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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
Facultad de Agronomía
Departamento de Producción Animal
Campus Maracay
ADITIVOS
en la Alimentación de Rumiantes
Dr. Álvaro Ojeda
julio, 2014
0
Perisodactilya
B
A
38
Oligoceno
26
?
Mioceno
7
Plioceno
2
Pleistoceno
Terciaria
65
Cerdos e Hipos
Tylopodos
Tragúlidos
Cervidos
Giráfidos
Antilocarpos
Bovinos
Gramíneas
Otras monocotiled
Dicotiledóneas
Años antes del presente (x 106)
Hacia el rumiante moderno…
Dinosaurios
Cretáceo
54
Paleoceno
Eoceno
Perfil metabólico del rumiante…
Herbívoro de fermentación
pregástrica muy eficiente
Dependencia de
gluconeogénesis
Sistema digestivo que optimiza
uso de productos finales de la
fermentación microbiana
Síntesis microbiana de
vitaminas suficientes para
niveles
medios
de
producción
Perdidas energía dietaria
en gases (8-10% EB) y
calor de fermentación (1520% EB)
Utilización eficiente de
proteína microbial
ruminal
Fuerte reciclaje de
nitrógeno úrico (vía saliva y
epitelio ruminal)
Requerimientos metabólicos de AGV´s
para Lipogénesis (acético y butírico) y
Gluconeogénesis (propiónico)
Fuente: Peña (1990)
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
Aditivo
%
mínimas con fines:
Bicarbonato de sodio
Tecnológicos
75,4
Óxido
de Magnesio
65,6enzimas, etc.
Conservantes,
aglutinantes, secuestrantes,
Levaduras
50,8
Minerales
enaromatizantes,
base orgánica
Colorantes,
etc.
47,5
Niacina
37,7
Sensoriales
Zootécnicos
β-Caroteno
11,5 de
Mejoradores de la flora intestinal, promotores
crecimiento no microbianos, etc.
Colina
6,6
Sanitarios
Muestra
: 128 hatos con vacas lecheras en EUA
Antibióticos.
Jordan (2007)
CEE (2003)
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
Por qué ?…
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 consumidor
Adesogan (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
concentrados
Durante el cambio de raciones de baja a alta en energía,
como ocurre en el postparto.
Ácido
Neutro
Básico o
Alcalino
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Ácidos producidos
en el abomaso
Ácidos producidos
en el rumen
pH óptimo para la
fermentación ruminal
Saliva
Bicarbonato
Gómez (2010)
pH ruminal y reguladores…
OFERTA
LIMITADA DE
OFERTA
ABUNDANTE
DE ALIMENTO
ALIMENTO CONCENTRADO
CONCENTRADO
7,0 Como suplemento
pH ruminal
pH ruminal
pH ruminal
6,8
6,6
dos veces
al día
Como
suplemento
dos veces al día
Como ración completa,
con
suministro
ad libitum
Como
ración completa,
con suministro ad libitum
6,4
6,2
Control
1,3 % buffer
1,5 % buffer
1,9reducido
% buffer
Apetito
6,0
5,8
5,6
0
2
4
Acidosis
Ruminal
6
Tiempo post ingesta (h)
Pobre crecimiento
microbial
reducido
8Apetito
10
Limitada
digestiónmicrobial
de celulosa
Pobre
crecimiento
Limitada digestión de celulosa
Oferta de
Oferta de concentrado
concentrado
Gómez (2010)
Minerales en base orgánica …
Minerales en el cuerpo animal
Sulfatos, carbonatos y óxidos
Sulfato Cu vs Proteinato Mineral
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
Calcio
solubilidad. 1,90
Fósforo
0,90
Potasio
0,25
Azufre
0,20
Sodio
0,15
Cloro
0,10
Magnesio inorgánicos” 0,05
Problemas de los “minerales
…
Microminerales
0,04
En su forma de sales (sulfatos o carbonatos) u óxidos
Microminerales
mezclados
con vitaminas alteran la estabilidad de A, D3, K, C
Hierro
(Fe),
y ácido fólico. Cobre (Cu), Zinc (Zn), Manganeso (Mn),
Cobalto (Co), Iodo (l), Molibdeno (Mo), Selenio (Se)
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).
