Director: Guillermo Alejandro Bavera, Méd. Vet.,
Profesor Titular Efectivo de Producción Bovina de Carne, Depto. Producción
Animal,
Facultad
de Agronomía y Veterinaria, Universidad Nacional de Río Cuarto, Río Cuarto, provincia
de Córdoba, República Argentina
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alimento
Traducción: Mario Ledesma Arocena (h); Adaptación: Dr. Pedro Carrillo.
1999. Oeste Ganadero, 1(5):24-31.
Los
microbios del rumen proveen tanto como un 75 por ciento de la energía y un 60 a
70 por ciento de la proteína que la vaca necesita.
Hace
28 años, el escritor inglés Bernard Dixon escribió un libro titulado
"Microbios Magníficos" (Atheneum, New York, 1976). En el capítulo de introducción, se refirió
al hecho de que desde que se descubrió que las bacterias eran las responsables
de algunas de las peores enfermedades en la tierra han recibido una "mala
prensa".
Esto
es muy cierto en la agricultura, donde se invierten millones de dólares cada
año en la lucha contra las bacterias tanto en los cereales como en los
animales.
Sin
embargo, existen muchos microbios, (bacterias, protozoos, hongos) que se
encuentran entre los mejores amigos del hombre y realizan un trabajo notable
para la humanidad.
También
están incluidas las levaduras que se agregan para hacer el pan o fermentan el
almidón para hacer el alcohol, bacterias que producen comida fermentada tal
como el sauerk-raut, y otros que habitan en el tracto digestivo y mantienen
bajo control a las bacterias indeseables.
De
los microbios que son de utilidad, pocos realizan tan grandes servicios para la
humanidad como aquellos responsables de la fermentación del alimento en el
rumen de las vacas.
La
energía es procesada por las bacterias que secretan enzimas, que a su vez
degradan los carbohidratos hasta convertirlos en azúcares simples que pueden
ser utilizados por las bacterias.
En
el proceso, se producen ácidos grasos de cadena corta (mayormente acético,
propiónico y butírico) que luego son absorbidos en el torrente sanguíneo a
través del cual son transferidos al hígado y la ubre para ser utilizados como
energía de mantenimiento, y contribuir a la producción de leche y otras
funciones.
Las
bacterias degradan muchas de las proteínas de la ración y las utilizan para su
crecimiento.
Cuando
se habla de producción de proteína bacteriana, se refiere al desarrollo de
bacterias en el rumen.
Las
bacterias producen proteína bacteriana como la porción proteica de sus células.
El
contenido del retículo-rumen, al continuar su trayecto, es digerido en el
intestino delgado y, por ende, las bacterias que los conforman, usándose la
proteína que la formaba como parte del suministro proteico del animal.
El
interés de productores y técnicos, se deberá concentrar en la mayor producción
de bacterias posible ya que esto se traduce en una mayor producción de proteína
bacteriana.
¿Por
qué se concentra tanto interés en la proteína bacteriana?
Existen
dos razones:
Primero,
usualmente es la fuente más barata de energía para nuestras vacas.
Segundo,
es la mejor proteína que se puede proveer.
La
palabra mejor se refiere a que el balance de los aminoácidos en la proteína
bacteriana es muy parecido al del balance de los aminoácidos, por ejemplo, de
la leche.
Una
comparación entre los distintos aminoácidos puede observarse en el Cuadro Nº 1.
La
línea de base, sobre la que debemos trabajar entonces, será que la vaca debe
ser provista al menos con la cantidad de aminoácidos que no pueden ser
sustituidos.
La
vaca los necesita para enfrentar sus requerimientos, por eso se los llama
aminoácidos esenciales.
La
principal de las necesidades es la del desarrollo de proteína láctea, que
usualmente recibe la mayor atención.
Algunos
investigadores argumentan que, ya que la vaca y los microbios en su rumen han
evolucionado juntos por millones de años, sería natural que los perfiles de los
aminoácidos deberían ser similares.
