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Manejo nutricional del metabolismo proteico en vacas en lactancia
pastoreando praderas ricas en proteina
Hector Manterola
I. Introducción
Durante los últimos 5 años ha habido un incremento fuerte en la siembra de ballicas anuales
y bianuales en las lecherías de la Regiones de Los Rios y de Los Lagos, con un aporte cada
vez más importante al programa de alimentación de las vacas en lactancia, así como para
los programas de conservación de forrajes. El mercado ofrece una gran variedad de ballicas
de distinta procedencia pero, en general, se caracterizan por crecimientos invernales que se
inician entre junio y julio y con un gran crecimiento en octubre, noviembre y parte de
diciembre. La calidad nutritiva es alta, especialmente las variedades Tetrone y Tama, sin
embargo, presenta un desbalance en la relación proteína/energía metabolizable, ya que
durante el período de mayor tasa de crecimiento, el contenido de proteína se eleva sobre
30% y dicha proteína es altamente degradable en el rumen, provocando elevadas
concentraciones de amoníaco ruminal que no puede ser captado por las bacterias para la
síntesis proteica y se difunde al sistema orgánico de la vaca, presionando fuertemente al
hígado, que debe convertir dicho amoníaco en urea. Esto tiene efectos tanto a nivel
sanitario como a nivel económico, por lo que es necesario disponer de una serie de
estrategias nutricionales para minimizar los efectos mencionados .
II. Aspectos importantes del metabolismo proteico
Los rumiantes no son muy eficientes en convertir la proteína dietaria ya sea en leche o en
carne, ya que dependen en gran medida de la síntesis proteica que realizan las bacterias en
el rumen y en menor medida de la proteína sobrepasante, sin embargo, tienen la ventaja de
utilizar diversos productos nitrogenados como urea, ácidos nucleicos y otros, y convertirlos
en proteína verdadera a través de las bacterias. De hecho, gran parte de la proteína bruta
que viene en la ración es degradada a amoníaco y ácidos grasos volátiles, ya que las
bacterias utilizan estas proteínas para obtener energía.
La energía es la gran limitante en el sistema ruminal, por lo que cualquier proceso biológico
que allí se realice va a demandar una cantidad importante de energía y de cadenas
carbonadas, sobre las cuales las bacterias empezarán a sintetizar los diversos aminoácidos
constituyentes de sus proteínas. Bajo condiciones normales de contenidos proteicos y
energéticos de la dieta, una parte importante del amoníaco generado en la fermentación es
captado por las bacterias y una menor proporción se difunde a través de la pared ruminal y
es llevada al hígado, donde se convierte a urea substancia que, a diferencia del amoníaco
que es muy tóxico, no presenta ninguna toxicidad.
Al existir alto contenido de proteína en la ración, no compensada con el correspondiente
aporte de carbohidratos fermentables que aporten energía y cadenas carbonadas, la
concentración de amoníaco aumenta fuertemente, sobrepasando con creces la capacidad de
captación por las bacterias y se difunde por la sangre al hígado, órgano que lo convierte en
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urea para ser o reciclado nuevamente hacia el rumen o ser eliminado en la orina o en la
leche.
El problema radica en que el hígado presenta una capacidad de conversión de amoníaco a
urea limitada, de forma que, sobre ciertos niveles de amoníaco en la sangre, se empieza a
afectar el sistema nervioso central y el hígado empieza a tener problemas de funcionalidad
por el exceso de trabajo metabólico. Un ejemplo de ello lo constituye la adición de urea a
raciones de novillos en reemplazo de proteínas, que deriva en altas mortalidades, debido a
la toxicidad del amoníaco generado por la ingestión de urea en cantidades mayores a las
recomendadas .
III. El problema del pastoreo de ba llicas de alto contenido proteico por vacas en
lactancia
Las ballicas ya sean anuales o bianuales, según los estudios realizados por Teuber (INIA
Remehue) inician su crecimiento a mediados de mayo con tasas bajas, pero crecientes a
medida que se entra en agosto, y luego se produce una verdadera explosión de crecimiento
en noviembre-diciembre (Cuadro 1). Durante los primeros meses, el contenido de proteína
bruta base materia seca es extremadamente alto y sobrepasa por mucho los requerimientos
tanto de las bacterias como de la vaca en lactancia (Figura 1)
Figura 1. Variación del contenido de proteína total en pradera de ballica.
