UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de AgronomíaDepartamento de Producción AnimalCampus Maracay

ADITIVOSen la Alimentación de Rumiantes

Dr. Álvaro Ojeda

julio, 2014

Dinosaurios

65

54

38

26

7

2

0

Gir

áfi

do

s

A

B

?

Cretáceo

Paleoceno

Eoceno

Oligoceno

Mioceno

Plioceno

Pleistoceno

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mo

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Gra

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Bo

vin

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en

te

(x 1

06)

Te

rcia

ria

Ce

rdo

s e

Hip

os

Hacia el rumiante moderno…

Fuente: Peña (1990)

Perfil metabólico del rumiante…

Fuerte reciclaje de nitrógeno úrico (vía saliva y

epitelio ruminal)

Utilización eficiente de proteína microbial

ruminal

Herbívoro de fermentación pregástrica muy eficiente

Requerimientos metabólicos de AGV´s

para Lipogénesis (acético y butírico) y

Gluconeogénesis (propiónico)

Síntesis microbiana de vitaminas suficientes para niveles medios de producción

Perdidas energía dietaria en gases (8-10% EB) y calor de fermentación (15-20% EB)

Dependencia de gluconeogénesis

Sistema digestivo que optimiza uso de productos finales de la fermentación microbiana

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 mínimas con fines:

CEE (2003)

Tecnológicos Conservantes, aglutinantes, secuestrantes, enzimas, etc.

Sensoriales Colorantes, aromatizantes, etc.

Zootécnicos Mejoradores de la flora intestinal, promotores de

crecimiento no microbianos, etc.

SanitariosAntibióticos.

Jordan (2007)

Aditivo %

Bicarbonato de sodio 75,4

Óxido de Magnesio 65,6

Levaduras 50,8

Minerales en base orgánica 47,5

Niacina 37,7

β-Caroteno 11,5

Colina 6,6

Muestra : 128 hatos con vacas lecheras en EUA

Por qué ?…

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

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 consumidorAdesogan (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 concentradosDurante el cambio de raciones de baja a alta en energía, como ocurre en el postparto.

Ácido

Neutro

Básico o Alcalino

1234567891011121314

pH óptimo para la fermentación ruminal

Ácidos producidos en el abomaso

Ácidos producidos en el rumen

Saliva

Bicarbonato

Gómez (2010)

Como suplemento dos veces al día

Como ración completa, con suministro ad libitum

pH r

umin

al

Oferta de concentrado

Apetito reducidoPobre crecimiento microbialLimitada digestión de celulosaAcidosis Ruminal

OFERTA LIMITADA DE ALIMENTO CONCENTRADO

Gómez (2010)

pH ruminal y reguladores…

OFERTA ABUNDANTE DE ALIMENTO CONCENTRADOpH

rum

inal

Como suplemento dos veces al día

Como ración completa, con suministro ad libitum

Apetito reducidoPobre crecimiento microbialLimitada digestión de celulosa

Oferta de concentrado

0 2 4 6 8 10

7,0

6,8

6,6

6,4

6,2

6,0

5,8

5,6

pH r

umin

al

Tiempo post ingesta (h)

Control1,3 % buffer1,5 % buffer1,9 % buffer

Minerales en base orgánica …

Sulfatos, carbonatos y óxidos

Sulfato Cu vs Proteinato 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 solubilidad.

Problemas de los “minerales inorgánicos” …

En su forma de sales (sulfatos o carbonatos) u óxidos mezclados con vitaminas alteran la estabilidad de A, D3, K, C y ácido fólico.

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).

Mineral %

Calcio 1,90Fósforo 0,90Potasio 0,25Azufre 0,20Sodio 0,15Cloro 0,10Magnesio 0,05Microminerales 0,04

MicromineralesHierro (Fe), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Cobalto (Co), Iodo (l), Molibdeno (Mo), Selenio (Se)

Minerales en el cuerpo animal

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)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,5 ppm 0,5 ppm 0,1 ppm

Se-orgánico Se - Mineral

Calostro

LecheNS

P<0,01

Guyot et al. (2006)

Selenio “orgánico”…

Ingesta deficiente…

Retención de membranas fetales

Mastitis clínica

Reducida actividad de seleno enzimas (ej. Glutation peroxidasa)

Incremento en células somáticas en leche (células epiteliales y células inmunes)

Sistema inmune deprimido en postparto

Mortalidad de becerros

Selenio orgánico…

Fuente como Selenometionina

Disponibilidad de metionina en sangre para síntesis de proteína láctea

Selenio en leche para la cría y humanos

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

-25 0 7 14 21 37

S (

x10

-3 g

/ml)

Días postparto

Selenometionina

Selenito de sodio

Selenito Se-Orgánico P

Neutrófilos fagoc. (%) 38,1 30,9 0,02

Retención de placenta (%) 10,8 8,6 0,04

Descarga cervical purul. (%) 17,1 9,3 0,03

Prod. láctea (kg/d)