Aunque
esto sea cierto o no, los datos en el Cuadro indican que el perfil aminoácido
en la proteína bacteriana se encuentra más relacionado con el de la leche que
con el perfil de la harina de pescado o de la harina de soja. Otros alimentos muestran diferencias
similares.
En
el estado de conocimiento presente, producir el número máximo de bacterias, es
decir, una cantidad máxima de proteína bacteriana, debería ser la consideración
a tener en cuenta para enfrentar las necesidades proteicas de vaca con un alto
nivel de( productividad.
Para
aquellos interesados en los números, el rumen de una vaca Holando grande puede
llegar a contener 180 litros o más de agua y alimento.
Alice
Pell en la Universidad de Cornell ha calculado que una vaca que pesa 600 kilos,
puede tener 90 kilos de contenidos ruminales, y dentro de ellos hasta 817
millones de bacterias que debemos alimentar.
En el proceso digestivo posterior pueden llegar a proveer a la vaca con
casi 3 kg de proteína microbiana por día.
Algunos
investigadores en Finlandia fueron capaces de hacer producir a las vacas
alrededor de 4.000 kg de leche por año utilizando únicamente nitrógeno no
proteico (urea) como fuente de nitrógeno en la ración. Puede ser argumentado que la naturaleza ha provisto a la vaca con un sistema capaz de producir su propia
proteína para enfrentar sus necesidades de mantenimiento, producción de leche y
reproducción bajo condiciones naturales.
La
gran explosión en los requerimientos han aparecido desde el momento en que los
productores han elegido siempre niveles elevados de producción de leche, y la
investigación ha tenido que orientarse en ese sentido, no dejando a un lado a
los habitantes ruminales sino más bien privilegiando su importancia.
Para
lograr el cometido propuesto será de gran utilidad repasar brevemente los
factores no nutricionales necesarios para un máximo desarrollo bacteriano.
1.- Debe haber un tanque (rumen) con
la temperatura mantenida constantemente en un nivel óptimo para el crecimiento
y reproducción de la bacterias.
La
vaca realiza esto satisfactoriamente, con posibles excepciones durante
condiciones climáticas extremas.
Existen investigaciones que indican que la exposición de las vacas a
temperaturas muy elevadas o muy bajas producen cambios de la temperatura
ruminal que a su vez resultan en un descenso en el número de bacterias.
2.-
El nivel del agua debe ser alto y constante.
Normalmente
el rumen opera dentro de un nivel de humedad el 80% o aún mayor. De todos los factores que pueden llegar a
reducir el desarrollo microbiano en el rumen, la falta de agua es generalmente,
la que más importancia reviste.
3.-
Debe existir algún medio de disponer de los productos finales de la
fermentación.
En
el caso de la fermentación ruminal, los principales productos son los ácidos
grasos volátiles que son absorbidos 9 través de las paredes del rumen hasta
llegar al torrente sanguíneo. Otros productos tales como el exceso de amoníaco
seguirán el mismo camino metabólico.
4.-
El pH o la acidez del rumen debe mantenerse dentro de un campo de variación
adecuado para que actúen las bacterias específicas para la fermentación ruminal
deseada.
El
mecanismo normalmente utilizado por el animal consiste en la secreción salivar
producida durante la masticación del bolo ruminal.
5.-
La mezcla alimenticia debe ser bien removida y agitada para prevenir el
desarrollo de nichos ácidos u otros productos que puedan reducir el crecimiento
de las bacterias o dañar las paredes del rumen.
Esto
se lleva a cabo a través de contracciones debidas a la actividad de los
músculos de la pared ruminal.
6.-
La mezcla de la fermentación debe tener un suministro constante de una cantidad
y calidad de nutrientes necesarios para el crecimiento de los microbios.
En
este punto, es donde cobra gran importancia la tarea del técnico, ya que debe
por todos los medios, lograr desarrollar y suministrar una ración debidamente
balanceada que logre el máximo crecimiento y desarrollo bacteriano posible.
El
objetivo de proveer proteína en las raciones debería ser ayudar el trabajo que
las bacterias del rumen por una u otra razón no pueden cumplir.