Por otra parte esta proteína verdadera, presenta una alta degradabilidad en el rumen, de tal
forma que alrededor del 80% o más se degrada dentro de las primeras dos horas (Figura 2).
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Figura 2. Degradabilidad de la proteína bruta de la pastura de ballica
Existe una estrecha relación entre la tasa de crecimiento y el valor nutritivo en la pradera de
ballica (Cuadro 1). Se observan valores muy elevados de proteína total durante los meses
de mayo a septiembre y luego bajan en forma sostenida hasta enero.
Cuadro 1. Cambios en el contenido de proteína y energía metabolizable en ballicas, entre
mayo y enero
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Respecto a carbohidratos solubles (azúcares y almidones), las ballicas, dependiendo de la
variedad, pueden presentar mayores o menores contenidos de carbohidratos solubles. A
medida que aumenta el contenido de proteínas en el contenido celular, por efectos de
selección y fertilización, disminuye porcentualmente el contenido de carbohidratos
solubles, por lo que en aquellas ballicas de contenidos proteicos sobre 20% se empieza a
provocar un desbalance energía/proteína a nivel ruminal en que, por la alta degradabilidad
de la proteína, se produce una excesiva cantidad de amoníaco, que no puede ser integrado a
proteína microbial por falta de energía y cadenas carbonadas.
Es así que praderas de ballica con 15% y hasta 18% de PB presentan contenido de
carbohidratos solubles entre 23% y 29%, en cambio praderas con 28 a 32% de PB,
presentan concentraciones de CHOS solubles entre 12 y 9% de la materia seca.
Los niveles de proteína total que se observan en los meses de mayo a septiembre son muy
altos y esta proteína es de alta solubilidad y, por lo tanto, extremadamente degradable en el
rumen, de tal forma que la concentración de amoníaco se incrementará rápidamente dentro
de las primeras tres horas, con poca disponibilidad de carbohidratos rápidamente
fermentables que aporten la energía y cadenas carbonadas necesarias para que las bacterias
puedan captar dicho amoníaco e integrarlo a su proteína constitutiva.
El exceso de amoníaco generado por la rápida degradación de la proteína, se difunde desde
el rumen a la sangre y llega al hígado donde es convertido a urea, con un alto costo
energético que equivale a la producción de 4-5 L de leche por mol de urea sintetizada, lo
que se suma a la ineficiencia de uso de la proteína dietaria y a un aumento en los niveles de
urea en leche, con los consiguientes castigos de la planta, y a un incremento en los niveles
de contaminación nitrogenada por mayor cantidad de urea en orina.
El hígado es sometido a una gran presión o trabajo para convertir el amoníaco en urea, lo
que se traduce en una disminución del sistema inmunológico y en otras afecciones
hepáticas (Figura 3). En muchos casos, el hígado es incapaz de convertir todo el amoníaco
que fluye del rumen y este se difunde al sistema nervioso central y a nivel del hipotálamo
afecta a los centros de la saciedad, con la consiguiente reducción del apetito y, por lo tanto,
del consumo, lo cual a su vez provoca una reducción en la producción de leche.
Uno de los factores que están incidiendo en esta problemática es una deficiencia relativa en
el aporte de carbohidratos solubles y semi solubles en la dieta ingerida, lo cual deriva en un
aporte insuficiente de energía y cadenas carbonadas a las bacterias ruminales, para la mayor
captación del amoníaco para síntesis de compuestos nitrogenados. Por ello, bajo las
condiciones descritas, el aporte de fuentes de carbohidratos es fundamental para neutraliz ar
las altas concentraciones de amoníaco y sus efectos negativos sobre el animal.
Figura 3. Procesos metabólicos a nivel del rumen.
