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National Research Council. 2000
Nutrient Requirements of Beef Cattle
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Seventh Revised Edition. National Academic Press, Washington D.C.
Introducción
ƒ Varios sistemas desarrollados para evaluar alimentos y estimar necesidades nutricionales
Fernando Pereyra, Ing. Agr.
Richard Núñez Olivera, DMTV
ƒ Debe tener en cuenta las necesidades nutricionales del animal para mantener un nivel de producción
Curso de Posgrado – Alimentos para Rumiantes
Facultad de Agronomía – UDELAR
Agosto 2010
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Este sistema abarca los nutrientes mas importantes desde el punto de vista de valoración de alimentos como de las necesidades del animal
▪NRC (National Research Council)
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ƒ Lavoisier – “La energía ingerida por el animal no se transforma totalmente en tejidos corporales”
Las mas importantes para rumiantes
ƒ A principios de siglo Von Voit, Armsby, Atwater, Kellner Energía
Proteína
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No son capaces de sostener una producción con un desequilibrio de minerales, por ejemplo
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Aunque estos términos se mencionan en muchos países, su uso ha sido muy controvertido
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y Rubner (Lusk, 1926) elaboraron las definiciones de los términos básicos de la energética, la energía bruta (EB), energía digestible (ED), energía metabolizable (EM), energía neta (EN) e incremento de calor (IC)
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1958 – incluyó valores de energía digestible (ED)
1963 – las necesidades continuaron expresadas en unidades de (ED) y (TDN), se recomendó el uso de calorías en lugar de (TDN). A las unidades (ED), (EM) y (EN) se les recomendó a los investigadores que estimen las necesidades
1945 – la valoración energética de las raciones se expresaban en unidades de TDN (Nutrientes Digestibles Totales), algunas veces estimadas a partir de la energía metabolizable (EM), considerando que una libra de (TDN) es equivalente a 1616 kcal de (EM)
Desarrollo del Sistema NRC (historia)
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1970 – expresa las necesidades de (EN) para mantenimiento y ganancia
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1976 – añade categorías de animales de acuerdo a su peso y velocidad de crecimiento
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1984 – ecuaciones para estimar el consumo de alimento, necesidades de varios nutrientes y velocidad de crecimiento. Factores que ajustan las estimaciones según el tipo de animal (peso adulto, sexo, crecimiento compensatorio), proceso de granos y el medio ambiente, Fox y Black (1984)
ƒ Energía:
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liberada como calor cuando una sustancia orgánica se oxida completamente a dióxido de carbono y agua
ƒ Potencial de hacer trabajo y puede ser medida en condiciones estándares , las unidades de medida son absolutas
ƒ Producto de la oxidación de moléculas orgánicas, liberadas como calor
ƒ Se relaciona con la composición química pero no proporciona ninguna información sobre disponibilidad de esa energía y es de uso limitado
ƒ El Joule es la unidad expresada para medir (E) química, mecánica y eléctrica, pudiendo convertirse en Herts, Watts/seg y calorías
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ƒ Refleja la digestibilidad de la dieta y se puede medir de 16,5º a 17,5º es igual a 4184 Joules lo que equivale a una facilmente, sin embargo, no tiene en cuenta varias pérdidas importantes de energía asociada con la digestión y metabolismo de los alimentos
caloría
ƒ En la práctica se usan Kcal (1000 cal) y Mcal(1000Kcal)
Nutrientes digestibles totales (TDN) sirven para estimar la (DE) de un alimento a través de:
1 kg TDN = 4,4 Mcal DE
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Energía metabolizable (ME) se define como (E)
menos energía perdida en heces (FE), la energía perdida en la orina (UE) y la energía perdida en los gases (GE) o ME = DE – (UE + GE)
Energía digestible (DE) es la energía de los alimentos menos la energía perdida en heces
ƒ El calor necesario para elevar la temperatura de un grado de agua ƒ
Energía bruta o calor de combustión (E) es la energía Energía neta (NE) es el resultado de descontar a la (ME) las pérdidas de energía en forma de calor (digestión, fermentación y metabolismo de los nutrientes)
ƒ Este sistema asigna dos valores calóricos a cada alimento
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ƒ Mantenimiento (NEm)
ƒ Crecimiento (NEg)
ƒ Es una estimación de la energía disponible para el animal
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Tres métodos han sido utilizados para medir los requisitos para el mantenimiento de la energía:
ƒ Alimentación a largo plazo, determina cantidad necesaria de alimento para mantener el peso corporal (Taylor et al., 1981‐1986)
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Los valores (NE) de la mayoría de los alimentos empleados para ganado de carne han sido determinados por la técnica de los Sacrificios comparativos
