Sistema digestivo bovino

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Sistema digestivo bovino

  1. 1. Nutrición y Alimentación Capítulo 1: Digestión en la vaca lechera Michel A. Wattiaux Instituto Babcock W. Terry Howard Departamento de Ciencia de Ganado Lechero INTRODUCCION La vaca lechera y otros animales como ovejas, cabras, búfalos, camellos y jirafas son herbívoros cuyas dietas estan compuestas principalmente de materia vegetal. Muchos herbívoros también son rumiantes. Los rumiantes son fácilmente identificados porque mastican la comida mucho aún cuando no ingieren alimentos. Esta acción de masticación se llama ruminación y es parte del proceso que permita el rumiante obtener energía de las paredes de las células de las plantas, también llamada fibra. ADAPTACION PARA UTILIZAR FIBRA Y NITROGENO NO- PROTEINA Figura 1: El sistema digestivo de una vaca incluye cuatro estomagos. El rumen parece a un lago con un rio pasando por una esquina.
  2. 2. La fibra es la estructura que da fuerza y rigidez a las plantas y es el componente principal de las tallas de graminiae y otras plantas. Los azucares complejos (celulosa y hemicelulosa) se encuentran encerrados en las paredes de las células y inaccesibles para animales no-rumiantes. Sin embargo, la población de microbios que vive en el retículo y el rumen (Figura 1) permita la vaca obtener energía de la fibra. Compuestos de nitrógeno no-proteína (NNP) no pueden ser utilizados por los animales no-ruminantes, pero las bacteria del rumen los utilizan como precursores para el síntesis de proteína. La vaca benéfica de los aminoácidos de la proteína bacteriana producida de las sustancias de nitrógeno en los alimentos. LOS CUATRO ESTOMAGOS Retículo y rumen El retículo y rumen son los primeros estómagos de los rumiantes. El contenido del retículo es mezclado con los del rumen casi continuamente (una vez por minuto). Ambos estómagos comparten una población densa de microorganismos (bacteria, protozoos y fungi) y frecuentemente son llamados el "retículo-rumen." Cuadro 1: Utilización de varias fuentes de energía y nitrógeno por rumiantes y no- rumiantes. Ejemplo de alimento No-rumiante (cerdo, ave) Rumiante (vaca, oveja) ENERGIA Azucares Melaza + + Almidón Racimos + + Celulosa Pajas 0 +/- PROTEINA NNP1 Urea 0 + Proteína verdadera Soy + +
  3. 3. 1 NNP = nitrógeno no-proteíco + totalmente disponible, +/- parcialmante disponible, 0 no disponible El rumen es un vaso de fermentación grande que puede contener hasta 100- 120 kg de materia en digestión. Las partículas de fibra se quedan en el rumen de 20 a 48 horas porque la fermentación bacteriana es un proceso lento. El retículo es una intersección de caminos donde partículas que entran o salgan del rumen están separadas. Solo las partículas que tienen un tamaño pequeño (<1-2 mm) o son densos (>1.2 g/ml) pueden proceder al tercer estomago. Omaso El tercer estomago o omaso parece a un fútbol y tiene una capacidad de aproximadamente 10 kg. El omaso es un órgano pequeño que tiene una alta capacidad de absorción. Permite el reciclaje de agua y minerales tales como sodio y fósforo que pueden retornar al rumen a través de la saliva. El omaso no es esencial, sin embargo es un órgano de transición entre el rumen y el abomaso, que tienen modos muy diferentes de digestión. Abomaso El cuarto estomago es el abomaso. Este estomago parece al estomago de los animales no-rumiantes. Secreta ácidos fuertes y muchas enzimas digestivas. En los animales no-rumiantes, los alimentos primeros son digeridos en el abomaso. Sin embargo en rumiantes, los alimentos que entran el abomaso son compuestos principalmente de partículas no- fermentadas de alimentos, algunos productos finales de la fermentación microbiana y los microbios que crecieron en el rumen. LAS BACTERIA DEL RUMEN El rumen provea un ambiente apropiado, con un suministro generoso de alimentos, para el crecimiento y reproducción de los microbios. La ausencia de aire (oxigeno) en el rumen favorezca el crecimiento de especies especiales de bacteria, entre ellos las que pueden digerir las paredes de las células de plantas (celulosa) para producir azucares sencillos (glucosa). Los microbios fermentan glucosa para obtener la energía para crecer y ellos
  4. 4. producen ácidos grasas volátiles (AGV) como los productos finales de fermentación. Los AGV crucen las paredes del rumen y sirven como fuentes de energia para la vaca. Mientras que crecen los microbios del rumen, producen aminoácidos, las piedras fundamentales para proteínas. Las bacteria pueden utilizar amoniaco o urea como fuentes de nitrogeno para producir aminoácidos. Sin la conversión bacteriana, el amoníaco y la urea sean inútil para la vaca. Sin embargo, las proteínas bacterianas producidas en el rumen son digeridas en el intestino delgado y constituyen la fuente principal de aminoácidos para la vaca. LOS ORGANOS DEL TRACTO DIGESTIVO Y SUS FUNCIONES 1 - Ruminación (destrucción de partículas) y producción de saliva (amortiguadores) • La ruminación reduce el tamaño de las partículas de fibra y expone los azucares a la fermentación microbiana. • Producción de 160-180 litros de saliva cuando una vaca mastica 6-8 horas por día, pero menos de 30-50 litros si el rumen no es estimulado (demasiado concentrado en la dieta). • Los amortiguadores en la saliva (bicarbonato y fosfato) neutralizan los ácidos producidos por fermentación microbiana, manteniendo un acidez neutral que favorece la digestión de fibra y crecimiento de microbios en el rumen.
  5. 5. 2 - Retículo-rumen (fermentación) • Retención de partículas largas de forrajes que estimulan la ruminación. • La fermentación microbiana produce (1) ácidos grasos volátiles (AGV) como producto final de la fermentación de celulosa y hemicelulosa y otros azucares y (2) una masa de microbios con alta calidad de proteína. • Absorción de AGV a través de pared del rumen. Los AGV son utilizados como la fuente principal de energía para la vaca y como precursores de la grasa de la leche (trigliceridas) y azucares en la leche (lactosa). • Producción de hasta 1000 litros de gases cada día que son eructados. 3 - Omaso (reciclaje de algunos nutrimentos) • Absorción de agua, sodio, fósforo y AGV residuos. 4 - Abomaso (digestión ácido) • Secreción de ácidos fuertes y enzimas digestivas. • Digestión de alimentos no fermentados en el rumen (algunas proteínas y lípidos). • Digestión de proteínas bacterianas producidas en el rumen (0.5 a 2.5 kg por día).
  6. 6. 5 - Intestino delgado (digestión y absorción) • Secreción de enzimas digestivas por el intestino delgado, hígado y páncreas. • Digestión enzimática de carbohidratos, proteínas y lípidos. • Absorción de agua, minerales y productos de digestión: glucosa, aminoácidos y ácidos grasas. 6 - Ciego (fermentación) y intestino grande • Una población pequeña de microbios fermentan los productos de digestión no absorbidos. • Absorción de agua y formación de heces. ALGUNAS DEFINICIONES Absorción es la transición de los productos de digestión y otras sustancias sencillas del tracto digestivo hacia la sangre. Amortiguadores son compuestos secretados en la saliva o agregados a la dieta para ayudar en mantener un ambiente estable en el rumen para promover la digestión de alimentos y crecimiento bacteriana. Digestión es el primer paso en una serie de procesos que separan las partículas complejas (alimentos o microbios) para formas sustancias sencillas que pueden ser utilizadas por el cuerpo. Un ácido fuerte y muchas enzimas digestivas son secretados en el tracto digestivo. Metabolismo refiere a los cambios en los productos absorbidos (nutrientes) durante su utilización en el cuerpo. Los nutrientes pueden ser degradados por los órganos del cuerpo para producir energía y para mantener funciones
  7. 7. vitales y lograr trabajo (alimentación, ruminación, ambulación). Los nutrientes pueden ser utilizados también como precursores para el síntesis de tejidos (musculos, grasa) y en el caso de las vacas lecheras el síntesis de leche. EN LA PRACTICA • Los animales rumiantes pueden utilizar una gran variedad de fuentes de alimentos comparados con los animales no-rumiantes. Los microbios que viven en el retículo rumen permiten a los rumiantes convertir los alimentos fibrosos (forrajes, residuos de cultivos y agroindustria) y el nitrógeno no-proteína (amoníaco, urea) en alimentos altamente nutritivos y aceptable para los seres humanos (carne y leche). • Los alimentos fibrosos son esenciales para la salud de la vaca porque mantienen la ruminación y la producción de la saliva que son necesarias para la función correcta del rumen y los microbios que viven allí . • Una vaca puede comer forrajes (de baja energía) y concentrados (de alta energía), sin embargo, la adición de altas cantidades de concentrados a una ración debe ser progresiva ( 4 a 5 días) para permitir la población de bacteria en el rumen a adaptarse a la nueva dieta. • Los heces de rumiantes son ricos en materia orgánica (microbios no- digeridos)y son fertilizantes excelentes.