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Sin embargo, las diferentes fuentes de carbohidratos, que normalmente son granos de
cereales, presentan diferentes eficiencias en aportar la energía y cadenas carbonadas al
sistema ruminal, por lo que los efectos neutralizantes del amoníaco también difieren
(Figura 4). Esto tiene estrecha relación con la tasa de degradación de cada fuente de
carbohidrato, que es diferente tanto en lo que se denomina fracción inmediatamente
degradable, como en la potencialmente degradable en el tiempo y la tasa de degradación o
velocidad promedio de degradación.
Es difícil que una sola fuente pueda cubrir, en el tiempo post ingestión, los requerimientos
de las bacterias para captar amoníaco, por lo que será necesario considerar al menos dos
fuentes de carbohidratos.
Figura 4. Cambios en el balance energía/proteína en la pradera.
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Para ello, es necesario contemplar las curvas de degradación de esas fuentes y contrastarlas
con las de la pradera de ballica. Aquellas fuentes que cubran un mayor porcentaje del peak
de amoníaco serán las que cumplan con mayor eficiencia la captación de amoníaco por las
bacterias (Figura 5).
Como se observa en la Figura 5, el nitrógeno no proteico y aminoácidos se degradan en las
primeras dos horas, expresado en increment os en la concentración de AGV, para los
carbohidratos y amoníaco para los compuestos nitrogenados, seguidos por las proteínas,
que toman más tiempo en degradarse. En el caso de la proteína de la ballica, presenta un
patrón similar al de los aminoácidos y urea, por lo que se genera un peak de amoníaco que
no está sincronizado con la degradación de las fuentes de carbohidratos, generándose los
problemas ya mencionados.
Figura 5. Curvas teóricas de incremento de amoníaco o ácidos grasos volátiles (AGV) en
vacas pastoreando praderas.
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Al analizar la degradabilidad de los diferentes granos (Figura 6), se distinguen la avena
como altamente degradable, especialmente en la fracción soluble, por lo que su aporte de
energía y cadenas carbonadas cubriría sólo la parte inicial del incremento en la
concentración de amoníaco; en cambio el triticale y maíz presentan tasas de degradación
más lenta y con una entrega más gradual de energía y cadenas carbonadas, cubriendo una
mayor área del incremento de concentración del amoníaco, por lo que serían más eficientes
para neutralizar los efectos del amoníaco, sin embargo, en el caso de las proteínas
rápidamente degradables, hay un in cremento inicial de la concentración de amoníaco, que
no es cubierta por estas dos últimas fuentes de carbohidratos.
Figura 6. Curvas de degradabilidad de la MS de maíz, avena, triticale y de la proteína bruta
(PB) de ballica.
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De esto se deduce la importancia de combinar estas fuentes de almidón, conjugando
aquellas de rápida degradabilidad con aquellas de degradabilidad más lenta (Figura 7).
Figura 7. Degradabilidad de la proteína bruta (PB) de la pradera de ballica y de la MS de
las mezclas de fuentes de carbohidratos.
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Al mezclar fuentes de almidón de diferente degradabilidad, se produce un marcado efecto
en las concentraciones de amoníaco ruminal, amoníaco plasmático y urea plasmática, por la
mayor captación de amoníaco por las bacterias, como puede verse en el Cuadro 2, en que se
combinaron diferentes proporciones de maíz y avena, lográndose una disminución
significativa de la concentración de amoníaco ruminal, plasmático y urea plasmática al
utilizar una mezcla de 50% de cada uno.
Cuadro 2. Efectos de distintas mezclas de granos, sobre la concentración de NH3 y urea
ruminal y plasmática
Sin embargo, al aumentar los niveles de avena a 80%, aumentaron las concentraciones de
amoníaco y urea en rumen y sangre, lo cual se debe a que la avena es rápidamente
degradada. Es por ello, que es necesario enfatizar en la importancia que tiene seleccionar
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adecuadamente el tipo de grano y las mezclas a utilizar, especialmente durante el período
de julio a noviembre, en que la pradera de ballica presenta muy altos contenidos de
proteína.
