el patrón de fermentación ruminal y los productos finales
Mejorar la digestibilidad de la ración
Incrementar el flujo de nutrientes
Reducir el stress y aumentar la respuesta inmune
Competencia por los receptores de adhesión y colonización del tracto
Competencia por determinados nutrientes
Producción de sustancias antimicrobianas
Estimulación de la inmunidad del hospedador.
Mecanismos de acción:
Caja et al. (2003)
Levaduras…
Producción de ácidos grasos volátiles (no significativa).
Reducción de la producción de metano
Disminución de la concentración de amoniaco
Favorecen la estabilidad del pH.
Saccharomyces cerevisae
Cepas vivas (108 – 1010) o sus productos (vitaminas, aminoácidos ó pared celular)
En rumen:
En microflora:
Aumento de la actividad de la flora celulolítica
Incremento de la flora anaerobia total
Favorecen la flora que deriva lactato a propiónico.Saccharomyces cerevisiae
Como material absorbente:
Presencia de macromoléculas específicas en la pared celular de las levaduras, tales como mananoproteínas y ß y D-glucanos. Señaladas como efectivas contra aflatoxina, zearalenona y ocratoxina A. Micotoxinas se asocian a:
Mecanismo:
Actividad de puentes de hidrógeno y uniones de van der Waals, básicamente entre ß y D-glucanos y micotoxinas. Mananos y quitina parecen menos eficientes en el “secuestro” .
Levaduras…
0
10
20
30
40
50
L-BM45 L.R.2323 >Q.A23
Peptona glucosa
Jugo de uva
Bejaoui et al. (2004)
Rem
oció
n de
Ocr
atox
ina
(%)
Cepas de Levadura
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3 6 9 12Tiempo (h)
Pro
d. g
ase
s (m
g/L
)
Sin SA
Con SA
Maíz en granoCepa de Aspergillus flavus
8 ppb AFB1AFB1:SA…. 1:75.000
Saavedra y Ojeda (2010)
Reducción del consumo
Disminución de la absorción de nutrientes
Hemorragia y necrosis en tracto digestivo
Gangrenado en extremidades
Desórdenes reproductivos, muerte embrional y aborto
Alteraciones nerviosas (temblores e incoordinación)
Supresión del sistema inmune
Muerte Whitlow y Hagler (2004)
Otros hongos…Se emplean esporas y micelios inactivados del hongo Aspergillus oryzae, desarrollados sobre una base de afrecho de trigo
Mecanismo de acción:
Mejora en la degradabilidad de la pared celular a partir de
enzimas (celulasas, xylanasas y estearasas) presentes en el
sustrato
Incremento en la población de bacterias ruminales totales,
particularmente las celulolíticas
Mejora la palatabilidad de la ración
Efectos variables sobre metanogénesis, deaminación y flujo de N-
microbial al tracto posterior
Ionóforos…
Aumento de producción de propionato.
Reducción in vivo e in vitro de la producción de metano.
Aumento de la digestibilidad de materia orgánica y almidón.
Reducción de producción de proteína microbiana.
Aumento de retención de nitrógeno.
Reducción de la movilización de grasa corporal.
Se trata de un grupo de antibióticos (capaces de modificar de forma selectiva la flora ruminal mejorando la eficiencia digestiva. Destacan entre estos Rumensin™ (Monensina sódica), Bovatec™ (Lasalocid de sodio), Salinomicina y Cattlyst™ (Laidlomicina propionato de postasio). Aunque de uso prohibido en Europa, se emplean para prevenir coccidiosis, mejorar eficiencia de uso de alimentos y respuesta animal.
Efectos:
Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)
Mecanismo de acción:
Alteración del metabolismo energético asociado a la membrana celular.
Mayor sensibilidad de Gram (+) por menor complejidad de su membrana.
Gram (+)= digestión de CHO, síntesis de lactato, acetato, hidrógeno y
producción de metano.
Monensina 0 150 300 450 (mg/d)
Producción leche (kg/d) 35,3 +1,41 +1,18 +1,89
Contenido graso (%) 4,7b -0,09b -1,89ab -4,09a
Contenido proteico (%) 3,3 -0,01 +0,13 -0,41
Producción grasa (g/día) 1597ab +45b -25ab -81a
Producción proteína (g/día) 1137 +41 +40 +43
Ingestión (kg) 25,6 +0,01 -0,24 -0,53
Eficiencia Energía Neta (%) 87b +5a +3ab +3ab
Ionóforos y Levaduras…
ALMIDÓN FIBRA
Monensina (-) Levadura (+)
GLUCOSA
Monensina (-)
Acetato/Hidrógeno
Metano
Levadura (+)
Succinato
Propionato
Levadura (+)
Glucosa Tisular
Monensina (-)
Lactato
Disfunción Ruminal
Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)
Tratamiento
Control Monensina Levadura Mon+Lev
GDP (kg/d) 1,28 1,32 1,37 1,36 Consumo MS (kg/d) 10,6 9,5 10,8 10,2Conversión 8,3 7,2 7,9 7,5
Fermentación ruminalTotal AG V (mM) 95,0 94,5 97,7 95,6
Proporción molar (mol/100 mol)Acetato 55,5 53,0 58,3 51,4Propionato 31,5 35,3 27,2 35,1 Butirato 10,1 9,0 10,7 9,5 Acetato:propionato 1,9 1,6 2,3 1,6
Fuente: McLeod et al. (1990)
Enzimas… De uso extendido en no rumiantes e incipiente en rumiantes
Básicamente fibrolíticas , proteasas y fitasas
Adicionadas directamente o dentro de otros aditivos
Acedo-Rico (2006)
Bacterias
Lactobacillus acidophilus (PB), L. Plantarum (PB), Bacillus subtilis (PB) y Streptococcus faecium.