  8. 8. Capítulo 2: Composición y análisis de alimentos Michel A. Wattiaux Instituto Babcock INTRODUCCION Los alimentos para las vacas lecheras pueden incluir tallos, hojas, semillas y racimos de varias plantas. Las vacas también pueden ser alimentadas con subproductos industriales (harinas de semillas oleaginosas, melaza, granos cerveceros, subproductos de molino etc.). Además las vacas necesitan minerales y vitaminas para responder a sus requisitos nutricionales. Los alimentos para vacas son frecuentemente clasificados así: • Forraje • Concentrado • Suplemento de proteína • Minerales y vitaminas Aunque arbitraria, esta clasificación se base en el valor del alimento como suministro de nutrientes específicos. Nutrientes son las sustancias químicas necesarias para la salud, mantenimiento, crecimiento y producción del animal. Los nutrientes encontrados en los alimentos y requeridos por los animales pueden ser clasificados así: • Agua • Energía (lípidos, carbohidratos, proteínas) • Proteína (compuestos nitrogenosos) • Vitaminas • Minerales Forrajes también pueden contener sustancias que no tienen valor nutritivo (Figura 1). Algunos componentes tienen estructuras complejas (compuestos fenólicos) que son indigestibles y pueden interferir con la digestión de algunas nutrientes (por ejemplo lignina y tanino). Además algunas plantas contienen toxinas que son dañinas para la salud del animal.
  9. 9. COMPOSICION DE LOS ALIMENTOS Agua (H2O) y materia seca Cuando una muestra de alimento esta colocada en un horno a una temperatura de 105deg.C durante 24 horas, el agua evapora y el alimento seco restante se llama materia seca. Los alimentos contienen cantidades diferentes de agua. En sus etapas inmaduras las planta contienen 70-80% agua (es decir 20-30% materia seca). Sin embargo, las semillas no contienen más de 8 a 10% de agua (y 90 a 92% materia seca). La materia seca del alimento contiene todos los nutrientes (excepto agua) requeridos por la vaca. La cantidad de agua en los alimentos es tipicamente de poca importancia. Las vacas regulan su insumo de agua aparte de la materia seca y deben tener acceso a agua fresca y limpia todo el día. La composición nutricional de los alimentos es comúnmente expresada como porcentaje de materia seca (%MS) en lugar de porcentage del alimento fresco (% "como alimentado") porque: • La cantidad de agua en los alimentos es muy variable y el valor nutritivo es más fácilmente comparado cuando se expresa en base a materia seca. • La concentración de nutriente en el alimento puede ser directamente comparada a la concentración requerida en la dieta. Materia orgánica y minerales La materia orgánica en un alimento puede ser dividida en materia orgánica y inorgánica. Compuestos que contienen carbón (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N) son clasificados como orgánicos. Los compuestos inorgánicos o minerales son los demás elementos químicos (calcio, fósforo etc.). Cuando una muestra de alimento esta colocada en un horno y mantenida a 550deg.C por 24 horas la materia orgánica esta quemada y la materia restante es la parte mineral, llamada ceniza. En las plantas, el contenido de minerales varia entre 1 a 12%. Los forrajes usualmente contienen más minerales que semillas o granos. Los subproductos de animales que contienen huesos pueden tener hasta 30% minerales (principalmente calcio y fósforo). Minerales son frecuentemente clasificados como macro- y micro minerales (Cuadro 1). Esta distinción se base solo en la cantidad requerida por los animales. Algunas minerales posiblemente son
  10. 10. esenciales (por ejemplo bario, bromo, níquel) y otros son reconocidos por tener un efecto negativo en la digestibilidad de los alimentos (por ejemplo silico). Cuadro 1: Los minerales requeridos en la dieta de animales y sus símbolos químicos. Marco Mineral Símbolo químico Calcio Ca Fósforo P Magnesio Mg Sodio Na Potasio K Cloro Cl Azufre S Yodo I Hierro Fe Cobre Cu Cobalto Co Manganeso Mn Molibdeno Mo Zinc Zn Selenio Se Nutrientes que contienen nitrógeno Nitrógeno se encuentra en proteínas y otros compuestos, incluidos en la materia orgánica de un alimento. Las proteínas son compuestos de una o más cadenas de aminoácidos. Hay 20 aminoácidos que se encuentran en proteínas. El código genético determina la estructura de cada proteína, que en su turno establece una función específica en el cuerpo. Algunos aminoácidos son esenciales y otros no-esenciales. Los aminoácidos no- esenciales pueden ser sintetizados en el cuerpo, pero los aminoácidos esenciales deben estar presentes en la dietas porque el cuerpo no los puede sintetizar. Parte del nitrógeno en los alimentos se llama nitrógeno no-proteína (NNP) porque el nitrógeno no se encuentra como parte de la estructura de una proteína. Nitrógeno no-proteína (por ejemplo amoniaco, urea, aminos, ácidos
  11. 11. nucleicos) no tienen valor nutritivo para los animales de estomago sencillo. Sin embargo en los rumiantes, nitrógeno no-proteína puede ser utilizado por las bacteria del rumen para sintetizar aminoácidos y proteínas que benefican la vaca. Un químico danés, J.G. Kjeldahl, desarrolló un método en 1883 para determinar la cantidad de nitrógeno en un compuesto. En promedio en proteínas el contenido de nitrógeno es 16%. Así, el porcentaje de proteína en un alimento es tipicamente calculado como el porcentaje de nitrógeno multiplicado por 6.25 (100/16 = 6.25). Esta medida se llama la proteína cruda. La palabra cruda refiere a que no todo el nitrógeno en el alimento esta en forma de proteína. Usualmente la cifra para proteína cruda da un sobre- estimado del porcentaje verdadero de proteína en un alimento. La proteína cruda en forrajes se encuentra entre menor de 5% (residuos de cosechas) hasta más de 20% (leguminosas de buena calidad). Subproductos de origen animal son usualmente muy ricos en proteina (más de 60% de proteína cruda). Nutrientes que contienen energía Al contraste de otros nutrientes, el contenido de energía en un alimento no puede ser cuantificada por un análisis del laboratorio. La cantidad de energía en los alimentos es mejor medido vía experimentación. En el cuerpo el carbón (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) de los carbohidratos, lípidos y proteínas puede ser convertido a H2O y CO2 con la liberación de energía. La megacaloria (Mcal) es tipicamente utilizado como una unidad de energía, pero el joule (J) es la unidad oficial de medida. En alimentos para las vacas lecheras, la energía esta expresada como de energía neta de lactancia (ENl). Esta unidad representa la cantidad de energía en el alimento que es disponible para el mantenimiento del peso corporal y la producción de leche. Por ejemplo, requiere 0.74 Mcal ENl para producir 1kg. de leche y la energía en los alimentos es entre 0.9 y 2.2 Mcal ENl/kg. materia seca.
  12. 12. Figura 1: Composición de alimentos, demostrando los nutrientes y los métodos de análisis. Las cantidades de lípidos y otras sustancias grasosas son determinadas por un método que se llama extracción con éter y ellos usualmente rinden 2.23 veces la energía que carbohidratos. Sin embargo la mayoría de energía en forrajes y muchos concentrados vienen principalmente de los carbohidratos. Los alimentos para las vacas usualmente tienen menos de 5% de lípidos pero 50-80% de carbohidratos. Hay tres clases principales de carbohidratos en plantas: • Azucares sencillos (glucosa, fructosa)
  13. 13. • Carbohidratos de almacenamiento (almidón) también conocidos como carbohidratos no-fibrosos, no-estructurales, o que no son parte de las paredes de las células • Carbohidratos estructurales, conocidos como fibrosos, o de la pared de las células (celulosa y hemicelulosa). Glucosa se encuentra en alta concentración en algunos alimentos (melaza, suero de leche). Almidón es un componente importante de los granos de cereales (trigo, cebada, maíz etc.). Celulosa y hemicelulosa constituyen cadenas largas de unidades de glucosa. El enlace químico entre dos unidades de glucosa es fácilmente roto en el caso de almidón, pero en celulosa el enlace resiste el ataque de enzimas digestivas de los mamíferos. Sin embargo, las bacteria del rumen posean las enzimas que pueden extraer las unidades adicionales de glucosa de células y hemicelulosa. Celulosa y hemicelulosa son asociadas con lignina, una sustancia fenólica en la pared de la célula. La fibra, o cantidad de pared de células, en un alimento tiene efectos importantes en su valor nutritivo. En general, el más bajo el contenido de fibra, el más alto el contenido de energía. Pero partículas largas de fibra son necesarias en las raciones de la vaca para: • Estimular la ruminación, esencial para mantener la digestión y la salud de la vaca. • Evitar la depresión del porcentaje de grasa en la leche. En muchos países, el contenido de fibra cruda es la medida oficial para determinar el contenido de fibra en un alimento. Sin embargo, no es un método preciso para medir las paredes de las células. Un procedimiento más reciente es la determinación de fibra neutro detergente (FND) en el laboratorio, que ofrece un estimación más precisa del total de fibra en el alimento. FND incluye celulosa, hemicelulosa y lignina. Los azucares en la fibra son fermentados lentamente por las bacteria en el rumen, pero la materia que no se encuentra en las paredes de las células es fácilmente accesible a las bacteria rumenal. Usualmente los carbohidratos no fibrosos no son cantificados por análisis, pero en base de cálculos, restando la ceniza, proteína cruda, extractos de éter del total y asumiendo que el resultado representa los FND (Figura 1).
