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Medio Ambiente PRINCIPIOS DE NUTRICION Y ALIMENTACION ANIMAL MODULAR 2011 CONSUMO REQUERIMIENTOS -------REQUERIMIENTOS DE ENERGIA REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES APORTES Bioenergética Estudio de los cambios energéticos (transferencia y utilización de la OBJETIVOS energía) que acompanan las reacciones químicas en los organismos vivos. CONTENIDOS Estudio del aporte energético de los alimentos y de los requerimientos de energia de los animales Energía: capacidad de realizar un trabajo Formas de energía: Química: usada para realizar los Unidades Recomendación (concentración en la dieta) Ejemplo: recomendación de Energia para una gallina ponedora = 2900 kcal EM/kg alimento trabajos celulares Eléctrica y mecánica: usada para los trabajos fisiológicos Requerimiento (unidades diarias) El Requerimiento de Energia de un caballo es de 13,4 Mcal /dia. Térmica: usada para mantenimiento de temperatura corporal 1 Tipos de Requerimientos Tablas de requerimientos Requerimientos de Mantenimiento Metabolismo basal Termoregulaciñon Actividad voluntaria Renovación de tejidos Etc. Requerimientos de Producción Engorde Gestación Trabajo Etc. Elaboradas por el NRC, el INRA, el FEDNA. Tablas AAFCO (recomendaciones) Cada sistema calcula los requerimientos mediante diferentes metodologías e hipótesis. Por lo tanto no necesariamente las tablas coinciden en los requerimientos para una determinada especie en el mismo estado productivo Requerimientos Energéticos Unidades Es el primer factor limitante de la Caloría : calor necesario para elevar la produccion, condiciona: temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15 , 5 gC a 1 atm de presión. El nivel de ingestion El nivel de produccion una masa de 1 kg una distancia de un El indice de conversion metro con una aceleración de un Joule: energía necesaria para desplazar metro/segundo. Unidades Calorias (cal) – joule (4,18 joule = 1 cal) Kilocalorias (Kcal) Megacalorias (Mcal) Unidades Energía Energía Energía Energía Energía Requerimiento Mcal/dia Recomendacion Mcal/kg MS Bruta (EB) Digestible (ED) Metabolizable (EM) Neta mantenimiento Neta produccion Lactancia Engorde Gestación Postura – huevos Etc. 2 Utilización de la energía… Sistemas de Alimentación … Energía Bruta (EB) Energía fecal Dietaria Metabólica Cerdos: EM Aves: Emv - EMn Energía Digestible (ED) Producción de gases en digestión Rumiantes: EM, EN y TND Energía urinaria Dietaria Metabólica Energía Metabolizable (EM) Vacas lecheras de alta producción: EN Incremento calórico Trabajo digestivo Equinos: ED Calor de fermentación Energía Neta (EN) Calor de utilización de nutrientes Mascotas: EM (RER) Energía Neta mantenimiento (Km ) Energía Neta producción (Kp) Requerimientos energéticos Mantenimiento Gasto de metabolismo basal 35-40% funciones orgánicas básicas 35-45% metabolismo celular Mantenimiento temperatura corporal Realizar movimientos Energía de mantenimiento Fracción de Energía Neta (EN) consumida destinada a mantener el equilibrio energético del animal Comprende: Producción Cantidad de producto Composición del producto Metabolismo Basal o requerimiento basal de energía Es el calor producido por un animal bajo las siguientes condiciones: Estado nutricional adecuado Temperatura ambiente de confort Reposo (recostado) Estado post-absortivo Incluye: funciones básicas y metabolismo celular. La energía empleada se disipa como calor, siendo en muchos casos utilizada para mantener la temperatura interna. Metabolismo basal Termorregulacion Actividad voluntaria del animal ENm= MB + AVol + V. Temp Requerimientos energéticos de mantenimiento (50-60% del MB) 1) Costo energético de funciones básicas: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Renal......................................... 