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La (NE) es la cantidad de energía que es recuperada en las producciones del animal (energía retenida)
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El contenido en energía de la canal es determinada mediante molienda, homogeinización y quemado en una bomba calorimétrica
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Para evitar costo elevado de la técnica, se ha estimado en base a su gravedad específica (negativamente relacionada al contenido de grasa)
ƒ Métodos calorimétricos (Agricultural Research Council, 1965‐1980)
ƒ Sacrificio comparativo (Lofgreen, 1965; Lofgreen & Garrett, 1968)
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Una vez que la relación entre el contenido energético de la canal y la gravedad específica ha sido determinada, el valor en (NE) de un alimento se mide alimentando a un grupo de terneros, sacrificando algunos al comienzo y el resto cuando alcancen el peso al sacrificio
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Luego se mide la gravedad específica de las canales y se calcula la ganancia total de energía durante el período durante al cual estuvieron consumiendo el alimento
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El valor para (NEg) se calcula a partir de la (E) total ingerida y de la ganancia energética de la canal
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Esta técnica, y su uso para determinar el valor en (NE) de los alimentos en ganado vacuno de carne fue desarrollada en la Universidad de ƒ
El consumo de alimento en ganado vacuno para producción de carne es difícil de predecir por la cantidad de variables a la que está sometido, como tipo de animal, la dieta y el medio ambiente
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La ingestión diaria de alimento (IA) según el tipo de animal viene dada por las siguientes ecuaciones (NEm, Mcal/kg alimento):
California por Lofgreen y Garrett (1968)
IA (kg MS) = kg0,75 (0,1493 NEm ‐ 0,0460 NEm2 ‐ 0,0196)
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Mantenimiento:
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ƒ Los requerimientos energéticos para el mantenimiento son definidos como la ƒ
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de tejido que está siendo sintetizado por el animal
La (NEm) es la cantidad de energía equivalente al calor producido por un animal en ayunas situado en la zona termoneutra de temperatura
ƒ El crecimiento es producto principalmente de proteína (músculo) y grasa
Los requerimientos de (NEm) para el ganado vacuno de carne están estimados en 77 kcal/kg0,75 (Lofgreen & Garrett, 1968; Garrett, 1980)
ƒ El valor calórico (kcal/g materia seca) de la grasa es 9,4
NEm = 0,077 Mcal/EBW0,75
y para tejido libre de grasa (mayoritariamente proteína) aproximadamente 5,6
ƒ Esta estimación es aplicable a animales estabulados, no estresados por el ambiente y en reposo
ƒ Existen variaciones en las necesidades de mantenimiento entre un 3 y un 14 % según el sexo, la raza y la edad (Webster, 1983)
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Proporciones de proteína y grasa sintetizadas en el organismo son función del nivel de energía ingerido por encima de las necesidades de mantenimiento y de la etapa del crecimiento en la que se encuentra el animal
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La grasa se deposita en animales en crecimiento cuando la energía ingerida sobrepasa a las necesidades del mantenimiento
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El contenido en energía de una unidad de ganancia de peso está entre 1,2 y 8,0 Mcal/kg. Estas cifras son los contenidos en energía para un cuerpo libre de grasa (73% de agua, 22% proteína, 5% minerales; Garrett y Hinman, 1969)
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La relación entre la (RE) y la ganancia de peso observada está también influenciada por el contenido del tracto digestivo, el cual puede variar desde menos de un 5% a un 21% del peso después de 18 horas de ayuno (ARC, 1980; NRC, 1984)
Crecimiento:
ƒ Los requerimientos en (NEg) varían en función del tipo cantidad de energía del alimento que resulta de una condición corporal en la que ni se pierde ni se gana energía
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La etapa de crecimiento en la que se encuentra el animal será diferente a mismo peso corporal, entre diferentes razas dependiendo del tamaño corporal alcanzado en la madurez, pequeño o gran formato y sexo
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El NRC (1984) considera requerimientos separados para novillos castrados de medio y gran formato y para vaquillonas y toros de varios pesos corporales
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La velocidad de la ganancia de peso corporal (BW) estimada en función de la (NEg) (Mcal/kg), equivalente a (RE), esta dada por las ecuaciones que han sido ajustadas según la distinta composición corporal en relación con el peso y la edad
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Novillos castrados de formato medio