  14. 14. Vitaminas El contenido de vitaminas en un alimento no esta determinado rutinariamente pero son esenciales en pequeñas cantidades para mantener la salud. Las vitaminas son clasificadas como solubles en agua (9 vitaminas del complejo B y vitamina C) y solubles en grasa (ß-carotena, o provitamina A, vitaminas D2, D3, E y K. En las vacas, las vitaminas del complejo B no son esenciales porque las bacteria del rumen las puede sintetizar.
  15. 15. Capítulo 3: Metabolismo de carbohidratos en vacas lecheras Michel A. Wattiaux Instituto Babcock Louis E. Armentano Departamento de Ciencia de Ganado Lechero CLASES DE CARBOHIDRATOS Los carbohidratos son la fuente más importante de energía y de los principales precursores de grasa y azúcar (lactosa) en la leche de la vaca. Los microorganismos en el rumen permiten la vaca obtener energía de los carbohidratos fibrosos (celulosa y hemicelulosa) que son ligados a la lignina en las paredes de las células de plantas. Fibra es voluminosa y se retiene en el rumen donde la celulosa y la hemicelulosa fermenten lentamente. Mientras que madura la planta, el contenido de lignina de la fibra incrementa y el grado de fermentación de celulosa y hemicelulosa en el rumen se reduce. La presencia de fibra en partículas largas es necesaria para estimular la ruminación. La ruminación aumenta la separación y fermentación de fibra, estimula las contracciones del rumen y aumenta el flujo de saliva hacia el rumen. La saliva contiene bicarbonato de sodio y fosfatos que ayudan a mantener la acidez (pH) del contenido del rumen en un pH casi neutral. Raciones que faltan fibra suficiente resultan en un porcentaje bajo de grasa en la leche y contribuyen a desordenes de digestión, tales como desplazamiento del abomaso y acidosis del rumen. Los carbohidratos no-fibrosos (almidones y azucares) fermentan rápidamente y completamente en el rumen. El contenido de carbohidratos no-fibrosos incrementa la densidad de energía en la dieta, y así mejora el suministro de energía y determina la cantidad de proteína bacteriana producida en el rumen. Sin embargo, los carbohidratos no-fibrosos no estimulen la ruminación o la producción de saliva y cuando se encuentran en exceso pueden inhibir la fermentación de fibra. Así, el equilibrio entre carbohidratos fibrosos y no-fibrosos es importante en alimentar las vacas lecheras para la producción eficiente de leche. La Figura 1 resume la transformación de carbohidratos en varios órganos. En la vaca
  16. 16. lactante, el rumen, el hígado y la glándula mamaria son los principales órganos involucrados en el metabolismo de carbohidratos. PRODUCCION DE ACIDOS GRASAS VOLATILES EN EL RUMEN Durante la fermentación rumenal, la población de microorganismos, principalmente bacteria, fermenta los carbohidratos para producir energía, gases (métano - CH4 y bióxido de carbón - CO2), calor y ácidos. El ácido acético (vinagre), ácido propionico y ácido butirico son ácidos grasas volátiles (AGV) y conformen la mayoría (>95%) de los ácidos producidos en el rumen (Cuadro 1). También la fermentación de aminoácidos generados en el rumen produce ácidos, llamados iso-ácidos. La energía y los iso-acidos producidos durante la fermentación son utilizados por las bacteria para crecer (es decir principalmente para sintetizar proteína). El CO2 y CH4 son eructados, y la energía todavía presente en el CH4 se pierde. Si no es necesario para mantenimiento de la temperatura del cuerpo, el calor producido durante fermentación se disipe.
  17. 17. Figura 1: Metabolismo de carbohidratos en la vaca. Cuadro 1: Ácidos grasos volátiles producidos por la fermentación rumenal. Nombre Estructura Los AGV son productos finales de la fermentación microbial y son absorbidos a través de la pared del rumen. La mayoría de el acetato y todo el propionato son transportados al hígado, pero la mayoría del
  18. 18. Acético CH3-COOH Propionico CH3-CH2-COOH Butirico CH3-CH2-CH2- COOH butirato se convierte en la pared del rumen a una ketona que se llama [beta]-hidroxibutirata. Las ketonas son la fuente principal de energía (combustible) para la mayoría de tejidos del cuerpo. Las ketonas provienen principalmente del butirato producido en el rumen, pero en las etapas inciales de lactancia vienen también de la movilización de tejidos adiposos. PRODUCCION DE GLUCOSA EN EL HIGADO Todo el propionato se convierte a glucosa en el hígado. Además, el hígado utilice los aminoácidos para síntesis de glucosa. Este es un proceso importante porque normalmente no hay glucosa absorbida del tracto digestivo y toda las azucares encontradas en leche (aproxim-adamente 900g cuando una vaca produce 20 kg de leche) deben ser producidas por el hígado. Una excepción existe cuando la vaca esta alimentada con grandes cantidades de concentrados ricos en almidón o una fuente de almidón resistente a la fermentación rumenal. Luego, el almidón escapa de la fermentación y alcanza el intestino delgado. La glucosa formada mediante la digestión en el intestino es absorbido, y transportado al hígado donde contribuye al suministro de glucosa de la vaca. Lactata es una fuente alternativa de glucosa para el hígado. La lactata se encuentra en ensilajes bien preservadas, pero la producción de lactata en el rumen ocurre cuando hay un exceso de almidón en la dieta. Este no es deseable porque el ambiente del rumen resulta acidico, la fermentación de fibra se pare y en casos extremos la vaca deja de comer. SÍNTESIS DE LACTOSA Y GRASA EN EL HIGADO Durante la lactancia, la glándula mamaria tiene una alta prioridad para la utilización de glucosa. La glucosa se utiliza principalmente para la formación de lactosa (azúcar en la leche). La cantidad de lactosa sintetizada en la ubre es estrechamente ligada con la cantidad de leche producida cada día. La concentración de lactosa en la leche es relativamente constante y
  19. 19. básicamente, agua se agrega a la cantidad de lactosa producida por las células secretorias hasta lograr una concentración de lactosa de aproximadamente 4.5%. Así, la producción de leche en las vacas lecheras es altamente influida por la cantidad de glucosa derivada del propionato producido en el rumen. También, glucosa se convierte a glicerol que se utiliza para el síntesis de grasa de leche. Acetato y [beta]-hidroxibutirato se utilicen para la formación de ácidos grasas encontradas en la grasa de leche. La glándula mamaria sintetiza ácidos grasos saturados que contienen de 4 a 16 átomos de carbón (ácidos grasos de cadena corta). Casi la mitad de grasa de leche es sintetizada en la glándula mamaria. La otra mitad que es rica en ácidos grasos no-saturados que contienen de 16 a 22 atomes de carbón (ácidos grasos de cadena larga) viene de lípidos en la dieta (vea metabolismo de lípidos en las vacas lecheras). La energía requerida para el síntesis de grasa y lactosa viene de la combustión de ketonas, pero el acetato y la glucosa también pueden ser utilizadas como fuentes de combustible para las células de muchos tejidos. EFECTO DE LA DIETA SOBRE LA FERMENTACION RUMENAL Y EL RENDIMIENTO DE LECHE La fuente de carbohidrato en la dieta influye la cantidad y la relación de AGV producidos en el rumen. La población de microbios convierte los carbohidratos fermentados a aproximada-mente 65% ácido acético, 20% ácido propionico y 15% ácido butirico cuando la ración contiene una alta proporción de forrajes. En este caso, el suministro de acetato puede ser adecuado para maximizar la producción de leche, pero la cantidad de propionato producido en el rumen puede limitar la cantidad de leche producida porque el suministro de glucosa es limitado. Los carbohidratos no-fibrosos presentes en muchos concentrados promueven la producción de ácido propionico mientras los carbohidratos fibrosos que se encuentran principalmente en forrajes estimulen la producción de ácido acético en el rumen. Además, los carbohidratos no- fibrosos rinden mas AGV (es decir mas energía) porque son fermentados mas rápidamente y más completamente.
  20. 20. Figura 2: Efecto de la composición de la dieta en los AGV rumenales y la producción de leche. Así, la alimentación de concentrados usualmente resulta en un aumento de producción de AGV y una proporción mayor de propionato en lugar de acetato. (Figura 2). Cuando se alimentan grandes cantidades de concentrados (cuando se alimentan con forrajes bien molidos), el porcentaje de ácido acético se reduce debajo de 40% mientras el porcentaje de propionato se aumenta más de 40%. La producción de leche puede aumentarse porque el suministro de glucosa proveniente de propionato se incrementa, pero el suministro de ácido acético para el síntesis de grasa puede ser limitante. En general, esta reducción en disponibilidad de ácido acético es asociada con una reducción de producción de grasa y una porcentaje baja de grasa en la leche. Además, un exceso de propionato relativo a acetato causa la vaca a utilizar la energía disponible para depositar tejido adiposo (aumenta de peso corporal) en lugar de síntesis de leche. Así los concentrados excesos en la ración lleva a vacas gordas. La alimentación prolongada de esta ración puede tener un efecto negativo para la salud de la vaca, que tiende mas a ser afectada por hígado grasoso, ketosis, y distocia (dificultades de parición). Por otro lado, concentrado insuficiente en la ración limita la ingestión de energía y la producción de leche. En resumen, un cambio en la proporción de forraje y concentrado en una dieta provoca un cambio importante en las características de los carbohidratos que tienen un efecto profundo en la cantidad y porcentaje de
  21. 21. cada AGV producido en el rumen. En turno, los AGV tienen un efecto importante en: • La producción de leche • El porcentaje de grasa en la leche • La eficiencia de convertir alimentos a leche • El valor relativo de una ración para la producción de leche en lugar de engorde.