Total 36,4 37,1 NS

3% FCM 38,5 40,4 0,02

Grasa 1,3 1,4 0,02

Silvestre et al. (2007)

Vacas Holstein

40 lts/d

0,3 mg Se/kg MS

Inseminación artificial (81 d)

0

50

100

150

200

250

ZnO ZnSO4 ZnMetGuyot et al. (2006)

Bio

disp

onib

ilida

d (%

)

El Zinc “orgánico”…

Mineral Función Deficiencia

ZnConstituyente de las pezuñasRestauración de epiteliosParte de metaloenzimas (ej ADN y ARN sintetasas)Componentes de unos 250 factores de transcripción

Baja tasa de crecimientoParequeratosis (hiperqueratinización de la piel)Daño testicularAnorexia

Vitaminas protegidas…

Características del producto

Presentación y estado físico, tamaño de partícula, solubilidad, etc.

Condiciones de distribución

Nivel de alimentación, número de comidas al día, incorporación al concentrado, raciones completas mezcladas, granulación, etc.

Asociadas al animal

Edad, estado fisiológico, estado sanitario, etc.

Impacto del medio ruminal sobre disponibilidad

depende de…

De tipo físicoTemperatura, 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.

Factores que afectan su estabilidad …

Incorporación en jabones cálcicos 3% de Nicotinamida para enriquecer jabones

Protección con lípidos Cloruro de colina

Uso de antioxidantes Vitamina A

Uso de secuestrantes EDTA en matriz de gelatina (Vit. A y D)

Alternativas de

protección …(Torre y Caja, 2006)

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

Competencia por los receptores de adhesión y colonización del tracto

Competencia por determinados nutrientes

Producción de sustancias antimicrobianas

Estimulación de la inmunidad del hospedador.

Mecanismos de acción:

Caja et al. (2003)

Levaduras…

Producción de ácidos grasos volátiles (no significativa).

Reducción de la producción de metano

Disminución de la concentración de amoniaco

Favorecen la estabilidad del pH.

Saccharomyces cerevisae

Cepas vivas (108 – 1010) o sus productos (vitaminas, aminoácidos ó pared celular)

En rumen:

En microflora:

Aumento de la actividad de la flora celulolítica

Incremento de la flora anaerobia total

Favorecen la flora que deriva lactato a propiónico.Saccharomyces cerevisiae

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:

Mecanismo:

Actividad de puentes de hidrógeno y uniones de van der Waals, básicamente entre ß y D-glucanos y micotoxinas. Mananos y quitina parecen menos eficientes en el “secuestro” .

Levaduras…

0

10

20

30

40

50

L-BM45 L.R.2323 >Q.A23

Peptona glucosa

Jugo de uva

Bejaoui et al. (2004)

Rem

oció

n de

Ocr

atox

ina

(%)

Cepas de Levadura

0

1

2

3

4

5

6

7

8

3 6 9 12Tiempo (h)

Pro

d. g

ase

s (m

g/L

)

Sin SA

Con SA

Maíz en granoCepa de Aspergillus flavus

8 ppb AFB1AFB1:SA…. 1:75.000

Saavedra y Ojeda (2010)

Reducción del consumo

Disminución de la absorción de nutrientes

Hemorragia y necrosis en tracto digestivo

Gangrenado en extremidades

Desórdenes reproductivos, muerte embrional y aborto

Alteraciones nerviosas (temblores e incoordinación)

Supresión del sistema inmune

Muerte Whitlow y Hagler (2004)

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 N-

microbial al tracto posterior

Ionóforos…

Aumento de producción de propionato.

Reducción in vivo e in vitro de la producción de metano.

Aumento de la digestibilidad de materia orgánica y almidón.

Reducción de producción de proteína microbiana.

Aumento de retención de nitrógeno.

Reducción de la movilización de grasa corporal.

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.

Efectos:

Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)

Mecanismo de acción:

Alteración del metabolismo energético asociado a la membrana celular.

Mayor sensibilidad de Gram (+) por menor complejidad de su membrana.

Gram (+)= digestión de CHO, síntesis de lactato, acetato, hidrógeno y

producción de metano.

Monensina 0 150 300 450 (mg/d)

Producción leche (kg/d) 35,3 +1,41 +1,18 +1,89

Contenido graso (%) 4,7b -0,09b -1,89ab -4,09a

Contenido proteico (%) 3,3 -0,01 +0,13 -0,41

Producción grasa (g/día) 1597ab +45b -25ab -81a

Producción proteína (g/día) 1137 +41 +40 +43

Ingestión (kg) 25,6 +0,01 -0,24 -0,53

Eficiencia Energía Neta (%) 87b +5a +3ab +3ab

Ionóforos y Levaduras…

ALMIDÓN FIBRA

Monensina (-) Levadura (+)

GLUCOSA

Monensina (-)

Acetato/Hidrógeno

Metano

Levadura (+)

Succinato

Propionato

Levadura (+)

Glucosa Tisular

Monensina (-)

