Fernando Pereyra, Ing. Agr.Richard Núñez Olivera, DMTV

Curso de Posgrado – Alimentos para RumiantesFacultad de Agronomía – UDELAR

Agosto 2010

National Research Council. 2000Nutrient Requirements of Beef Cattle

Seventh Revised Edition. National Academic Press, Washington D.C.

Introducción

Varios sistemas desarrollados para evaluar alimentos y estimar necesidades nutricionales

Debe tener en cuenta las necesidades nutricionales del animal para mantener un nivel de producción

▪NRC (National Research Council)

Este sistema abarca los nutrientes mas importantes desde el punto de vista de valoración de alimentos como de las necesidades del animal

Las mas importantes para rumiantes

EnergíaProteína

No son capaces de sostener una producción con un desequilibrio de minerales, por ejemplo

Desarrollo del Sistema NRC (historia)Lavoisier – “La energía ingerida por el animal no se transforma totalmente en tejidos corporales”

A principios de siglo Von Voit, Armsby, Atwater, Kellner 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)

Aunque estos términos se mencionan en muchos países, su uso ha sido muy controvertido

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)

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

1970 – expresa las necesidades de (EN) para mantenimiento y ganancia

1976 – añade categorías de animales de acuerdo a su peso y velocidad de crecimiento

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)

Energía:Potencial de hacer trabajo y puede ser medida en condiciones estándares , las unidades de medida son absolutasProducto de la oxidación de moléculas orgánicas, liberadas como calor

El Joule es la unidad expresada para medir (E) química, mecánica y eléctrica, pudiendo convertirse en Herts, Watts/seg y caloríasEl calor necesario para elevar la temperatura de un grado de agua de 16,5º a 17,5º es igual a 4184 Joules lo que equivale a una caloríaEn la práctica se usan Kcal (1000 cal) y Mcal(1000Kcal)

Energía bruta o calor de combustión (E) es la energía liberada como calor cuando una sustancia orgánica se oxida completamente a dióxido de carbono y aguaSe relaciona con la composición química pero no proporciona ninguna información sobre disponibilidad de esa energía y es de uso limitado

Energía digestible (DE) es la energía de los alimentos menos la energía perdida en hecesRefleja la digestibilidad de la dieta y se puede medir facilmente, sin embargo, no tiene en cuenta varias pérdidas importantes de energía asociada con la digestión y metabolismo de los alimentos

Nutrientes digestibles totales (TDN) sirven para estimar la (DE) de un alimento a través de:

1 kg TDN = 4,4 Mcal DE

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)Es una estimación de la energía disponible para el animal

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)Este sistema asigna dos valores calóricos a cada alimento

Mantenimiento (NEm)Crecimiento (NEg)

Tres métodos han sido utilizados para medir los requisitos para el mantenimiento de la energía:

Alimentación a largo plazo, determina cantidad necesaria de alimento para mantener el peso corporal (Taylor et al., 1981‐1986)

Métodos calorimétricos (Agricultural Research Council, 1965‐1980)

Sacrificio comparativo (Lofgreen, 1965; Lofgreen & Garrett, 1968)

Los valores (NE) de la mayoría de los alimentos empleados para ganado de carne han sido determinados por la técnica de los Sacrificios comparativos

La (NE) es la cantidad de energía que es recuperada en las producciones del animal (energía retenida)

El contenido en energía de la canal es determinada mediante molienda, homogeinización y quemado en una bomba calorimétrica

Para evitar costo elevado de la técnica, se ha estimado en base a su gravedad específica (negativamente relacionada al contenido de grasa)

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

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

El valor para (NEg) se calcula a partir de la (E) total ingerida y de la ganancia energética de la canal

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 California por Lofgreen y Garrett (1968)

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

La ingestión diaria de alimento (IA) según el tipo de animal viene dada por las siguientes ecuaciones (NEm, Mcal/kg alimento):

IA (kg MS) = kg0,75 (0,1493 NEm ‐ 0,0460 NEm2 ‐ 0,0196)

Mantenimiento:Los requerimientos energéticos para el mantenimiento son definidos como la cantidad de energía del alimento que resulta de una condición corporal en la que ni se pierde ni se gana energía

La (NEm) es la cantidad de energía equivalente al calor producido por un animal en ayunas situado en la zona termoneutra de temperatura

Los requerimientos de (NEm) para el ganado vacuno de carne están estimados en 77 kcal/kg0,75 (Lofgreen & Garrett, 1968; Garrett, 1980)

NEm = 0,077 Mcal/EBW0,75

Esta estimación es aplicable a animales estabulados, no estresados por el ambiente y en reposoExisten variaciones en las necesidades de mantenimiento entre un 3 y un 14 % según el sexo, la raza y la edad (Webster, 1983)

Crecimiento:Los requerimientos en (NEg) varían en función del tipo de tejido que está siendo sintetizado por el animal

El crecimiento es producto principalmente de proteína (músculo) y grasa

El valor calórico (kcal/g materia seca) de la grasa es 9,4y para tejido libre de grasa (mayoritariamente proteína) aproximadamente 5,6