  22. 22. Capítulo 4: Metabolismo de lípidos en vacas lecheras Michel A. Wattiaux Instituto Babcock Ric R. Grummer Departamento de Ciencia de Ganado Lechero CLASES DE LIPIDOS Usualmente la dieta consumida por las vacas contiene solo 4 a 6% de lípidos. Sin embargo, los lípidos son parte importante de la ración de una vaca lechera porque contribuyen directamente a casi 50% de la grasa en la leche y son la fuente más concentrada de energía en los alimentos. Solo pequeñas cantidades de lípidos se encuentran en forrajes y semillas. Sin embargo, algunas plantas (algodón, soy) tiene semillas llamadas "oleaginosas" que acumulan más de 20% de lípidos. Tipicamente los lípidos son extraídos de las semillas oleaginosas pero pueden ser incorporadas en forma entera en las dietas de las vacas lecheras. Los lípidos son insolubles en agua pero son solubles en solventes orgánicos (éter, cloroformo, hexano etc.). Los triglicéridos se encuentran principalmente en los granos de cereales, semillas oleaginosas y grasas de origen animal. La estructura básica de las triglicéridos consiste de una unidad de glicerol (un azúcar de tres carbones) y tres unidades de ácidos grasos (Figura 1). Figura 1: Estructura básica de los triglicéridos. Los radicales (R1, R2, y R3) consisten de una cadena de carbones de longitud y saturación variable. Los glicolípidos son una segunda clase de lípidos encontrados principalmente en los forrajes (gramineas y leguminosas). Tienen una
  23. 23. estructura parecida a los triglicéridos con la excepción que uno de los tres ácidos grasos ha sido remplazado por un azúcar (usualmente galactosa). Cuando uno de los ácidos grasos esta remplazado con un fosfato ligado a otra estructura compleja, el lípido se llama fosfolípido. Los fosfolípidos son componentes menores en los alimentos, encontrados principalmente en las bacteria del rumen. Los ácidos grasos comunes encontrados en los lípidos de plantas varían de 14 a 18 carbones (Cuando 1). El punto de fusión determina si el lípido es en forma liquido o solido a temperaturas normales. El punto de fusión depende principalmente del grado de saturación y en menor grado por la longitud de la cadena de carbones. Los lípidos de plantas tipicamente contienen 70 a 80% de ácidos grasos no-saturados y tienden a quedarse en un estado liquido (aceites). Por otro lado, las grasas de origen animal contienen 40-50% de ácidos grasos saturadas y tienden a quedarse en un estado solido (grasas). El grado de saturación tiene un efecto marcado en el modo de digestión por los animales y en el caso del rumiante, si interfieren o no con la fermentación de carbohidratos en el rumen. Cuadro 1: Acidos grasos comunes encontrados en la dieta de vacas lecheras. Nombre común Estructura Abreviación* Punto de fusión (° C) Acidos saturados Miristico CH3-(CH2)12-COOH (C14:0) 54 Palmitico CH3-(CH2)14-COOH (C16:0) 63 Estearico CH3-(CH2)16-COOH (C18:0) 70 Acidos no-saturados Palmitoleico CH3-(CH2)5-CH=CH- (CH2)7-COOH (C16:1) 61 Oleico CH3-(CH2)7-CH=CH- (CH2)7-COOH (C18:1) 13 Linoleico CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2- CH=CH- (CH2)7-COOH (C18:2) -5 Linolenico CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH- CH2- CH=CH-(CH2)7-COOH (C18:3) -11
  24. 24. * El primer numero indica el numero total de carbón y el segundo el numero de enlaces dobles en la molécula. HIDROLISIS Y SATURACION DE LIPIDOS EN EL RUMEN En el rumen, la mayoría de los lípidos son hidrolizados. El enlace entre el glicerol y los ácidos grasos son separados dando origen a glicerol y tres ácidos grasos. El glicerol se fermenta rápidamente para formar ácidos grasos volátiles (vea metabolismo de carbohidratos). Algunas ácidos grasos son utilizados por las bacteria para sintetizar los fosfolípidos necesarios para construir las membranas de células. Otra acción importante de los microbios del rumen es de hidrogenar los ácidos grasos no saturados. En este proceso, un ácido graso resulta saturado porque un enlace doble esta remplazado por dos átomos de hidrogeno. Por ejemplo la hidrogenación convierte ácido oleico a ácido estearico (Cuadro 1). Acidos grasos libres en el rumen tienden a ligarse a partículas de alimentos y microbios y prevenir más fermentación, especialmente de los carbohidratos fibrosos. Lípidos excesos en la dieta (más de 8%) pueden tener un efecto negativo en la producción de leche y el porcentaje de grasa en la leche. Los lípidos no saturados tienen un efecto más negativo que los lípidos saturados. Sin embargo los lípidos pueden ser protegidos para reducir la tasa de hidrólisis y hacerles menos reactivos en el rumen. La capa de la semilla tiende a proteger los lípidos dentro las semillas y hacerles menos accesible al hidrólisis rumenal comparado con la grasa de origen animal. También, los tratamientos industriales que usualmente incluyen la formación de jabones (sales de calcio con los ácidos grasos) aumentan la resistencia de los lípidos a hidrólisis en el rumen. La mayoría de los lípidos que salgan del rumen son ácidos grasos saturados (85-90%) principalmente en la forma de ácidos palmíticos y estearicos) ligados a partículas de alimentos y microbios y los fosfolípidos microbianas (10-15%). ABSORCION INTESTINAL DE LIPIDOS Los fosfolípidos microbianos son digeridos en el intestino delgado y allí contribuyen a los ácidos grasos procesados y absorbidos a través de la
  25. 25. pared del intestino. La bilis secretada por el hígado y las secreciones pancreáticas (ricas en enzimas y bicarbonato) son mezcladas con el contenido del intestino delgado. Estas secreciones son esenciales para preparar los lípidos para absorción, formando partículas mezclables con agua que pueden entrar las células intestinales. En las células intestinales una porción mayor de ácidos grasos son ligados con glicerol (proveniente de la glucosa de la sangre) para formar triglicéridos. Los triglicéridos, algunos ácidos grasos libres, colesterol y otras sustancias relacionadas con lípidos son cubiertos con proteínas para formar lipoproteínas ricas en triglicéridos, también llamados lipoproteínas de baja densidad. Las lipoproteínas ricas en triglicéridos entran los vasos linfáticos y de allí pasan al canal torácico (donde el sistema linfático se conecta con la sangre) y así llegan a la sangre. En contraste a la mayoría de nutrientes absorbidos en el tracto gastrointestinal los lípidos absorbidos no van al hígado pero entran directamente a la circulación general. Así los lípidos absorbidos pueden ser utilizados por todos los tejidos del cuerpo sin ser procesados por el hígado.
  26. 26. Figura 2: Metabolismo de lípidos en la vaca. UTILIZACION DE LA UBRE DE LIPIDOS EN LA DIETA Casi la mitad de la grasa en la leche es derivada del metabolismo de lípidos en la glándula mamaria. Estos ácidos grasos provienen principalmente de las
  27. 27. lipoproteínas ricas en triglicéridos. Un aumento de ácidos grasos con más de 16 carbones (ácidos grasos de cadena larga) en la dieta aumenta su secreción en la leche, pero también inhibe el síntesis de ácidos grasos de cadena corta y mediana (vea metabolismo de carbohidrato). Así la depresión marcada en la secreción de grasa en la leche cuando se alimenta las vacas con dietas bajas en fibra no puede ser compensando dando más grasa en la dieta. EL PAPEL DEL HIGADO EN LA MOVILIZACION DE LIPIDOS En periodos de sub-alimentación o en la primera parte de lactancia, las vacas enfrentan su demanda para energía movilizando los tejidos adiposos para obtener energía sobre aquella proveída en la dieta. Los ácidos grasos de los triglicéridos almacenados en los tejidos adiposos (ubicados principalmente en el abdomen y encima de los riñones) son liberados hacia la sangre. Los ácidos grasos liberados son absorbidos por el hígado donde pueden ser utilizados como fuente de energía o convertidos a ketonas que pueden ser liberados hacia la sangre y utilizados como una fuente de energía en muchas tejidos. El hígado no tiene una alta capacidad para formar y exportar lipoproteínas ricas en triglicéridos y los ácidos grasos excesos movilizados son almacenados como triglicéridos en la células del hígado. La grasa depositada en el hígado hace difícil al hígado formar más glucosa. Esta condición ocurre principalmente en los primeros días de lactancia y puede llevar a desordenes metabólicos como ketosis y hígado grasoso. ADICION DE LIPIDOS A LAS RACIONES DE VACAS LECHERAS Los lípidos contiene casi 2.25 veces más energía que los carbohidratos. También los lípidos son a veces llamados nutrientes "fríos" porque durante digestión y utilización por el cuerpo generan menos calor que los carbohidratos y proteína. Así un aumento de lípidos en las raciones de las vacas lecheras pude tener varios beneficios potenciales: • Incrementa la densidad calórica (energía) de la dieta, especialmente cuando la ingestión puede ser limitado como cuando hay una dieta con alto contenido de forraje.