22 - 23% Cardíaca....................................9 - 11 % Respiratoria...............................5 – 7 % Tejido nervioso..........................10 – 15 % Hepática....................................5 – 10 % Muscular .................................. 28 – 23 % (Baldwin, 1980) 3 Requerimientos energéticos de mantenimiento (40-50 % del MB) Requerimientos energéticos de mantenimiento La energía para cubrir los gastos de mantenimiento se consume produciendo calor que se elimina al exterior. 2) Costo energético del metabolismo celular Resíntesis de proteínas................. 9 -12 % Resíntesis de lípidos...................... 2- 4 % Las técnicas para medir el requerimiento de mantenimiento se basan en calorimetria directa o indirecta. Transporte iónico Bomba Na/K.................... 25-35% Bomba Ca ..................... 5 – 10 % (Baldwin, 1980) Requerimiento de mantenimiento Requerimiento de mantenimiento Calorimetría indirecta Calorimetría directa Midiendo el calor producido en estado de ayuno, reposo y ambiente termoneutro.(MB) Midiendo el consumo de oxígeno y la eliminación de CO2 Cociente Respiratorio= Vol CO2 producido / Vol O2 consumido Valor Calórico del Oxígeno Peso Metabólico RELACION % VICERAS / PESO VIVO La producción de calor está relacionada con los tejidos metabólicamente activos, más que con el peso corporal 4 Requerimientos de EN mantenimiento NRC PM= PV 0,75 Actividad metabólica de distintos tejidos animales. % del peso corporal Hígado – Riñón Corazón EsqueletoMúsculo Resto del cuerpo % de O2 Bovinos NRC PM = PV 0,88 Caninos (1) AAFCO PM = PV 0,67 Caninos 5 60 40 25 55 15 El coeficiente es variable para las especies pero se utiliza en general para unificar las especies la potencia 0,75. (1) Oxígeno consumido por cada territorio Cálculo del Metabolismo Basal Calor producido en ayuno Bovinos = 72 a 85 kcal x kg PM MB (kcal/dia) = a x b (n) a =Calor producido en ayuno por kg de PM b = Peso vivo del animal en kg n = Potencia que correlaciona tejido con mayor tasa metabolica. Aves = 78 a 129 kcal x kg PM Animales poiquilotermos = 32 kcal x kgPM Para el curso: MB = 77 kcal x PV 0,75 ACTIVIDAD VOLUNTARIA Su valor depende del movimiento 2. Actividad Voluntaria de los animales para proveerse de los alimentos 5 Factores que la afectan ENm: Actividad voluntaria, gasto energético relativo al MB Características del terreno Pendiente Presencia de barro – nieve Situación : Aumento en referencia al MB Metabolismo Basal : 100 Disponibilidad de forraje Potrero pequeño Edad – joven – adulto : 116 -- 16% Alta disponibilidad de forraje : 134 -- 34% Estado libre o estabulado Baja disponibilidad de forraje : 172 --72% ACTIVIDAD VOLUNTARIA ACTIVIDAD VOLUNTARIA En Animales en Pastoreo 20 – 35 % del M.B. En Animales Estabulados 10 % del M.B. Variación de Temperatura Req. Energético 60 3.Variación de Temperatura ( ∆ T° ) 50 ZONA de TERMO NEUTRALIDAD 40 30 20 Temperatura Crítica Superior Temperatura Crítica 10 0 0 10 20 ºC 30 40 50 C.Fiora 6 Requerimiento de mantenimiento ZONA DE TERMONEUTRALIDAD En la práctica : ESPECIE TEMPERATURA AMBIENTE ( º C ) CANINOS 13 - 16 AVES 12 - 26 BOVINOS 5 - 20 PORCINOS 20 - 26 ENm = MB + Actividad Voluntaria + Coef de Variación de Temperatura MB = PV 0,75 * 77 kcal Variación de temperatura = 0 ENm = MB + Actividad Voluntaria Requerimientos de produccion Requerimientos energéticos de producción La energía de los nutrientes no utilizados para el mantenimiento se almacenan en forma de compuestos químicos. La energía de producción es la energía contenida en la producción animal (carne, leche, huevo, etc.) El cálculo se basa en determinar la energía retenida en el producto. Energía Neta de Producción … Crecimiento Medición : con la Bomba Calorimétrica Por la combustión del producto se determina la energía retenida en el mismo. Cálculo : por la composición química del producto Hidratos de carbono 4,2 kcal/kg (4 a 4,5) Proteína 5,6 kcal/ kg (5,4 a 5,7) Lípidos 9,4 kcal/kg (9,2 a 9,5) Agua, Vitaminas y Minerales no aportan