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)
Selenio “orgánico”…
Ingesta orgánico…
deficiente…
Selenio
Retención
deSelenometionina
membranas fetales
Fuente
como
Mastitis clínicade metionina en sangre
Disponibilidad
para
síntesis
de proteína
lácteaenzimas
Reducida
actividad
de seleno
(ej. Glutation
peroxidasa)
Selenio
en leche
para la cría y
humanos
Incremento en células somáticas en
leche (células epiteliales y células
inmunes)
Sistema inmune deprimido en postparto
Mortalidad de becerros
0,25
P<0,01
0,2
100
Selenito
Se-Orgánico
P
38,1
Calostro
Selenometionina
30,9
Leche
0,02
95
0,15 90
Neutrófilos
fagoc. (%)
NS
85
10,8
Descarga
cervical purul. (%)
75
S ( x10-3 g/ml)
Vacas Holstein
40 lts/d
0,3 mg Se/kg MS
Inseminación artificial (81 d)
Retención de placenta (%)
0,1 80
0,04
17,1
8,6
Selenito de sodio
9,3
36,4
37,1
NS
40,4
0,02
1,4
0,02
0,03
Prod.
0,05 70láctea (kg/d)
0
65
Total
60
3%
55
FCM
0,5 ppm
50
Grasa
-25
Se-orgánico
0,5 ppm
0
7
38,5
1,3
14
Se - Mineral
Días postparto
0,1 ppm
21
37
Silvestre et al. (2007)
Guyot et al. (2006)
El Zinc “orgánico”…
Mineral
Función
Constituyente de las pezuñas
Restauración de epitelios
Parte de metaloenzimas (ej ADN y
ARN sintetasas)
Componentes de unos 250
factores de transcripción
Zn
Deficiencia
Baja tasa de crecimiento
Parequeratosis (hiperqueratinización
de la piel)
Daño testicular
Anorexia
Biodisponibilidad (%)
250
200
150
100
50
0
ZnO
ZnSO4
ZnMet
Guyot et al. (2006)
Vitaminas protegidas…
Características
delcálcicos
producto
en jabones
Impacto del medio ruminalIncorporación
Alternativas de
para enriquecer jabones
Presentación y estado físico, tamaño de partícula, solubilidad, etc.
sobre disponibilidad3% de Nicotinamida
protección
… de…
depende
Condiciones
de distribución
Protección
con lípidos
(Torre y Caja, 2006)
Cloruro deNivel
colina
de alimentación, número de comidas al día, incorporación al
concentrado, raciones completas mezcladas, granulación, etc.
Uso de antioxidantes
Vitamina AAsociadas al animal
Edad, estado fisiológico, estado sanitario, etc.
Uso de secuestrantes
EDTA en matriz de gelatina (Vit. A y D)
Factores que afectan
su estabilidad …
De tipo físico
Temperatura, 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.
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
Mecanismos de acción:
Competencia por los receptores de adhesión y colonización del tracto
Competencia por determinados nutrientes
Producción de sustancias antimicrobianas
Estimulación de la inmunidad del hospedador.
Caja et al. (2003)
Levaduras…
Saccharomyces cerevisae
Cepas vivas (108 – 1010) o sus productos (vitaminas, aminoácidos ó pared celular)
En rumen:
Producción de ácidos grasos volátiles (no significativa).
Reducción de la producción de metano
Disminución de la concentración de amoniaco
Favorecen la estabilidad del pH.
En microflora:
Aumento de la actividad de la flora celulolítica
Incremento de la flora anaerobia total
Saccharomyces cerevisiae
Favorecen la flora que deriva lactato a propiónico.