  28. 28. • Limita la necesidad para concentrados ricos en carbohidratos, que tipicamente son necesarios en la primera parte de lactancia cuando la vaca esta en equilibrio negativo para energía. • En clima caliente los lípidos pueden ayudar a reducir el stress de calor en una vaca lactante. Los cambios anotados en la ingestión de alimentos y la producción de leche varían mucho según el tipo de lípidos agregados a la dieta. Las vacas no deben ser alimentados con más de 0.45 kg./día de lípidos en adición a los lípidos presentados en los alimentos rutinarios. Esta cantidad se traduzca a un total de casi 6-8% lípidos en la dieta antes de que produce efectos negativos. La producción de leche es maximizada cuando los lípidos forman 5% de la materia seca de la dieta. Más lípido en la dieta usualmente reduce la proteína en la leche por 0.1%. Además un exceso de lípidos puede reducir la ingestión de alimentos, producción de leche y la composición de la grasa en la leche.
  29. 29. Capítulo 5: Metabolismo de proteínas en vacas lecheras Michel A. Wattiaux Instituto Babcock INTRODUCCION Las proteínas provean los aminoácidos requeridos para el mantenimiento de las funciones vitales como reproducción, crecimiento y lactancia. Los animales no-rumiantes necesitan aminoácidos pre-formados en su dieta, pero los rumiantes pueden utilizar otras fuentes de nitrógeno porque tienen la habilidad especial de sintetizar aminoácidos y de formar proteína desde nitrógeno no-proteína. Esta habilidad depende de los microorganismos en el rumen. Además los rumiantes posean un mecanismo para ahorrar nitrógeno. Cuando el contenido de nitrógeno en la dieta es baja, urea, un producto final del metabolismo de proteína en el cuerpo puede ser reciclado al rumen en cantidades grandes. En los no-rumiantes, la urea siempre se pierde en la orina. Considerando estas adaptaciones del metabolismo de nitrógeno, es posible alimentar vacas con fuentes de nitrógeno no de proteína y obtener una producción de 580 gr. de proteína de leche de alta calidad y 4000 kg. de leche en la lactancia. TRANSFORMACION DE PROTEINA EN EL RUMEN Los proteínas de los alimentos son degradados por los microorganismos del rumen vía aminoácidos para formar amoniaco y ácidos orgánicos (ácidos grasas con cadenas múltiples). El amoniaco también viene de las fuentes de nitrógeno no-proteína en los alimentos y de la urea reciclada de la saliva y a través de la pared del rumen. Niveles demasiado bajos de amoniaco causan un escasez de nitrógeno para las bacteria y reduce la digestibilidad de los alimentos. Demasiado amoniaco en el rumen produce una perdida de peso, toxicidad por amoniaco y en casos extremos, muerte del animal.
  30. 30. Figura 1: Metabolismo de proteínas en la vaca. El nivel de utilización de amoniaco para sintetizar proteína microbiana depende principalmente de la disponibilidad de energía generada por la fermentación de carbohidratos. En promedio, 20 gr. de proteína bacteriana es sintetizada de 100 gr materia orgánica fermentada en el rumen. El síntesis de proteína bacteriana puede variar entre 400 gr/día a aproximadamente 1500
  31. 31. gr/día según la digestibilidad de la dieta. El porcentaje de proteína en bacteria varia entre 38 y 55% (Cuadro 1). En general, bacteria contienen mas proteína cuando las vacas consumen mas alimentos y las bacteria, pegadas a partículas de alimentos, pasan más rápidamente del rumen al abomaso. Cuadro 1: Composición (%) y digestibilidad en el intestino (%) de microbios rumenales1 Bacteria Promedio Rango Protozoa Proteínas 47.5 38 - 55 - Acidos nucléicos2 27.6 - - Lípidos 7.0 4 - 25 - Carbohidratos 11.5 6 - 23 - Peptidoglican3 2.0 - - Minerales 4.4 - - Proteína cruda 62.5 31 - 78 24 - 49 Digestibilidad 71.0 44 - 86 76 - 85 1 Adaptada de Ecología Nutricional del Rumiante. 1982. O & B Books Inc., 1215 NW Kline Place, Oregon 97330 2 Acidos nucléicos = materia genética 3 Peptidoglican = estructura compleja en la pared de las bacteria. Usualmente una porción de proteína de la dieta resiste la degradación en el rumen y pase sin degradación al intestino delgado. La resistencia a la degradación en el rumen varia considerablemente entre fuentes de proteína y esta afectada por varias factores. Usualmente las proteínas en un forraje son degradadas a un mayor nivel (60-80%) que las proteínas en concentrados o subproductos industriales (30-60%).
  32. 32. Una porción de proteína bacteriana es destruida dentro el rumen, pero la mayoría entra el abomaso pegada a las partículas de alimentos. Los ácidos fuertes secretados en el abomaso paran toda actividad microbiana y las enzimas digestivas comienzan a separar las proteínas para formar aminoácidos. Aproximadamente 60% de los aminoácidos absorbidas en el intestino delgado son derivadas de proteína bacteriana, y el 40% restante es de proteína no degradada en el rumen. La composición de los aminoácidos en la proteína bacteriana es relativamente constante, irrespecto de la composición de la proteína en la dieta. Todos los aminoácidos, incluyendo los esenciales, están presentes en la proteína bacteriana en una proporción que aproxima a las proporciones de aminoácidos requeridos por la glándula mamaria para el síntesis de leche. Así la conversión de proteína de los alimentos a proteína bacteriana es usualmente un proceso beneficioso. La excepción es cuando se alimenta con proteína de alta calidad y el amoniaco producido en el rumen no puede ser utilizada debido a una falta de energía fermentable. PROTEINA EN LAS HECES Casi 80% de la proteína que alcanza el intestino delgado es digerido, el resto pasa a los heces. Otra fuente importante de nitrógeno en las heces son las enzimas digestivas secretadas en el intestino y el remplazo rápido de las células del intestino (proteína metabólica de las heces). En promedio, por cada incremento de 1kg de materia seca ingerida por la vaca, hay un aumento de 33g de proteína corporal perdido en el intestino y eliminado en las heces. Las heces de rumiantes son un buen fertilizante porque son ricas en materia orgánica y especialmente ricas en nitrógeno (12.2-2.6% de nitrógeno o equivalente a 14-16% proteína cruda) comparado con las heces de animales no-rumiantes. METABOLISMO EN EL HIGADO Y RECICLAJE DE UREA Cuando hay una falta de energia fermentable o cuando la proteína cruda en la dieta es excesivo, no todo el amoniaco producido en el rumen puede ser convertido a proteína microbiana. Un exceso de amoniaco pasa el pared del rumen y esta transportada al hígado. El higado convierte el amoniaco a urea
  33. 33. que está liberada en la sangre. La urea en la sangre puede seguir uno de dos caminos: 1. Volver al rumen via la saliva o a través de la pared del rumen. 2. Excreción en la orina por los riñones. Cuando la urea vuelva al rumen esta re-covertida a amoniaco y puede servir como una fuente de nitrógeno para el crecimiento bacteriana. La urea excretada en la orina esta perdida la animal. Cuando las raciones son bajas en proteína cruda, la mayoría de urea esta reciclada y poco se pierde en la orina. Sin embargo, mientras se incrementa la proteína cruda en la ración, menos urea esta reciclada y mas esta excretada en la orina. SÍNTESIS DE PROTEINA DE LA LECHE Durante la lactancia, la glándula mamaria tiene una alta prioridad para utilizar aminoácidos. El metabolismo de aminoácidos en la glándula mamaria es sumamente complejo. Aminoácidos pueden ser convertido a otros aminoácidos o oxidado para producir energía. La mayoría de los aminoácidos absorbidos por la glándula mamaria es utilizada para sintetizar proteínas de leche. La leche contiene aproximadamente 30g de proteína por kg., pero hay diferencias importantes entre razas y dentro la misma raza de vacas. La proteína principal en la leche es caseina y este forma 90% de la proteína en la leche (Cuadro 2). Las caseinas contribuyen alto valor nutritivo de muchos productos lácteos. Las proteinas de suero de leche también son sintetizados de aminoácidos en la glándula mamaria. Alpha-Lactalbumina es un enzima que tiene funciones en el síntesis de lactosa, y es importante en la formación de cuajadas en el proceso de hacer quesos. Algunas proteínas encontradas en la leche (inmunoglobulinas) juegan un papel en transmitir resistencia a enfermedades al ternero recien nácido. Las inmunoglobulinas son absorbidas directemente de la sangre y no sintetizada dentro la glandula mamaria y asi su concentración en el calostro no es alto. La leche contiene complejos de nitrógeno no-proteína en cantidades muy pequeñas (por ejemplo urea: 0.08 g/kg.). PROTEINAS Y NITROGENO NO-PROTEINA EN LA RACION DE VACAS LECHERAS
  34. 34. Cuadro 2: Principales proteínas encontradas en la leche normal de vacas. Proteína Concentración (g/kg.) Caseinas Alpha-caseina 14.0 Beta-caseina 6.2 Kappa-caseina 3.7 Gamma-caseina 1.2 Proteínas de Suero Inmunoglobulinas1 0.6 alpha-Lactalbumina 0.7 beta-Lactoglobulina 0.3 1 Aumenta drasticamene durante mastitis Las recomendaciones para la concentración de proteína cruda en las raciones de vacas lecheras varían entre 12% por una vaca seca hasta 18% por una vaca en la primera parte de lactancia. Si la dieta de vacas que producen 20 a 25 kg. de leche contienen aproximadamente 16% de proteína cruda, la mayoría de forrajes y concentrados tienen proteína adecuada. Sin embargo, si la producción de leche aumenta, el de proteína bacteriana en el rumen puede resultar insuficiente y fuentes de proteína resistentes a degradación rumenal pueden ser necesarias para proveer la cantidad requerida de aminoácidos. Fuentes típicos de proteína resistente a degradación microbiana incluyen granos cervecerías, granos distileros y proteínas de origen animal (subproductos de mataderos, harina de plumas y pescado). Por otro lado, nitrógeno no-proteína pueden ser especialmente utilizados cuando la ración contiene menor de 12-13% de proteína cruda. Urea es probablemente la fuente mas popular de nitrógeno no-proteína en las raciones lecheras. Sin embargo debe ser utilizado con cautela porque en exceso lleva rápidamente a intoxicación con amoniaco. Los alimentos que son mas exitosamente suplementados con urea son altos en energía, bajo en proteína y bajos en fuentes naturales de nitrógeno no-proteína. Una lista parcial de tales alimentos incluyen granos de cereales, melaza, pulpa de remolacha azucarera, heno de pasto maduro, y ensilage de maiz. Urea no debe ser utilizada para sumplementar alimentos ricos en nitrogeno altamente disponible. Tales alimentos incluyen harinas de semillas oleaginosas (soy, canola etc.) forrajes de leguminosas y gramineas jovenes. Además la urea debe ser limitada a no más de 150-200 g/vaca/día, bien mezclada con otros
  35. 35. alimentos para mejorar la palatabilidad y agregada progresivamente a la ración para permitir la vaca a adaptarse.