Como se indica en párrafos previos, la conversión de amoníaco a urea es de alto costo
energético para el animal, por lo que un porcentaje importante de la energía metabolizable
que ingiere en la dieta, debe ir a formar parte de la energía de mantención, la cual se ve
aumentada por este costo, por lo que el animal dispondrá de menor energía metabolizable
direccionada al proceso de lactancia, lo que se puede observar en el Cuadro 3.
Cuadro 3. Efecto de distintas mezclas de grano sobre la producción y composición de
leche.
La urea en leche es un parámetro que puede ser de mucha utilidad, primero como uno de
los indicadores de calidad de leche en planta, pero más importante, como un reflejo muy
ajustado de la eficiencia con que se están utilizando las proteínas de la dieta y la
movilización de proteínas que la vaca en lactancia realiza durante el peak. Se han
determinado estrechas correlaciones entre la urea en leche con la urea plasmática, con el
amoníaco plasmático y especialmente con el amoníaco ruminal, de modo que al aumentar
éste último, se refleja inmediatamente en un incremento proporcional en la urea de la leche.
Así, por ejemplo, a partir de la urea en leche se puede estimar la urea en la sangre (Figura
8) que, si tiene un valor alto, indicaría que esa vaca está generando una gran cantidad de
amoníaco en rumen, que el hígado debe convertir a urea con el consiguiente costo
energético. A esto se suma el amoníaco proveniente de la movilización de las proteínas
musculares, todo lo cual estaría indicando un desbalance de la relación proteína/energía,
tanto a nivel ruminal como a nivel del metabolismo de la vaca.
Figura 8. Ecuación para estimar urea plasmática a partir de urea en leche.
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También se puede estimar la cantidad de amoníaco en sangre a partir de urea de leche
(Figura 9), que si presenta valores altos, estaría indicando que hay una alta tasa de
degradación de proteínas dietarias a nivel ruminal, sumado a la movilización de proteínas
tisulares, lo que al igual que en la figura anterior estaría indicando un déficit de energía
tanto a nivel ruminal como metabólico de la vaca. Valores sobre 0,25 mg/ 100 cc estarían
indicando un uso ineficiente de la proteína dietaria.
Figura 9. Ecuación para estimar concentración de amoníaco en sangre, a partir de urea en
leche.
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Como el principal problema se origina en el rumen en las vacas pastoreando praderas de
ballica con altos niveles de proteína muy degradable, es muy importante saber si el
amoníaco de estas proteínas que se están degradando, es captado por la microflora ruminal
para síntesis de proteína microbial. Cuando se superan los 15 a 20 mg/100 ml de amoníaco
(Figura 10), es indicativo de una falta de energía y cadenas carbonadas, por lo que sería
importante aportar granos a fin de compensar el déficit.
Figura 10. Ecuación para predecir concentración de amoníaco ruminal a partir de urea en
leche.
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IV. Conclusiones
- En los sistemas pastoriles de producción de leche, en los cuales, durante la primera fase de
lactancia, las vacas pastorean praderas de ballica que presentan elevados contenidos de
proteína total (sobre 28%) y de alta degradabilidad, se producen concentraciones de
amoníaco más altas que las que pueden ser captadas por las bacterias ruminales,
provocando una gran presión de trabajo sobre el hígado, que debe convertir este amoníaco
en urea.
- Esta conversión demanda un alto costo energético que la vaca debe derivar de la energía
destinada a producción de leche, por lo que ésta se reduce, además de los efectos negativos
provocados a nivel hepático.
- Para reducir este problema, se deben utilizar mezclas de granos, que presenten diferentes
tasas de degradación, de modo de sincronizar lo más posible el aporte energético y cadenas
carbonadas de los granos, con la generación de amoníaco proveniente de la degradación de
las proteínas de la pradera de ballica.
- Las elevadas concentraciones de amoníaco en rumen se ven inmediatamente reflejadas en
el amoníaco sanguíneo, en la urea sanguínea y especialmente en la urea de la leche, de tal
forma que, a través de ecuaciones predictivas, el productor puede estimar si la fracción
proteica de la pradera y en general el nitrógeno que está ingresando al rumen, está siendo
eficientemente utilizado.
V. Literatura
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