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El ganado de carne está particularmente expuesto a condiciones de ambiente extremo, fuera de la zona termoneutra
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Los requerimientos energéticos dados por este sistema asumen que los animales no están estresados por las condiciones ambientales
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En una situación de estrés provocado por frío, el animal requiere energía adicional para el mantenimiento, mientras que en un animal estresado por el calor, el apetito y la producción decrecen
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En las condiciones ambientales a las que están expuestos los animales son muy diversas (temperatura del aire, velocidad del viento, precipitaciones, exposición al sol), así como múltiples factores relacionados a él (edad, raza, pelo, período de adaptación y dieta), los ajustes en los BW = 13,91 NEg 0,9116 kg‐0,6837
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Novillos castrados de gran formato, toros viejos de formato medio en crecimiento compensatorio y toros de formato medio
BW = 15,54 NEg 0,9116 kg‐0,6837
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Toros de gran formato y toros viejos de gran formato en crecimiento compensatorio
BW = 17,35 NEg 0,9116 kg‐0,6837
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Vaquillonas de formato medio
BW = 10,96 NEg 0,8936
kg‐0,6702
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Vaquillonas de gran formato y de un año en crecimiento compensatorio
BW = 12,21 NEg 0,8936 kg‐0,6702
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La ecuación final para estimar la velocidad de crecimiento del novillo depende positivamente de la cantidad de (NEg) disponible y negativamente del peso vivo del animal
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La cantidad de (NEg) disponible depende del consumo de alimento, la concentración de energía en la dieta, y las necesidades para mantenimiento
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Para algunos ingredientes, la (NE) ha sido determinada empíricamente
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Muchos se estiman en base a su (ME), suponiendo que existe una relación entre estas dos variables
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La ecuación para estimar el consumo depende del peso metabólico y la (NEm)
de la dieta, de tal forma que el consumo decrece cuando la dieta tiene un contenido bajo de (NEm)
requerimientos son calculados sobre una base empírica (NRC 1984)
Esto supone una fermentación más lenta y un aumento en el llenado del rumen que se observan con dietas de baja calidad
Las necesidades para mantenimiento se calculan sencillamente en base al peso metabólico del animal, único factor que influye en la (NEm)
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Finalmente, la ecuación para ganancia de peso, estimada en base a (NEg) y peso, asume que el animal crece en proporción a la energía disponible para este propósito (no hay otras necesidades limitantes)
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La ganancia de peso decrece en relación al aumento del peso vivo del animal, ya que el novillo crece a una velocidad decreciente conforme va alcanzando su peso adulto
ƒ Proteína:
ƒ Al igual que la energía la proteína es un nutriente vital, requerido para mantenimiento, reproducción, crecimiento y lactación
ƒ Los rumiantes a través de las síntesis de proteína microbiana en el rumen tienen la capacidad de utilizar diversas fuentes de nitrógeno para satisfacer al menos en parte sus requerimientos
ƒ En situaciones de alta demanda nutricional el flujo de proteína microbiana al intestino puede no ser suficiente
Muchas gracias …
ƒ Este déficit debe ser cubierto con proteína de la dieta que sea capaz de escapar a la degradación ruminal
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Introducción:
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ƒ 1984 – NRC expresa requerimientos de proteína en base a proteína bruta (PB)
La PM tiene en cuenta:
ƒ Degradación ruminal de la proteína
ƒ Separa los requerimientos entre necesidades de los m.o. ruminales y del animal
ƒ 1985 – NRC propone expresar requerimientos en términos de proteína absorbida (PA)
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La PM se define como la proteína verdadera absorbida en el intestino provista por la Proteína Microbiana (PMo) y la Proteína No Degradable en Rumen (PND)
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La PB del alimento es la suma de PND y la Proteína Degradable en Rumen (PDR)
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El requerimiento de PB se obtiene dividiendo PM entre 0,64 y 0,80 dependiendo de la degradabilidad de la proteína del alimento
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0,64 es cuando el 100% de la proteína del alimento es degradable y el 0,80 se utiliza en el caso inverso
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Síntesis de Proteína Microbiana (PMo)
ƒ 2001 – NRC sinónimo de PA es proteína metabolizable (PM)
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Razones para usar el sistema PM
I.
II.