  36. 36. Capítulo 6: Alimentos para vacas lecheras Michel A. Wattiaux Instituto Babcock W. Terry Howard Departamento de Ciencia de Ganado Lechero INTRODUCCION Los alimentos se clasifican en las siguientes categorías: • Forrajes; • Concentrados (alimentos para energía y proteína); • Minerales y Vitaminas. Esta es un modo conveniente para clasificar los alimentos, pero un poco arbitrario. La clasificación no es tan importante como saber cuales alimentos son disponibles, su valor nutritivo y los factores que afectan su utilización en una ración. FORRAJES En general, los forrajes son las partes vegetativas de las plantas gramineas o leguminosas que contienen una alta proporción de fibra (más de 30% de fibra neutro detergente). Son requeridos en la dieta en una forma física tosca (partículas de más de 1 o 2 mm. de longitud). Usualmente los forrajes se producen en la finca. Pueden ser pastoreados directamente, o cosechados y preservados como ensilaje o heno. Según la etapa de lactancia, pueden contribuir desde casi 100% (en vacas no- lactantes) a no menos de 30% (en vacas en la primera parte de lactancia) de la materia seca en la ración. Las características generales de forrajes son los siguientes: • Volumen: El volumen limita cuanto puede comer la vaca. La ingestión de energía y la producción de leche pueden ser limitadas si hay demasiado forraje en la ración. Sin embargo, alimentos voluminosos
  37. 37. son esenciales para estimular la ruminación y mantener la salud de la vaca. • Alta Fibra y Baja Energía: Forrajes pueden contener de 30 hasta 90% de fibra (fibra neutro detergente). En general, el más alto en contenido de fibra, más bajo el contenido de energía del forraje. • Contenido de proteína es variable: Según la madurez, las leguminosas pueden tener 15 a 23% de proteína cruda, gramineas contienen 8 a 18% proteína cruda (según el nivel de fertilización con nitrógeno) y los residuos de cosechas pueden tener solo 3 a 4% de proteína cruda (paja). Desde un punto de vista nutricional, los forrajes pueden variar entre alimentos muy buenos (pasto joven y suculento, leguminosas en su etapa vegetativa) a muy pobre (pajas y ramoneos). Pastos y Leguminosas Forrajes de alta calidad pueden constituir dos tercera partes de la materia seca en la ración de vacas, que comen 2.5 a 3% de su peso corporal como materia seca (ejemplo, una vaca de 600 kg. puede comer 15 a 18 kg. de materia seca en un forraje buena). Las vacas comen más de una leguminosa que un pasto en la misma etapa de madurez. Sin embargo, forrajes de buena calidad, alimentados en raciones balanceadas, suministran mucho de la proteína y energía necesarias para la producción de leche. Las condiciones de suelos y clima tipicamente determinan los tipos de forrajes más común en una región. Tanto pastos (raygrass, brome, bermuda, festuca y orchoro) y leguminosas (alfalfa, trébol, lespedeza) son ampliamente conocidos alrededor del mundo. Los pastos necesiten fertilizantes nitrogenados y condiciones adecuadas de humedad para crecer bien. Sin embargo, las leguminosas son más resistentes a la sequía y pueden agregar 200kg de nitrógeno/año/hectárea al suelo porque conviven asociados con bacteria que pueden convertir nitrógeno del aire a fertilizante nitrogenado. El valor nutritivo de forrajes es altamente influida por la etapa de crecimiento cuando son cosechados o pastoreados. El crecimiento puede ser dividido en tres etapas sucesivas: • Etapa vegetativa;
  38. 38. • Etapa de floración; • Etapa de formación de semillas. Usualmente, el valor nutritivo de un forraje es mas alto durante el crecimiento vegetativo y más bajo en la etapa de formación de semillas. Con la avanza de madurez, la concentración de proteína, energía, calcio, fósforo y materia seca digestible en la planta se reducen mientras la concentración de fibra aumenta. Mientras aumenta la fibra, aumenta el contenido de lignina, así haciendo los carbohidratos menos disponibles a los microbios del rumen. Como resultado, el valor energético del forraje se reduce. Así, cuando los forrajes son producidos con el propósito de alimentar ganado, deben ser cosechados o pastoreados en una etapa joven. El maíz y el sorgo, cosechados para ensilaje son dos excepciones, porque a pesar que el valor nutritivo de las partes vegetativas de la planta (tallo y hojas), en la formación de semillas una cantidad alta de almidón digestible acumula en los granos. El rendimiento máximo de materia seca digestible de una cosecha forrajera se obtiene: • Durante la primera parte de madurez en el caso de gramineas; • En la etapa de medio a madura boton para leguminosas; • Antes de que los granos son completamente indentados en el caso de maíz y sorgo. Hay poco que se puede hacer para prevenir la perdida de valor nutritivo de un forraje con la avanza de su madurez. Por cada día de atraso de la cosecha después del momento óptimo de madurez, la producción lechera potencial de las vacas que come el forraje será penalizada. Sin embargo, hay varias estrategias que son disponibles para mantener la disponibilidad de forrajes con buen valor nutritivo: 1. Desarrollar una estrategia de pastoreo que corresponde al numero de animales en los potreros y la tasa de crecimiento del pasto. 2. Sembrar una mezcla de pastos y leguminosas que tiene tasas diferentes de crecimiento y madurez durante la estación.