LevadurasSaccharomyces cerevisiae (PB).
Hongos
Aspergillus oryzae (PB), Trichoderma reesei, Humicola insolens y Thermomyces amiginosus.
Fuentes de enzimasDosis PB FND FAD Hemicelulosa LAD
0 8,0 50,0 30,0 20,1 4,9
1 8,3 46,3 28,6 17,7 4,3
10 X 8,3 47,4 29,7 17,7 3,3
100 X 8,1 42,9 27,7 15,3 3,7
Prob. NS * * * *
Ensilado de maíz tratado con diferentes niveles de un comlpejo enzimático
Acedo-Rico (2006)
* Medias con superíndice indican diferencias significativas (*P<0,01) con respecto al testigo
Lorenzo y Ojeda (2014)
<0,01<0,01<0,01<0,01Prob
19,9* 9,3*5,62,5CEC 0,08
19,4* 10,7* 7,2* 3,8*CEC 0,04
Enzima
15,56,54,22,1Control
2416129
Tiempo (h)Tratamientos
Producción in vitro de gases (mL/g MS)
Variable Tratamiento EE Prob.
-enz +enz
Prod. Láctea
Total (kg/d) 26,6 28,2 0,86 NS
FCM (kg/d) 27,9 29,6 0,91 NS
Grasa (%) 3,61 3,58 0,12 NS
Condición corporal 2,93 2,88 0,05 NS
Pinos-Rodríguezet al. (2005)
Producción de leche
Nitrógeno de lenta liberación …
Modificado de Cuellar y Cruz (2001)
1 x 1010-11 bacterias/mL en 28 especies
1 x 105-6 protozoarios/mL ciliados o flagelados8% biomasa microbiana son hongos ruminales
AGV´s
PROTEÍNA DIETARIA RUP
Más económica que fuentes de proteína preformada
Uso limitado por su rápida ruptura y conversión a amonio
Requerimiento de cantidad y sincronía entre su tasa de
hidrólisis y CHO´s rápidamente fermentables
Uso de fuentes de urea de liberación controlada
0
100
200
300
400
500
600
0 3 6 9 12 18
Tiempo (h)
Nitr
ógen
o am
onia
cal (
mg/
l) Control
Urea
Urea/Optigen
Optigen
4 vacas mestizas (Bos indicus*Bos taurus )
Dieta basal: Heno de mala calidad (4,8% PC; 78,4% FND)
Suplemento: Melaza de caña (3,8% PC; 10,1% cenizas) ….. 1kg g/anim/d Mezcla mineral (50 g/anim/d) Urea (46% N) ….... 150 g Optigen (41%) … 168,2g
69 g N/animal/d
Reyes, Rodríguez y Ojeda (2012)
Nitrógeno de lenta liberación …
Nitrógeno de lenta liberación …
Tratamientos
Composición (%) Control NNP
Maíz 70,5 70,5
Hna. de girasol 26,0
Hna. de trigo 2,0 26,7
N-LL 1,4
Mezcla Min-Vit 1,5 1,5
Respuesta animal
Peso (kg/animal/d) 1,16 1,17
Conversión 7,64 7,59
N-LL: Nitrógeno de lenta liberación
Fuente: Mascardi (2007)
Incrementa densidad de la ración
Inclusión de alimentos para salud animal
Aumenta producción láctea
Mayor eficiencia de síntessis de proteína ruminal
Producción de carne
N-LL
Sin Con Cambio (%)
Producción Láctea (kg/d) 31,3 33,1 +5,8
Consumo N (g/d) 592 594 +0,4
N -Microbial (g/d) 220 232 +5,5
N - Leche (g/d) 421 413 -2,0
N Fecal (g/d) 235 241 +2,6
N Urinario (g/d) 186 173 -7,0
N-LL: Nitrógeno de lenta liberación
Fuente: Chalupa y Sniffen (2006)
Producción de Leche
Tratamientos
Con N-LLSin N-LL
0,310,31Mezcla mineral
0,290,29Carbonato de calcio
0,030,03Levaduras
0,03N-LL
0,050,1Urea
0,480,48Grasa "by pass"
0,380,38Sebo
27,327,8Otros subproductos
4,34,4Harina de soya (48%)
2929Alfalfa (heno + henolaje)
37,837,2Silaje de maíz
Fuente: Tikofsky y Harrison (2006)
Producción láctea (kg/d) 31,7 33,9
Costo aliment (BsF/d) 15,9 15,9
Beneficio (BsF/vaca/d) 1,3
Conclusiones…
Existe una amplia gama de opciones tecnológicas en el área de
aditivos para la alimentación de rumiantes de interés zootécnico.
La incorporación racional de aditivos en la ración de rumiantes es
una alternativa para incrementar la eficiencia biológica del
sistema y reducir el impacto ambiental.
La investigación en el área ha sentado las bases de uso, pero se
requiere desarrollar estudios en sistemas de producción local y
regional.
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de AgronomíaDepartamento de Producción AnimalCampus Maracay
ADITIVOSen la Alimentación de Rumiantes
Dr. Álvaro Ojeda
julio, 2014