Levaduras…
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:
Reducción del consumo
Disminución de la absorción de nutrientes
Hemorragia
8 y necrosis en tracto digestivo
Sin SA
Gangrenado
en extremidades
7
Con SA
40
Desórdenes reproductivos, muerte embrional y aborto
Prod. gases (mg/L)
Remoción de Ocratoxina (%)
50
6
Peptona glucosa
5
Jugo de uva
Alteraciones nerviosas (temblores e incoordinación)
30
Supresión del sistema inmune
Maíz en grano
Muerte
Cepa de Aspergillus flavus
20
8 ppb AFB1
AFB1:SA…. 1:75.000
10
Mecanismo:
4
Whitlow y Hagler (2004)
3
2
1
0
L-BM45
0
L.R.2323
>Q.A23
Actividad de puentes de hidrógeno
y uniones de
3Cepas
6 van der Waals,
9 básicamente
12 entre
de Levadura
Tiempo
(h) menos eficientes en el
ß y D-glucanos y micotoxinas. Mananos y quitina
parecen
“secuestro” .
Bejaoui et al. (2004)
Saavedra y Ojeda (2010)
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 Nmicrobial al tracto posterior
Ionóforos…
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.
Mecanismo de acción:
Alteración del metabolismo energético asociado a la membrana celular.
0 menor
150
300 de su 450
Mayor Monensina
sensibilidad de Gram (+) por
complejidad
membrana.
(mg/d)
Gram (+)= digestión de CHO, síntesis de lactato, acetato, hidrógeno y
Producciónde
leche
(kg/d)
producción
metano.
Contenido graso (%)
Efectos: Contenido proteico (%)
35,3
+1,41
+1,18
+1,89
4,7b
-0,09b
-1,89ab
-4,09a
3,3
-0,01
+0,13
-0,41
Producción
(g/día)de propionato.
1597ab +45b
-25ab
Aumento
de grasa
producción
Produccióninproteína
+41 de metano.
+40
Reducción
vivo e in(g/día)
vitro de 1137
la producción
-81a
+43
Ingestión (kg)
25,6
+0,01
-0,24
-0,53
Aumento de la digestibilidad de materia orgánica y almidón.
Eficiencia Energía Neta (%) 87b
+5a
+3ab
+3ab
Reducción de producción de proteína microbiana.
Aumento de retención de nitrógeno.
Reducción de la movilización de grasa corporal.
Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)
Ionóforos y Levaduras…
ALMIDÓN
FIBRA
Levadura (+)
Monensina (-)
GDP (kg/d)
Consumo MS (kg/d)
Conversión
Monensina (-)
Fermentación ruminal
Acetato/Hidrógeno
Total AG V (mM)
Proporción molar (mol/100 mol)
Acetato
Propionato
Butirato
Acetato:propionato
Metano
Control
GLUCOSA
1,28
10,6
8,3
Tratamiento
Monensina
Levadura
1,32
9,5 (-)
Monensina
7,2
1,37
10,8
7,9
1,36
10,2
7,5
94,5Lactato 97,7
95,6
Levadura (+)
95,0
Succinato
55,5
Levadura
31,5 (+)
10,1
1,9
Propionato
Mon+Lev
53,0
35,3
9,0
1,6
58,3
51,4
27,2
35,1
10,7
9,5
2,3
1,6
Disfunción Ruminal
Fuente: McLeod et al. (1990)
Glucosa
Tisular
Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)
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)
Producción
leche
Producción inde
vitro
de gases (mL/g MS)
Fuentes de enzimas
Dosis
PB
Bacterias
FND
FAD
Hemicelulosa
LAD
Variable
Tratamientos
Tratamiento
EE (h)
Prob.
Tiempo
Lactobacillus acidophilus (PB), L. Plantarum (PB), Bacillus
0
8,0
50,0-enz
30,0
4,9
+enz20,1
subtilis (PB) y Streptococcus
9 faecium.
12
16
24
1
8,3
46,3
28,6
17,7
4,3
Control
2,1
4,2
6,5
15,5
Prod.