  39. 39. 3. Cosechar en una etapa temprana de madurez y preservar como heno o ensilaje. 4. Alimentar los forrajes de menor calidad a las vacas secas o las vacas en las ultimas etapas de lactancia y los forrajes buenos a las vacas iniciando su lactancia. Residuos de cosechas y subproductos agroindustriales de baja calidad nutritiva Los residuos son las partes de las plantas que se quedan en el campo después de cosechar el cultivo principal (por ejemplo panca de maíz, paja de cereales, bagazo de caña de azúcar, heno de maní). Los residuos pueden ser pastoreados, procesados como un alimento seco, o convertidos a ensilaje. Algunas características generales de la mayoría de residuos son los siguientes: • Son un alimento barato y voluminoso; • Son alto en fibra indigestible debido a su contenido alto de lignina. Tratamientos químicos pueden mejorar su valor nutritivo; • Bajo en proteína cruda; • Requieren suplementación adecuada especialmente con proteína y minerales; • Requieren estar picados cuando son cosechados o antes de alimentar; • Pueden ser incluidos en las raciones de vacas no-lactantes que tienen demandas menores para energía. CONCENTRADOS No hay una buena definición de concentrados, pero puede ser descrito por sus características como alimentos y sus efectos en las funciones del rumen. Usualmente "concentrado" refiere a: • Alimentos que son bajos en fibra y altos en energía. • Concentrados pueden ser alto o bajo en proteína. Los granos de cereales contienen <12% proteína cruda, pero las harinas de semillas
  40. 40. oleaginosas (soy, algodón, maní) llamados alimentos proteicos pueden contener hasta >50% de proteína cruda. • Los concentrados tienen alta palatabilidad y usualmente son comidos rápidamente. En contraste a forrajes, los concentrados tienen bajo volumen por unidad de peso (alta gravedad específica). • En contraste a forrajes, los concentrados no estimulen la rumina. • Los concentrados usualmente fermentan más rápidamente que forrajes en el rumen. Aumentan la acidez (reducen el pH) del rumen que puede interferir con la fermentación normal de fibra. • Cuando concentrado forma más de 60-70% de la ración puede provocar problemas de salud. Las vacas lecheras de alto potencial para producción lechera también tienen altos requerimientos para energía y proteína. Considerando que las vacas pueden comer solo cierta cantidad cada día, los forrajes solos no pueden suministrar la cantidad requerida de energía y proteína. El propósito de agregar concentrados a la ración de la vaca lechera es de proveer una fuente de energía y proteína para suplementar los forrajes y cumplir con los requisitos del animal. Así los concentrados son alimentos importantes que permiten formular dietas que maximizan la producción lechera. Generalmente, la máxima cantidad de concentrados que una vaca puede recibir cada día no debe sobre pasar 12 a 14 kg. Ejemplos de alimentos concentrados • Granos de cereales (cebada, granos de maíz, granos de sorgo, arroz, trigo) son alimentos de alta energía para las vacas lecheras, pero son bajos en proteína. Granos de cereales aplastados o agrietados son fuentes excelentes de carbohidratos fermentables (almidón) que aumenta la concentración de energía en la dieta. Sin embargo, demasiado grano de cereales en la dieta (más de 10 a 12 kg./vaca/día) reduce la masticación, la función del rumen y reduce el porcentaje de grasa en la leche. Los varios tratamientos industriales de granos de cereales producen numerosos subproductos que tienen valores nutritivos extrémente variados: • Harina de gluten de maíz está producido en el molino de almidón de maíz. Es una fuente excelente de proteína (40 a 60%) y energía. Los
  41. 41. salvados de granos de cereales (arroz y trigo) agregan fibra a la dieta y contienen de 14 a 17% de proteína. El salvado de trigo es una fuente buena de fósforo y funciona como laxativa. Las cascaras de algunas granos de cereales (cebada, avena, trigo) contiene solo 3 a 4% de proteína y 85 a 90% de fibra altamente indigestible. • Subproductos de cervecería y destilería con granos de cereales son buenas fuentes de carbohidratos y proteína lentamente digestidas (20 a 30%). Rebrotes de malta (los racimos de la cebada germinando) tienen un sabor amargo y usualmente se mezclan con otros alimentos. • Racimos y tuberos (zanahorias, casaba, remolacha, papas y nabos) son usualmente palatables y buenas fuentes de carbohidratos fácilmente fermentables (energía) pero bajas en proteína (menor de 10%). • Subproductos de la industria azucarera (melaza, remolacha azucarera) usualmente son altos en fibra fácilmente digestida (remolacha) o azucares sencillos (melaza) que los hacen alimentos palatables). • Ciertas plantas acumulan lípidos en sus semillas (semillas oleaginosas). Muchas de estas crecen en el trópico y subtrópico (soy, maní, algodón) pero algunos son producidos en los países templados (linaza, canola, girasol). Las semillas oleaginosas enteras pueden servir como alimentos de alta energía pero usualmente contienen sustancias. Más frecuentemente las harinas de semillas oleaginosas, producidas como subproducto de la extracción del aceite y que contienen 30-50% de proteína son usados como alimentos protéicos para las vacas. • Semillas de leguminosas (habas, garbanzos, vigna) contienen sustancias anti-nutricionales, pero después de procesamiento adecuado son una buena fuente de energía y proteína. • Proteínas de origen animal (harina de carne o hueso, harina de plumas o pescado) usualmente son resistente a la degradación en el rumen y pueden servir como buenas fuentes de fósforo y calcio. Deben ser manejados con cuidado para envitar riesgos de transferencia de infecciones. El suero de leche resultando de
  42. 42. procesamiento contiene alta cantidad de lactosa (azúcar) más proteína y minerales. Sin embargo estas nutrientes pueden ser muy diluidos si no se seca el suero. MINERALES AND VITAMINAS Los minerales y vitaminas son de gran importancia en la nutrición. Las deficiencias pueden resultar en perdidas económicas grandes. En las vacas lactantes, los macro minerales de principal importancia son cloro de sodio (NaCl), calcio (Ca), fósforo (P), y a veces magnesio (Mg) y azufre (S). La fiebre de leche en la primeras dias de lactancia se debe a un desequilibrio de metabolismo de calcio, y el fósforo es esencial para mantener buena fertilidad en el hato. Casi todos los alimentos, con excepción de urea y grasa, contienen al mínimo cantidades limitadas de minerales. Debido a que las leguminosas contienen más calcio que gramineas, las raciones basadas en leguminosas requieren menos suplementación con calcio. La melaza es rica en calcio y subproductos de origen animal son buenas fuentes de calcio y fósforo. El cloro de sodio es el solo mineral que se puede ofrecer por acceso libre (en bloques). La suplementación mineral de la dieta de la vaca lechera es usualmente entre 0 y 150 g/vaca/día. Una mezcla de minerales que contiene calcio, fósforo o ambos (por ejemplo dicalcio fosfato) puede ser requerido según los ingredientes de la ración. Los forrajes verdes usualmente contienen bajos niveles de fósforo relativo a las necesidades de la vaca. Sin embargo, ensilaje de maíz contiene poco calcio y fósforo y requiere suplementación con ambos minerales. Los microminerales son requeridos in cantidades muy pequeñas y usualmente son incluidos como un premezclado en el concentrado. Los microminerales son requeridos in cantidades muy pequeñas y usualmente son incluidos como un premezclado en el concentrado.
  43. 43. Capítulo 7: Alimentacion de concentrados Michel A. Wattiaux Instituto Babcock W. Terry Howard Departamento de Ciencia de Ganado Lechero UNA RACION BALANCEADA Desde un punto de vista práctico, balancear raciones consiste en contestar las tres siguientes preguntas. 1. ¿Cuales son las cantidades de forraje y concentrado a suministrar para cubrir los requerimientos de energía de la vaca? La proporción de forraje y concentrado requerida en la dieta depende de varios factores de los cuales los más importantes son (Cuadro 1): • Calidad de forrajes. El contenido de energía en un forraje maduro es menor que el contenido de energía en un forraje inmaduro o vegetativo. Así, requiere más concentrado en las raciones basadas en forrajes maduros. • Necesidades de energía de la vaca. La demanda de energía de la vaca aumenta con el aumento de producción de leche. Usualmente las cantidades de concentrado requeridas en la ración de una vaca de alta producción son más que para vacas de baja producción. • Una vaca seca debe comer una ración con 90-100% forraje y 0- 10% concentrado) pero una vaca de alta producción en el inicio