Lactato

Disfunción Ruminal

Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)

Tratamiento

Control Monensina Levadura Mon+Lev

GDP (kg/d) 1,28 1,32 1,37 1,36 Consumo MS (kg/d) 10,6 9,5 10,8 10,2Conversión 8,3 7,2 7,9 7,5

Fermentación ruminalTotal AG V (mM) 95,0 94,5 97,7 95,6

Proporción molar (mol/100 mol)Acetato 55,5 53,0 58,3 51,4Propionato 31,5 35,3 27,2 35,1 Butirato 10,1 9,0 10,7 9,5 Acetato:propionato 1,9 1,6 2,3 1,6

Fuente: McLeod et al. (1990)

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)

Bacterias

Lactobacillus acidophilus (PB), L. Plantarum (PB), Bacillus subtilis (PB) y Streptococcus faecium.

LevadurasSaccharomyces cerevisiae (PB).

Hongos

Aspergillus oryzae (PB), Trichoderma reesei, Humicola insolens y Thermomyces amiginosus.

Fuentes de enzimasDosis PB FND FAD Hemicelulosa LAD

0 8,0 50,0 30,0 20,1 4,9

1 8,3 46,3 28,6 17,7 4,3

10 X 8,3 47,4 29,7 17,7 3,3

100 X 8,1 42,9 27,7 15,3 3,7

Prob. NS * * * *

Ensilado de maíz tratado con diferentes niveles de un comlpejo enzimático

Acedo-Rico (2006)

* Medias con superíndice indican diferencias significativas (*P<0,01) con respecto al testigo

Lorenzo y Ojeda (2014)

<0,01<0,01<0,01<0,01Prob

19,9* 9,3*5,62,5CEC 0,08

19,4* 10,7* 7,2* 3,8*CEC 0,04

Enzima

15,56,54,22,1Control

2416129

Tiempo (h)Tratamientos

Producción in vitro de gases (mL/g MS)

Variable Tratamiento EE Prob.

-enz +enz

Prod. Láctea

Total (kg/d) 26,6 28,2 0,86 NS

FCM (kg/d) 27,9 29,6 0,91 NS

Grasa (%) 3,61 3,58 0,12 NS

Condición corporal 2,93 2,88 0,05 NS

Pinos-Rodríguezet al. (2005)

Producción de leche

Nitrógeno de lenta liberación …

Modificado de Cuellar y Cruz (2001)

1 x 1010-11 bacterias/mL en 28 especies

1 x 105-6 protozoarios/mL ciliados o flagelados8% biomasa microbiana son hongos ruminales

AGV´s

PROTEÍNA DIETARIA RUP

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

0

100

200

300

400

500

600

0 3 6 9 12 18

Tiempo (h)

Nitr

ógen

o am

onia

cal (

mg/

l) Control

Urea

Urea/Optigen

Optigen

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 Optigen (41%) … 168,2g

69 g N/animal/d

Reyes, Rodríguez y Ojeda (2012)

Nitrógeno de lenta liberación …

Nitrógeno de lenta liberación …

Tratamientos

Composición (%) Control NNP

Maíz 70,5 70,5

Hna. de girasol 26,0

Hna. de trigo 2,0 26,7

N-LL 1,4

Mezcla Min-Vit 1,5 1,5

Respuesta animal

Peso (kg/animal/d) 1,16 1,17

Conversión 7,64 7,59

N-LL: Nitrógeno de lenta liberación

Fuente: Mascardi (2007)

Incrementa densidad de la ración

Inclusión de alimentos para salud animal

Aumenta producción láctea

Mayor eficiencia de síntessis de proteína ruminal

Producción de carne

N-LL

Sin Con Cambio (%)

Producción Láctea (kg/d) 31,3 33,1 +5,8

Consumo N (g/d) 592 594 +0,4

N -Microbial (g/d) 220 232 +5,5

N - Leche (g/d) 421 413 -2,0

N Fecal (g/d) 235 241 +2,6

N Urinario (g/d) 186 173 -7,0

N-LL: Nitrógeno de lenta liberación

Fuente: Chalupa y Sniffen (2006)

Producción de Leche

Tratamientos

Con N-LLSin N-LL

0,310,31Mezcla mineral

0,290,29Carbonato de calcio

0,030,03Levaduras

0,03N-LL

0,050,1Urea

0,480,48Grasa "by pass"

0,380,38Sebo

27,327,8Otros subproductos

4,34,4Harina de soya (48%)

2929Alfalfa (heno + henolaje)

37,837,2Silaje de maíz

Fuente: Tikofsky y Harrison (2006)

Producción láctea (kg/d) 31,7 33,9

Costo aliment (BsF/d) 15,9 15,9

Beneficio (BsF/vaca/d) 1,3

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 VENEZUELAFacultad de AgronomíaDepartamento de Producción AnimalCampus Maracay

ADITIVOSen la Alimentación de Rumiantes

Dr. Álvaro Ojeda

julio, 2014