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

La grasa se deposita en animales en crecimiento cuando la energía ingerida sobrepasa a las necesidades del mantenimiento

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)

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)

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

El NRC (1984) considera requerimientos separados para novillos castrados de medio y gran formato y para vaquillonas y toros de varios pesos corporales

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

Novillos castrados de formato medio

BW = 13,91 NEg 0,9116 kg‐0,6837

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

Toros de gran formato y toros viejos de gran formato en crecimiento compensatorio

BW = 17,35 NEg 0,9116 kg‐0,6837

Vaquillonas de formato medio

BW = 10,96 NEg 0,8936 kg‐0,6702Vaquillonas de gran formato y de un año en crecimiento compensatorio

BW = 12,21 NEg 0,8936 kg‐0,6702

El ganado de carne está particularmente expuesto a condiciones de ambiente extremo, fuera de la zona termoneutra

Los requerimientos energéticos dados por este sistema asumen que los animales no están estresados por las condiciones ambientales

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

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 requerimientos son calculados sobre una base empírica (NRC 1984)

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

La cantidad de (NEg) disponible depende del consumo de alimento, la concentración de energía en la dieta, y las necesidades para mantenimiento

Para algunos ingredientes, la (NE) ha sido determinada empíricamente

Muchos se estiman en base a su (ME), suponiendo que existe una relación entre estas dos variables

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)

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)

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)

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

Muchas gracias …

Proteína:Al igual que la energía la proteína es un nutriente vital, requerido para mantenimiento, reproducción, crecimiento y lactación

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

En situaciones de alta demanda nutricional el flujo de proteína microbiana al intestino puede no ser suficiente

Este déficit debe ser cubierto con proteína de la dieta que sea capaz de escapar a la degradación ruminal

Introducción:

1984 – NRC expresa requerimientos de proteína en base a proteína bruta (PB)

1985 – NRC propone expresar requerimientos en términos de proteína absorbida (PA)

2001 – NRC sinónimo de PA es proteína metabolizable (PM)

La PM tiene en cuenta:

Degradación ruminal de la proteínaSepara los requerimientos entre necesidades de los m.o. ruminales y del animal

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)

Razones para usar el sistema PM

I. Mas información que en 1984 acerca de PMo y PND

II. 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 es la suma de PND y la Proteína Degradable en Rumen (PDR)

El requerimiento de PB se obtiene dividiendo PM entre 0,64 y 0,80 dependiendo de la degradabilidad de la proteína del alimento

0,64 es cuando el 100% de la proteína del alimento es degradable y el 0,80 se utiliza en el caso inverso

La PB del alimento esta compuesta por 2 fracciones: PDR y PND

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

La PMo se considera un 80 % proteína verdadera, y de esta se digiere un 80 % (PM proveniente de la PMo = PMo * 0,64)

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)

La PM originada de la PMo y la PND, una vez absorbida, cumple las funciones de mantenimiento y crecimiento (PN) del animal

Síntesis de Proteína Microbiana (PMo)

La PMo puede aportar entre el 50 y 100 % de los requerimientos de PM en el ganado bovino para carne

La predicción de la producción de PMo es un componente importante en el sistema de PM

La producción de PMo está estrechamente relacionada con la energía disponible

Se utiliza el Total Nutrientes Digestibles (TND) de la ración como indicador de la disponibilidad de energía para la síntesis de PMo

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)

Factores que pueden afectar la eficiencia en la síntesis de PMo

Raciones con baja digestibilidad, principalmente debido a la baja tasa de pasaje ruminal <

Algunos aminoácidos y péptidos preformados >

Tipo de carbohidratos (estructural vs. no estructural) <>

Nivel de consumo de materia seca 

El requerimiento de PDR (incluyendo el Nitrógeno No Proteico) se considera igual a la capacidad de síntesis de PMo

La sincronía entre la degradación de los carbohidratos y la disponibilidad de proteína en rumen, optimiza la utilización de PDR

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)

PM proveniente de la PMo = Kg PMo * 0,80 * 0,80 (80 % Proteína verdadera y 80 % digestible)

Aclaración: la eficiencia en la producción de PMo de 13 % del TND es un valor promedio

Requerimientos de PM para mantenimientoEn la presente edición se utiliza como requerimiento de PM

3,8 gs PM/Kg PV0,75

Requerimientos de Proteína Neta para crecimiento (PN)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)

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

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

Esta metodología permite estimar las necesidades de PN según la Gd y la etapa de crecimiento del animal

Conversión de PM a PN

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

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)

Para animales de 300 Kg ómás de PVE se utiliza 49.2.

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

Pautas para formular raciones con el sistema de PM

Se deben balancear los requerimientos de:▪ Proteína Metabolizable (PM)▪ Proteína Degradable en Rumen (PDR)

La PM refiere a las necesidades proteicas del bovino para mantenerse y crecer

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

Las necesidades de PND, surgen cuando la producción de PMo es insuficiente para cubrir los requerimientos de PM

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)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 asícomo proveedora de PND

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

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

En la bibliografía se recomienda no incluir más del 1 % de urea en la ración, óhasta el 25 % del total de la proteína para evitar intoxicación por exceso de amonio en rumen Muchas gracias …