Las
vacas necesitan que se les aporte la cantidad de nitrógeno y proteína correctas
en el momento justo.
En
el caso de la porción de nitrógeno (proteína) de la ración, se le da
importancia a suministrar la cantidad adecuada de aminoácidos para que la vaca
pueda afrontar sus necesidades de mantenimiento, crecimiento, reproducción y la
gran demanda de las vacas de alta producción.
Desafortunadamente,
no se ha arribado aún al punto, dentro de la evolución de la alimentación, en
el cual se puedan hacer todas las de terminaciones en términos de aminoácidos.
De
hecho, el uso de los valores de los aminoácidos en la programación de la ración
está más basada, aún, en la probabilidad que en datos confiables y sólidos.
Sin
embargo, existen programas que efectúan un excelente trabajo en lotes con más
del doble de la producción nacional promedio.
En
el proceso es posible que se desperdicie una cierta cantidad de proteína. Si es así, las futuras investigaciones
permitirán proveer menor cantidad de proteína y obtener mayor cantidad de leche
gracias a raciones con el nitrógeno requerido por las bacterias y la proteína
indegradable que será utilizada para suministrar la proteína que la bacteria no
pueda proveer.
El
concepto de "proteína" ha cambiado drásticamente a través de los
años.
El
término "proteína cruda" en un principio se usó como el esfuerzo por
entender los requerimientos de proteína de la vaca y el balance de las
raciones. Este término carece de
importancia hoy en día.
Proteína
cruda solamente significa el valor obtenido cuando se multiplica la cantidad de
nitrógeno en el alimento por 6.25.
El
valor 6.25 proviene del hecho de que muchas proteínas contienen aproximadamente
un 16 por ciento de nitrógeno. En
consecuencia, cualquier compuesto del nitrógeno debería ser contado como
proteína cruda.
En
años recientes, científicos de todo el mundo han agregado conceptos y medidas
para programar las necesidades proteicas.
Uno
de ellos es la necesidad de los microbios ruminales por nitrógeno para alcanzar
su máximo crecimiento.
En
un principio se asumió que necesitaban un suministro de nitrógeno para
convertirlo en amoníaco para su uso. Si
fuera así, el empleo de un compuesto simple como es la urea resultaría
adecuado.
La
idea actual es que diferentes bacterias y otros organismos tienen necesidades
diferentes.
En
consecuencia, algunos pueden vivir con una sola fuente de amoníaco, en tanto
que otros necesitan de aminoácidos y probablemente péptidos, o grupos de
aminoácidos.
El
Cuadro Nº 2 muestra los resultados de varias de las investigaciones realizadas
en California.
Cuando
a las bacterias se les dio solamente amoníaco, produjeron la mitad de proteína
microbiana que cuando se les dio aminoácidos, péptidos y amoníaco.
El
trabajo efectuado en Finlandia alimentando exclusivamente con urea indicó que
con una ración así sólo se pueden producir aproximadamente 4.000 kg de leche
por año.
Por
el momento, no se duda en agregar pequeñas cantidades de urea a las raciones
cuando se provee una fuente rápida de amoníaco.
Al
mismo tiempo, se utiliza una mezcla de proteínas de distinta fuente para
asegurarse el tipo y la combinación de fuentes de nitrógeno para alcanzar el
máximo de crecimiento de los microbios.
Habiendo
resuelto el problema de darles a los microbios las formas de nitrógeno que
necesitan para afrontar los requerimientos individuales, ahora hay que
asegurarse que tengan el nitrógeno cuando lo necesiten.
Como
la proteína bacteriana son solamente células bacterianas que crecen en el
rumen, la necesidad bacteriana de nitrógeno es constante.
Si
toda la proteína (nitrógeno) con que se cuenta es muy soluble y se la
suministra dos veces en el día a la hora del ordeñe, los compuestos de
nitrógeno serán transformados en amoníaco en un lapso muy corto después de
haberlos recibido.
Como
las bacterias no pueden crecer a la misma velocidad, mucho del nitrógeno
disponible pasará al torrente sanguíneo y se desaprovechará para este fin.