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Mas información que en 1984 acerca de PMo y PND
El sistema de PB asume similar grado de degradación ruminal de los alimentos e igual eficiencia de conversión de PB a PM
La PB del alimento esta compuesta por 2 fracciones: PDR y PND
ƒ En el rumen, la fracción degradable (PDR) es utilizada para la síntesis de PMo, la que una vez en el intestino es absorbida como PM
ƒ La PMo se considera un 80 % proteína verdadera, y de esta se digiere un 80 % (PM proveniente de la PMo = PMo * 0,64)
ƒ La fracción no degradable de la PB del alimento (PND) pasa sin modificaciones por el rumen, y al llegar al intestino se absorbe como PM, asumiéndose una digestibilidad del 80 % (PM proveniente de la PND = PND * 0,80)
ƒ La PM originada de la PMo y la PND, una vez absorbida, cumple las funciones de mantenimiento y crecimiento (PN) del animal
ƒ La PMo puede aportar entre el 50 y 100 % de los requerimientos de PM en el ganado bovino para carne
ƒ La predicción de la producción de PMo es un componente importante en el sistema de PM
ƒ La producción de PMo está estrechamente relacionada con la energía disponible
ƒ Se utiliza el Total Nutrientes Digestibles (TND) de la ración como indicador de la disponibilidad de energía para la síntesis de PMo
ƒ Burroughs (1974) propuso una eficiencia del 13 % del TND ingeridos para la síntesis de PMo (13 gs de PMo por cada 100 gs de TND)
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Factores que pueden afectar la eficiencia en la síntesis de PMo
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El requerimiento de PDR (incluyendo el Nitrógeno No Proteico) se considera igual a la capacidad de síntesis de PMo
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La sincronía entre la degradación de los carbohidratos y la disponibilidad de proteína en rumen, optimiza la utilización de PDR
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Requerimientos de PM para mantenimiento
ƒ Raciones con baja digestibilidad, principalmente debido a la baja tasa de pasaje ruminal <
ƒ Algunos aminoácidos y péptidos preformados >
ƒ Tipo de carbohidratos (estructural vs. no estructural) <>
ƒ Nivel de consumo de materia seca ƒ
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ƒ
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Para el cálculo del aporte de PM por parte de la ración se asume que tanto la PND como la PMo verdadera tienen un 80 % de digestibilidad
PM proveniente de la PND = Kg PND de la ración* 0,80 (80 % digestible)
ƒ En la presente edición se utiliza como requerimiento de PM
3,8 gs PM/Kg PV0,75
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PM proveniente de la PMo = Kg PMo * 0,80 * 0,80 (80 % Proteína verdadera y 80 % digestible)
ƒ La determinación del requerimiento de PN está en función a la Energía Retenida (ER), la cuál a su vez depende del Peso Vivo Equivalente (PVE) y la Ganancia diaria (Gd)
Aclaración: la eficiencia en la producción de PMo de 13 % del TND es un valor promedio
ƒ La inclusión del PVE en el cálculo de ER permite estimar la proporción de proteína que compone la Gd a través de la fórmula
0,248 – 0,0264 * ENr
ƒ A su vez se puede calcular las necesidades de PN con la siguiente ecuación
PN = Gd * (268 – (29.4 * (ER / Gd))) r 2 = 0.96
ƒ Esta metodología permite estimar las necesidades de PN según la Gd y la etapa de crecimiento del animal
Requerimientos de Proteína Neta para crecimiento (PN)
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Conversión de PM a PN
ƒ De acuerdo a los trabajos del INRA (1988), Ainslie y col (1993), y Wilkerson y col (1993), la eficiencia en la conversión de PM a PN para la ganancia de peso disminuye a medida que el peso vivo aumenta
ƒ En esta edición del NRC 2000, para animales de menos de 300 Kg PVE, el cálculo de la eficiencia de PM a PN se realiza con la siguiente ecuación:
83.4 – (0.114 * PVE)
ƒ Para animales de 300 Kg ó más de PVE se utiliza 49.2.
ƒ Esta ecuación predice una eficiencia de conversión de PM a PN de 66.3 % para un ternero de 150 Kg, y de 49.2 % para un animal de 300 Kg
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Pautas para formular raciones con el sistema de PM
ƒ Se deben balancear los requerimientos de:
▪ Proteína Metabolizable (PM)
▪ Proteína Degradable en Rumen (PDR)
ƒ La PM refiere a las necesidades proteicas del bovino para mantenerse y crecer
ƒ La PDR hace referencia primero a los requerimientos de proteína de los microorganismos ruminales y luego, mediante la producción de Proteína Microbiana (PMo), del animal
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ƒ Las necesidades de PND, surgen cuando la producción de PMo es insuficiente para cubrir los requerimientos de PM
ƒ El déficit de PDR, aún cuando los requerimientos de PM puedan estar cubiertos, perjudica la productividad del animal, ya que la capacidad de fermentación ruminal de los carbohidratos, la síntesis de vitaminas, y la disponibilidad de minerales disminuye
Utilización de Nitrógeno No Proteico (NNP)
ƒ La urea contiene 45 % de nitrógeno lo que equivale a 281 % de PB (45 * 6,25), de la cual el 100 % es PDR, siendo importante para los m.o. ruminales; no así
como proveedora de PND
ƒ El nivel de inclusión de NNP en la ración está determinado por el requerimiento de PDR, la que a su vez depende de la energía disponible en rumen
ƒ Cuando se compara la utilización de urea vs. otra fuente proteica natural (harina de girasol, soja, etc.), los resultados varían dependiendo de la concentración energética de la ración
ƒ En la bibliografía se recomienda no incluir más del 1 % de urea en la ración, ó
hasta el 25 % del total de la proteína para evitar intoxicación por exceso de amonio en rumen
Muchas gracias …