10 X Láctea
8,3
47,4
29,7
17,7
Levaduras
Enzima
Total
(kg/d)
26,627,7
28,2 15,3
100
X
8,1
42,9
Saccharomyces
cerevisiae
(PB).
CEC 0,04
3,8*
7,2*
FCM (kg/d)
27,9
29,6
2,5
5,6
Prob. CEC 0,08
NS
*
*
*
Grasa (%)
3,61
3,58
3,3
0,86
3,7 NS
10,7*
0,91
NS
9,3**
0,12
NS
Hongos
Condición
corporal
2,93
0,05
Ensilado
de maíz
tratado con
diferentes2,88
niveles de un
comlpejo
19,4*
19,9*
NS
Prob oryzae (PB),
<0,01
<0,01
<0,01 insolens<0,01
enzimático
Aspergillus
Trichoderma
reesei, Humicola
* Mediasy con
superíndice indican
diferencias significativas (*P<0,01) con respecto al testigo
Thermomyces
amiginosus.
Pinos-Rodríguezet
al. (2005)
Acedo-Rico (2006)
Lorenzo y Ojeda (2014)
Nitrógeno de lenta liberación …
1 x 1010-11 bacterias/mL en 28 especies
1 x 105-6 protozoarios/mL ciliados o flagelados
8% biomasa microbiana son hongos ruminales
PROTEÍNA DIETARIA
RUP
AGV´s
Modificado de Cuellar y Cruz (2001)
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
Nitrógeno de lenta liberación …
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
69 g N/animal/d
 Optigen (41%) … 168,2g
Nitrógeno amoniacal (mg/l)
600
Control
500
Urea
Urea/Optigen
Optigen
400
300
200
100
0
0
3
6
9
Tiempo (h)
12
18
Reyes, Rodríguez y Ojeda (2012)
Nitrógeno de lenta liberación …
Producción de carne
Producción de Leche
Tratamientos
Tratamientos
NNP
Con
N-LL
Composición (%)
Silaje
de maíz
Maíz
Alfalfa (heno + henolaje)
Hna.
girasol
de de
soya
(48%)
ProducciónHarina
Láctea
(kg/d)
Otros subproductos
Hna. de trigo
Sebo
Consumo N
(g/d)
Grasa
"by pass"
N-LL
N -Microbial (g/d)
Urea
N-LLMezcla Min-Vit
N - Leche (g/d)
Levaduras
N Fecal (g/d)
Carbonato de calcio
Mezcla
N Urinario Respuesta
(g/d) mineralanimal
Sin
31,3
592
220
421
235
186
Control
Sin N-LL
N-LL
37,2
70,5
29
26,0
4,4
27,8
2,0
0,38
0,48
0,1
1,5
0,03
0,29
0,31
(kg/animal/d)
N-LL: Nitrógeno de Peso
lenta liberación
1,16
Fuente: Chalupa y Sniffen (2006)
7,64
15,9
Producción láctea (kg/d)
Conversión
Costo
aliment (BsF/d)
Beneficio (BsF/vaca/d)
N-LL: Nitrógeno de lenta liberación
Fuente: Tikofsky y Harrison (2006)
Fuente: Mascardi (2007)
31,7
37,8
70,5
Con
29
4,3
33,1
27,3
26,7
0,38
594
0,48
1,4
232
0,05
1,5
0,03
413
0,03
241
0,29
0,31
173
1,17
33,9
7,59
15,9
1,3
Incrementa densidad de la ración
Inclusión
de alimentos
Cambio
(%) para salud
animal
+5,8
Aumenta producción láctea
Mayor eficiencia
+0,4 de síntessis de
proteína ruminal
+5,5
-2,0
+2,6
-7,0
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 VENEZUELA
Facultad de Agronomía
Departamento de Producción Animal
Campus Maracay
ADITIVOS
en la Alimentación de Rumiantes
Dr. Álvaro Ojeda
julio, 2014