Esta
situación dejará a la bacteria sin el nitrógeno suficiente como para sostener
su crecimiento hasta que la vaca vuelva a ser alimentada.
El
desafío que nos plantea la situación es proveer una combinación de alimentos
que mantengan un suministro de nitrógeno en todo momento.
En
la nutrición de hoy en día se divide el suministro de proteína en dos
clasificaciones.
La
primera se conoce como proteína cruda degradable.
Esta
incluye la proteína que pueda ser degradada en compuestos simples de nitrógeno
y utilizada por los microbios en el rumen.
A
la segunda se la llama proteína cruda indegradable.
Esta
incluye la proteína que no es degradada en el rumen pero es digerida en el
intestino, y también toda proteína que es indigerible y por ello inútil para la
vaca.
El
camino actual de la nutrición es subdividir la proteína cruda degradable en
tres tipos, dependiendo del grado de degradabilidad en el rumen.
Para
hacer esto, los investigadores de la Universidad de Cornell generalmente hacen
referencia a proteína degradable B1, B2 y B3.
La
proteína B1 es muy soluble y puede ser degradada completamente en 15 a 45
minutos desde que entraron en el rumen.
Compuestos
tales como urea, caseína y nitrógeno no proteico de fuentes como silo de
alfalfa conforman esta categoría. Esta
es la proteína soluble más utilizada en muchos laboratorios.
La
fracción B2 está en un nivel intermedio.
Puede ser degradada a una tasa de 5 a 20 por ciento por hora.
La
proteína de esta fracción puede estar disponible durante cinco o más horas,
dependiendo de la tasa de pasaje de los materiales que la contiene, por el
rumen.
La
fracción B3 es degradada muy lentamente, y su utilidad está limitada
básicamente por el tiempo que el sustrato permanezca en el rumen.
En
el Cuadro Nº 3, se encuentra una lista de alimentos comunes y su contenido de
los tres tipos de proteína degradable.
Estos números son más útiles para describir el proceso que para hacer un
alimento real.
Los
investigadores en Cornell han desarrollado software capaz de evaluar raciones
de tambo considerando ítems como los anteriores. El programa está siendo
estudiado y mejorado.
En
el futuro, se podrán tener programas como estos para uso rutinario.
Una
de las grandes necesidades para investigar y desarrollar será la obtención de
métodos uniformes de laboratorio para proveer la información necesaria.
Cuando
esto ocurra se podrá determinar el total de proteína, proteína soluble B1, B2,
B3 y proteína indegradable que luego será separado en proteína útil e
indigerible.
El
requerimiento proteico final es el de proveer a la vaca con la proteína que
necesita, por encima de lo suministrado por la proteína bacteriana.
Este
requerimiento debe ser puesto en práctica luego de hacer todo esfuerzo posible
para alcanzar la máxima proteína bacteriana.
Existen
muchos rodeos con alta producción de leche que no son alimentados con ningún
suplemento especial de proteína bypass para mejorar este parámetro.
Otros
rodeos responden al agregar proteína bypass a pesar de su baja producción. La
diferencia probablemente se deba al éxito, o el fracaso de la ración formulada
en producir la cantidad de proteína bacteriana necesaria.
En
muchas situaciones, el mayor problema en la producción de proteína bacteriana
es la incapacidad de proveer suficiente energía para activar el proceso o la
suficiente cantidad de energía en el momento adecuado.
Los
principios más importantes de la relación entre nitrógeno y energía en la
formación de proteína bacteriana se han estudiado mucho.
Sin
embargo, lo conocido sobre la utilización de los carbohidratos en el rumen,
puede ser de mayor provecho para poder entender lo que ya ha pasado en una
situación alimenticia, que para poder predecir lo que puede llegar a pasar en
una situación futura.
Una
ración totalmente mezclada (RTM) standard, para vacas lecheras, puede contener
35 por ciento de carbohidratos no estructurales, 32 % de fibra detergente
neutro (FDN) y 21 % de fibra detergente ácido (FDA).
Como
la FDA está incluida en la FDN se tiene un total de 67% de la materia seca
conformada por lo que llamamos carbohidratos.