  44. 44. de lactancia necesitará una ración que contiene no menos de 40-45% forraje (55-60% concentrados). 2. ¿Cuál es la concentración de proteína necesaria en la mezcla de concentrados para proveer la cantidad requerida de proteína? La proteína cruda requerida en la mezcla de concentrados depende del tipo de forraje en la ración. Forrajes que tienen alto contenido de proteína cruda como leguminosas pueden ser combinados con una mezcla de concentrados de baja proteína. Por otro lado, un pasto de bajo proteína debe mezclarse con un concentrado de alta proteína para llegar a una dieta balanceada (Cuadro 2). 3. ¿Cuál tipo de suplementos minerales deben utilizarse y cuanto de los mismos debe ser suministrado? El cloruro de sodio (NaCl) al igual que las sales de fósforo y calcio pueden suministrarse ad-libitum. Sin embargo, lo mejor es que la cantidad de minerales en la ración sea ajustada a las necesidades del animal. La cantidad de mineral para agregar a la ración depende de los siguientes factores: • Tipo de forraje en la dieta. Las leguminosas son ricas en calcio y requieren menos suplementación con calcio que los pastos. • La cantidad de concentrados en la dieta. Usualmente los concentrados tienen bajo contenido de minerales, así más alta la cantidad de concentrados en la dieta, más alta la necesidad para suplementación de minerales. • Las necesidades de la vaca para minerales. Para mantenimiento una vaca necesita 30 a 50gr. de calcio y 10 a 30gr. de fósforo cada día. Cada kilo de leche requiere aproximadamente 3gr. de calcio y 2gr. de fósforo. Cuando una ración se base en forrajes de calidad alta o media, pueden requerir una suplementación de mineral (por ejemplo fosfato monosódico) en
  45. 45. el rango de 0 a 150 gr./vaca/día. Sin embargo, con forraje de baja calidad o ensilaje de maíz es necesario suplementar tanto calcio como fósforo, en el rango 50-200 gr./vaca/día. Según la composición de los minerales trazas y la mezcla de vitaminas disponibles la cantidad de suplementación varia entre 10 y 25 gr./vaca/día. LAS CANTIDADES DE CONCENTRADOS EN LA ALIMENTACION El Cuadro 1 representa una guía de las cantidades de concentrado que deben ser suministradas a las vacas lecheras. Los concentrados son todos los alimentos incluidos en la ración que proveen energía y se dan como suplemento del pasto, heno o ensilaje. Usualmente más de un concentrado es necesario en la ración. Pueden ser ofrecidos como ingredientes separados o en una mezcla. Como se ha indicado, la cantidad de concentrados necesarios por cada vaca depende de su producción de leche y la calidad del forraje. El Cuadro 1 indica las recomendaciones de concentrado a suministrar de acuerdo a la producción de leche y a la calidad del forraje que están comiendo las vacas. Los cálculos asumen que el forraje es suministrado ad-libitum (a voluntad de lo que la vaca desee comer) y que la cantidad de forraje no este restringida. Para utilizar el Cuadro 1 primero tiene que estimarse cual de las tres columnas con el titulo "producción de leche cuando la calidad del forraje es:" (primeras tres columnas en el lado izquierdo del cuadro) Esto representa la calidad de forraje disponible. Baje esta columna, y busque la cantidad de leche producida por la vaca. Luego siga los números horizontalmente hasta llegar a la columna con el peso corporal apropiado y el porcentaje de grasa en la leche. El numero que se encuentra en esta intersección es la cantidad de concentrado a suministrar cada día. Por ejemplo si tenemos una vaca de 600 kg. alimentado con forraje de alta calidad y que produce 23 kg. de leche con 4% de grasa, debe recibir 3.2 kg. de concentrado cada día. El Cuadro 1 tambiún indica que si la misma vaca fue alimentada con un forraje que fue de una calidad alta a una mediana y con la misma cantidad de concentrado, se anticipa que su producción se reduce a 14 kg./día. El efecto de la calidad de forraje en la cantidad de concentrados requeridos por un nivel de producción de leche tambiún se puede determinar utilizando el Cuadro 1. Para una vaca de 600 kg. que produce 23 kg. de leche con 4% de grasa, la cantidad de
  46. 46. concentrado que tienen que ser suministrada aumenta de 3.2 kg. a 7.0 kg. cuando el forraje cambia de una calidad alta a una calidad media. Cuadro 1: Tasa de alimentación de concentrados para varias niveles de producción de leche por vacas lecheras alimentadas con forrajes de baja, media y alta calidad1 . Producción de leche cuando calidad de forraje es: Vaca de 600 kg Vaca de 500 kg Grasa en la leche (%) Grasa en la leche (%) Pobre2 Medio3 Alto4 3.0 3.5 4.0 4.0 4.5 5.0 5.5 -- 4 13 -- -- -- -- -- -- -- -- 6 15 -- -- -- 0.5 .07 .08 1.0 -- 8 17 0.2 0.5 0.7 1.3 1.6 1.8 2.0 2 10 19 1.0 1.0 1.5 2.2 2.5 2.7 3.0 4 12 21 1.7 2.0 2.4 3.0 3.4 3.7 4.0 6 14 23 2.4 2.8 3.2 3.9 4.3 4.6 5.0 8 16 25 3.2 3.6 4.0 4.7 5.1 5.6 6.0 10 18 27 3.9 4.4 4.9 5.6 6.0 6.5 7.0 12 20 29 4.6 5.2 5.7 6.4 6.9 7.5 8.0 14 22 31 5.4 6.0 6.6 7.2 7.8 8.4 9.0 16 24 33 6.1 6.8 7.4 8.1 8.7 9.4 10.1 18 26 35 6.8 7.5 8.3 8.9 9.6 10.3 11.1 20 28 37 7.6 8.3 9.1 9.8 10.5 11.3 12.1(5) 22 30 39 8.3 9.1 9.9 10.6 11.4 12.2 13.1 24 32 41 9.0 9.9 10.8 11.4 12.3 13.2 14.1 26 34 43 9.8 10.7 11.6 12.3 13.2 14.1 15.1 28 36 45 10.5 11.5 12.5 13.1 14.1 15.1 16.1 30 38 47 11.2 12.3 13.3 14.0 15.0 16.0 17.1 32 40 49 11.9 13.0 14.1 14.8 15.9 17.0 -- (1) Se asume que la concentración de energía en el concentrado es 1.75 Mcal ENl/kg. de materia seca (MS). El contenido de energía de la mezcla de concentrados puede ser tan bajo como 1.5 Mcal ENl/kg. MS si contiene cantidades significativas de alimentos de baja energía como cascaras de avena, cascaras de arroz o bagazo de caña de azúcar. En este caso, la tasa de alimentación con concentrados tiene que aumentarse por 15%. Sin embargo, el contenido de energía en la mezcla de
  47. 47. concentrados también puede estar tan alto como 1.9 Mcal ENl/kg. MS cuando incluye principalmente alimentos de alta energía como granos de cereales, maíz, o semillas. En este caso la tasa de concentrados puede ser reducida por 8%. (2) Pobre: Vacas que comen 1.5 % de su peso corporal (es decir 9 kg. MS por una vaca de 600 kg.) de un forraje de baja calidad (como paja o panca) que contiene 0.9 Mcal ENl/kg. MS. (3) Medio: Vacas que comen 2.0 % de su peso corporal (es decir 12 kg. forraje MS por una vaca de 600 kg.) de un forraje de media calidad (por ejemplo: pasto de madurez media) que contiene 1.2 Mcal ENl/kg. MS. (4) Alta: Vacas que comen 2.5 % de su peso corporal (es decir 15 kg. forraje MS por una vaca de 600 kg.) de un forraje de alta calidad (por ejemplo. leguminosa en una etapa inicial de madurez ) que contiene 1.45 Mcal ENl/kg. MS. (5) Cantidades de forrajes en las áreas gris solo pueden ser suministradas con cautela para evitar posibles problemas de salud (desordenes de ingestión, acidosis del rumen, baja grasa en la leche etc.). INGREDIENTES Y PORCENTAJE DE PROTEINA EN LA MEZCLA DE CONCENTRADOS Saber como determinar la cantidad de concentrado para alimentar es importante. Sin embargo, igualmente importante es saber cual debe ser el porcentaje de proteína cruda en la mezcla de concentrados. Cuadro 2 es una guía al porcentaje deseable de proteína en la mezcla de concentrados cuando la vaca es alimentada con varios tipos de forraje. La parte arriba del Cuadro 2 da ejemplos de concentrados categorizados en cinco grupos según la concentración de proteína cruda. Cuando el forraje es una leguminosa o un pasto bien fertilizado, cada uno en su etapa inicial de madurez, o una mezcla de ambos, la proteína cruda puede variar entre 12 y 14%. Sin embargo como la etapa de madurez avanza y el contenido de proteína se reduce, es necesario aumentar la proteína cruda en la mezcla de concentrado hasta 15-18%. Finalmente por dietas basadas en forrajes de baja calidad, residuos de cosechas y ensilaje de maíz, cada uno de los cuales tiene un contenido bajo de proteína cruda, la proteína cruda de la mezcla de concentrado debe estar en el rango de 18 a 23%. Al pie de Cuadro 2 se encuentra ejemplos de las cantidades de concentrados de cinco categorías diferentes que se mezclan para obtener 1000 kg. de una mezcla de concentrado con un nivel dado de proteína cruda (la columna gris al lado derecho del Cuadro). Por ejemplo una mezcla de 14% de proteína cruda puede ser preparada mezclando 600, 200 y 200 kg. de concentrados de las categorías bajo, bajo-medio y medio-alto respectivamente (Cuadro 2).
  48. 48. Cuadro 2: Ejemplo de la mezcla de concentrados con un contenido de proteína cruda cuando se ofrecen. Proteina (PC) Contenida en los concentrados Baja (menor a 12%) Baja-Media (12-18%) Media-Alta (19-28%) Alta (32-50%) Subproductos de animales (mas de 50%) Melaza 3.2 Salvado de trigo 16.0 Harina de coco 21.3 Harina de linaza 35.9 Came, Hueso, Dangre 50.2 Harina de mazorca 8.1 Agechillo de trigo 17.2 Arvejón 21.3 Harin de algodón 41.0 Harina de Carne y Hueso 54.1 Maíz 8.9 Semilla de girasol 17.0 Gluten y salcado 25.8 Harina de gluten de maíz 42.9 Camey Sangre 64.5 Maíz machacado 10.8 Linaza 18.0 Granos cerveceros secos 25.9 Harina de soya 45.8 Pescado (Manhaden) 66.7 Sorgo (milo) 11.0 Robrotes de malta 26.4 Harina de maní 47.4 Pescado (Anchoa) 71.2 Cebada 11.6 Granos de destileña secos 27.3 Semilla de soya 42.0 Harina de came 87.2 Avena 11.7 Semilla de algodón 24.0 Centeno 11.9 Trigo 12.7
  49. 49. Cantidad de concentrado sugerida en cada categoria en 1000 kg de una mezcla % PC en la mezcla Forrajes de alta proteína (PC>16%; leguminosas jovenes, gramíneas fertilizadas jovenes o una mescla de las dos) 800 100 100 0 0 ±12.0 500 500 0 0 0 ±13.0 700 100 200 0 0 ±13.4 800 100 0 100 0 ±13.8 600 200 200 0 0 ±14.0 700 0 300 0 0 ±14.2 Forrajes de media proteína (11%<PC<15%; leguminosas y gramíneas en una etapa de media madurex o una mezcla de las dos) 600 300 0 100 0 ±15.0 700 100 100 100 0 ±15.2 550 400 0 0 50 ±15.9 800 0 0 200 0 ±16.4 850 0 0 100 50 ±16.7 750 0 50 200 0 ±17.1 600 0 300 100 0 ±17.4 600 200 0 200 0 ±17.6 Forrajes de baja proteína (PC<10%; gramíneas maduras, residuos de cosecha o ensilaje de maíz) 750 0 100 100 50 ±18.1 600 300 0 0 100 ±18.8 700 0 0 300 0 ±19.6 500 0 300 200 0 ±20.6 600 0 300 0 100 ±21.2 500 0 200 300 0 ±22.4 600 0 0 400 0 ±22.8

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