energía Requerimientos de producción Fórmulas o tablas Engorde Lactación Lana y pelo Reproducción EN producto = cantidad de Producto (g.) x concentración de energía en el producto (kcal/g.) Trabajo 7 Requerimiento para la producción de leche Ejemplo: Energía NETA retenida en 1 litro de leche con la siguiente composición: Proteína: 3,5 % Grasa butirosa: 3,7% Azúcares de leche: 4.9% Cenizas: 0.7% ENp depende de la composición de la leche Cálculos: La leche contiene cantidades variables 4,9% x 4.2 kcal./g = 20.58 kcal 3,5 % x 5.6 kcal./g = 19.60 kcal de agua, proteína, grasa, hidratos de 3,7% x 9.4 kcal./g = 34.78 kcal carbono y cenizas. Cálculo de la EN (EB de la leche): 20.58 + 19.60 + 34.78 = 74.96 Kcal/100 g= 749.6 kcal/kg Comparar con tablas. Requerimiento para crecimiento y ganancia de peso Cantidades variables de agua, proteína, grasa y cenizas en la composición de la ganancia. La energía retenida en la ganancia de peso depende de: Edad (jóvenes +proteína - adulto + grasa) Sexo (hembras + grasa) Biotipo (precoz engrasa mas rápido) Magnitud de la ganacia de peso ( + grasa ) Uso de anabólicos Tejido magro = 20 – 30% de Proteína Tejido Adiposo = 80 – 95% de Grasa Eficiencia de Utilización de la Energía Metabolizable (k) vs. Q 1. Composición de la dieta. 2. Destino de la energía de la dieta. Requerimientos de EM EM k Calor EN Composición de alimento Destino de la energía Especie animal Eficiencia de utilización de la Energía Metabolizable (k) Costo de la ganancia de peso 0.8 0.7 0.6 Mantenimiento 0.5 Lactación 0.4 0.3 Engorde 0.2 Gestación 0.1 0 .4 36 41 .5 45 50 .5 54 59 .6 .2 .7 .3 63 68 72 77 Metabolicidad (Q%) 8 Eficiencia de utilización de la EM para la síntesis de proteína y grasa Requerimientos de EM EM Síntesis proteína k = 0,45 Composición de alimento Destino de la energía Especie animal k Calor EN Síntesis grasa k = 0,7 Producción total de calor PRODUCCION TOTAL DE CALOR *ENm I.C.m. I.C.m. EM Metabolismo Basal Km Kp Actividad Voluntaria Variación de Temperatura Trabajo Digestivo Calor de Fermentación Acción Dinámico Específica * IC ENm ENm *ENP (trabajo) ENp I.C.p. I.C.p. PTC (en ayuno) = ENm PTC (en mantenimiento) = ENm + I.C.m = EM PTC (en producción) = ENm + I.C.m. + I.C.p. REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA EB EM kl km ENe ENm AVES – REQUERIMIENTO EMv La EM no corresponde a un valor constante característico de la dieta o del ingrediente, sino que corresponde a una medida biológica propia del animal y depende de todos los factores que intervienen en la digestión y asimilación de nutrientes (Francesch, 2001). ED ke +ENt ENl 9 ENERGIA METABOLIZABLE (EM) Siendo que existen diversos métodos que permiten determinar el contenido energético de los alimentos, en aves, prácticamente no se calcula la ED, sino más bien la medida más utilizada para expresar aquel contenido energético corresponde a la EM, esto debido a que excretan orina y heces por el mismo orificio, la cloaca. (Francesch, ENERGIA METABOLIZABLE (EM) Corrección por balance de N mamíferos: 7.45 kcal/g de N Aves: 8.22 kcal/g de N Balance negativo: se adiciona positivo: se resta -Pérdidas de E en orina: (Compuestos nitrogenados) Compuesto Urea Creatinina NH4+ Ác.Úrico AA % del N total 80 - 90 3-4 2.5 - 4.5 1-2 1-2 MASCOTAS - RER REQUERIMIETO DE ENERGIA EN REPOSO Cantidad de kilocalorías necesarias para el mantenimiento de un animal que está en jaula en reposo. RER = Peso corporal x 30 + 70 Requerimiento Energetico en Reposo (RER) El RER se multiplicará por diferentes “factores” según la condición fisiológica en que se encuentre el animal. FACTORES: Cachorros hasta 3 meses: RER x 2.5 en razas grandes 3 en razas pequeñas Cachorros entre 3 y 12 meses = RER x 2 (hasta 2.5) Adultos de razas grandes = RER x 1.6 Adultos de razas pequeñas = RER x 1.8 Gestación = RER x 2.5 (durante el último tercio de la gestación) Lactancia = RER x 4 a 8 (según camada y días de lactacia). 10