A
primera vista puede parecer que el tener tanto porcentaje de la ración como
carbohidratos nos aseguraría un suministro adecuado de energía para las
bacterias en el rumen. El problema que
se plantea a nivel práctico es que las fuentes individuales de carbohidratos
varían en su disponibilidad.
Los microbios pueden usar solamente los azúcares que se encuentran en solución. En consecuencia, todos los hidratos de carbono de utilidad deberán ser descompuestos hasta azúcares simples para poder ser aprovechados.
Cuando
se mira un fardo, parece casi imposible que para que se pueda utilizar deba ser
descompuesto hasta la molécula de azúcar que lo conforma.
Sin
embargo, es la capacidad de los rumiantes de lograr esta transición lo que
define su lugar en el ciclo de energía.
Desde
el punto de vista de los microbios, el suministro de carbohidratos es visto en
términos de su habilidad para utilizar la fuente de donde provienen.
En
la nutrición del ganado lechero se le da mucha importancia al hecho de que las
vacas utilizan con excelencia la estructura de los carbohidratos (hemicelulosa
y celulosa). Pero, en realidad, la mayor parte de sus calorías provienen de los
carbohidratos no estructurales tales como el azúcar, el almidón y la pectina.
Como cada una de las fuentes de carbohidratos favorecen a un grupo específico de microbios, la mayor demanda que se realiza sobre el alimento es la de mantener condiciones óptimas para todos ellos, y esto no es fácil.
A nivel ruminal la tarea del nutricionista consiste en poner en contacto las fuentes de nitrógeno y de carbohidratos para proveer a los microbios con un suministro adecuado de ambos elementos que a la postre definirán la mayor formación de proteína bacteriana.
Como ocurre con el nitrógeno, se necesitan suministros rápidos, intermedios y lentos de carbohidratos disponibles.
Los investigadores de Cornell han dividido las fuentes de carbohidratos en tres clases para usar en su "Sistema Neto de Carbohidratos para evaluar las dietas del ganado". Estas son:
A = azúcares
B1 = almidón y pectina, y
B2 = los carbohidratos
estructurales disponibles.
También
definen una clase adicional (C) que incluye a un grupo denominado como
carbohidratos no disponibles.
En
el Cuadro Nº 4 se encuentra una lista de alimentos su grado y de digestión (por
ciento por hora) para las tres clases antes mencionadas.
Los
azúcares en el grupo A son digeridos desde una tasa baja de 75 por ciento por
hora para el maíz, hasta un 500 por ciento por hora para las melazas.
La
diferencia se debe principalmente a la disponibilidad del azúcar en el líquido
ruminal.
En
resumen, el azúcar es una excelente fuente de calorías para las bacterias en el
comienzo de la digestión de cualquier harina que utilicemos.
Al
mismo tiempo, la cantidad de azúcar que puede ser utilizado con eficiencia está
limitada por el mismo problema que limita el uso del nitrógeno soluble no
proteico y que es la incapacidad de los microbios para crecer y multiplicarse
lo suficientemente rápido como para utilizar los nutrientes antes de que ellos
desaparezcan.
El
segundo factor a tener en cuenta es la disponibilidad del azúcar.
Alimentar
con grano de maíz de alta humedad presentará una imagen muy diferente que
alimentar con maíz entero o maíz seco partido.
Las
investigaciones realizadas en Inglaterra, indican que poner atención en tales
diferencias puede incrementar la producción.
Por
ejemplo, una ración de silo de alfalfa bien fermentada, con maíz seco, puede
ser mejorada con la adición de melazas.
En
otros casos, el silo de alfalfa y el maíz de alta humedad o silo de maíz y maíz
seco pueden no ser mejorados con la adición de melaza.
En
cualquier caso, el uso de grandes cantidades de azúcar en las raciones no
siempre tiene como resultado un buen desarrollo bacteriano o buena producción
de leche.
Analizando
más en profundidad la fracción B1, (almidón y pectina), debemos tener en cuenta
que la disponibilidad del almidón depende de la fuente, y también de su
disponibilidad para los microbios.
Es
importante destacar que es lentamente disponible en el maíz seco pero mejora al
reducir el tamaño de la partícula y elevar la cantidad de humedad.
Uno
de los problemas con el almidón es que un gran porcentaje del mismo puede dejar
el rumen antes de que los microbios lo hayan usado.
Esto
puede provocar diferencias tales como que en un lote de ganado que recibe una
ración de maíz mojado de 35 por ciento de almidón muestra problemas
alimenticios que no están presentes en ganado similar que recibe la misma cantidad
de almidón pero de una ración de maíz partido.
El
almidón digerido en el intestino, y no en el rumen, puede ser una fuente útil
de carbohidratos para la vaca, pero no será de ningún valor para los microbios.
La
fracción B1 del afrechillo de trigo es interesante porque es digerido al doble
de velocidad de los otros alimentos.
Por
lo que hemos visto hasta aquí la mejor forma de proveer almidón a los microbios
ruminales deberá ser la fabricación de raciones con mezclas de granos, si lo
que se pretende es maximizar el rendimiento bacteriano.
Con
respecto a la pectina que, como vimos, conforma la fracción B1, las
investigaciones continúan sobre su utilidad ya que viejos reportes, por
ejemplo, indicaban aumentos de la producción láctea a ofrecer pulpa de citrus
en reemplazo de maíz.
Los
investigadores suponen que la pectina sería la responsable de la mayor
producción verificada en aquellos viejos trabajos.
Como
la pectina es completamente disponible y su grado de disponibilidad se
encuentra entre la del azúcar y el almidón, su presencia en la ración puede
perfectamente proveer una fuente de energía en el momento adecuado.
Existen
investigadores que piensan que uno de los factores que hacen de la alfalfa un
buen alimento es la presencia de pectina.
En
los años 50, los investigadores descubrieron que al agregar alfalfa a los
cultivos de bacterias animales se mejoraba la tasa de crecimiento de los
mismos.
Otro
dato que sustentaría la teoría de la pectina en la alfalfa fue aportado por los
investigadores de la Universidad de Purdue que al desarrollar un suplemento de
urea para ganado de carne, descubrieron que la performance del suplemento
mejoraba si contenía alfalfa deshidratada.
Puede
ocurrir que algunos rodeos con grandes niveles de producción de leche y que no
utilizan ninguna proteína bypass especial, estén siendo alimentados con alfalfa
con gran cantidad de pectina, con el resultado de una mayor producción total de
proteína bacteriana.
La
fracción B2 incluye a los carbohidratos disponibles de los carbohidratos estructurales. Estos han recibido especial atención debido
a que están envueltos en la producción de ácido acético.
Como
tienen un grado lento de degradación deben ser retenidos por períodos
prolongados en el rumen. En
consecuencia, la longitud de la partícula es importante.
El
pensamiento actual determina que la vaca debe recibir un 75 por ciento de la
FDN del forraje o 65 por ciento del forraje y 10 por ciento de una fuente que
puede ser soja molida.
En
cualquier caso las fuentes de FDN y de FDA, deben ser degradadas rápidamente
mientras el forraje se encuentra en el rumen.
Debido
a las altas porciones de alimento que requiere la alta producción de leche, se
debe esperar que un heno de alfalfa de alta calidad pase a través del rumen en
una proporción de 4 a 6 por ciento por hora.
De
ser así, la tasa de pasaje y la tasa de digestión de la fracción B2 deberían de
ser aproximadamente las mismas.
Estos
datos ponen de relieve nuevamente la necesidad de un forraje altamente
digerible como componente básico de las dietas.
El
conocimiento es aún bastante limitado sobre los carbohidratos para la
producción de proteína bacteriana y que a su vez puedan usarse para balancear
raciones.
Las
investigaciones futuras en este campo ayudarán a definir mejor cada una de las
fracciones y su utilidad. Esto
significa que necesitaremos tres o cuatro fracciones más para determinar el
análisis del alimento a nivel laboratorio, pero a su vez, permitirá operar en
forma más segura y confiable.
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