El uso de las
fuentes de nitrógeno no proteico en rumiantes
Néstor E. Obispo*.
2005. Revista Digital CENIAP HOY Número 8, Maracay,
Aragua, Venezuela.
URL: www.ceniap.gov.ve/ceniaphoy/articulos/n8/arti/obispo_n/obispo_n.htm
*Centro
Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP) del Instituto
Nacional de
Investigaciones Agrícolas, UCV, Maracay.
www.produccion-animal.com.ar / www.produccionbovina.com
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Introducción
La producción con rumiantes, en los países tropicales, depende de la
disponibilidad de la biomasa forrajera, abundante en el período de lluvia y es
en extremo escasa durante la sequía. Cuando el forraje es disponible, en la
mayoría de los casos, existen problemas con la calidad, lo que compromete el
aporte de nutrientes para los animales.
Los niveles de proteína de los pastos en las sabanas bien y mal drenadas,
se sitúan en valores promedios de 5,31 y 9,13%, respectivamente (Baldizan y
Chacón, 1998). Estos valores se encuentran alrededor de una línea crítica, que
compromete la actividad de los microorganismos presentes en el rumen,
especialmente cuando los valores de PC son inferiores a 7% (McCollum III,
1997). Con el avance de la madurez, los forrajes incrementan su contenido de
lignina, lo cual ocasiona un mayor descenso de la degradabilidad de los
elementos contenidos en la pared celular, lo que reduce la disponibilidad
energética para el animal hospedero (Van Soest y Wine, 1967; Parra et al.,
1972; Minson, 1981).
Entre los factores que más limitan la utilización eficiente del forraje con
fines productivos en el trópico los siguientes se han sugerido los siguientes (Leng,
1990):
a) Baja disponibilidad de los nutrientes para
sostener un crecimiento microbiano eficiente.
b) La proporción de los componentes celulares
solubles en relación con los carbohidratos de la pared celular afecta en forma
directa la población de la microbiota ruminal.
c) Las características físicas y químicas del
forraje determinan la proporción de alimento digerido en la fermentación
ruminal y de aquellos nutrientes de la dieta que escapan de la misma los cuales
son disponibles para la digestión y su absorción en el tracto gastrointestinal
posterior.
Los pastos contienen compuestos nitrogenados de origen proteico y no
proteico, que pueden variar dependiendo de la madurez de la planta (Church y
Fontenot, 1979; Jarrique et al., 1981). En el caso de los pastos de
pobre calidad (mucha fibra y poca proteína), el contenido total de este
nitrógeno (N) no siempre resulta completamente utilizable a nivel digestivo, ya
que parte de este N se encuentra incrustado en la pared celular indigestible
(Pichard y Van Soest, 1977; Van Soest, 1982), lo que puede reducir el
aprovechamiento del nitrógeno ingerido.
La disponibilidad de energía y nitrógeno constituyen importantes limitantes
para los procesos digestivos del rumiante. Cuando la disponibilidad de N
soluble, requerido por las bacterias del rumen, está comprometida y pudiera no
estar presente en concentraciones adecuadas en los forrajes, se pueden utilizar
fuentes de nitrógeno no proteico (NNP). Estas fuentes, cuando son adicionadas
en las raciones como suplementos, propenden a incrementar la digestibilidad del
forraje y por ende su consumo (Preston y Leng, 1990; Preston y Leng, 1986).
En los rumiantes, los requerimientos proteicos son aportados por la
proteína microbiana y la dietaria que escapa de la degradación ruminal. Si el
requerimiento microbiano por N no es satisfecho y no hay crecimiento
microbiano, se reduce la producción de proteína en el rumen. Cuando esta
deficiencia es corregida, el consumo se incrementa debido a una mayor tasa de
fermentación y generación de proteína microbiana en el rumen (Ørskov, 1976).
La productividad del rumiante a pastoreo va a depender básicamente del
consumo y digestibilidad de los forrajes. Los forrajes de pobre calidad
representan mucho volumen para el rumen y poca respuesta productiva (Thornton y
Minson, 1972).
El consumo voluntario del forraje
El control de la cantidad de alimentos consumidos es, junto con el de los
gastos energéticos, una parte integral de la regulación del balance energético
del animal (Jarrique et al., 1981). El máximo nivel de consumo va a
depender en último término del equilibrio adecuado de nutrientes en los
productos de la digestión. Por lo tanto, una corrección del balance de
nutrientes va a promover un mayor consumo y con ello un aumento en la eficiencia
energética total (Forbes, 1993; Preston y Leng 1989).
En atención a las características del alimento, el consumo decrece cuando
el animal se alimenta de forrajes con un alto contenido de fibra. Esto hace que
se recargue la capacidad del rumen (mucho volumen) y se incremente el tiempo de
permanencia de esta fibra en el tracto digestivo (Jung y Allen, 1995; Mertens,
1994; NRC, 1985).
En rumiantes consumiendo forrajes altos en fibra y bajos en proteína, la
suplementación con proteína sobrepasante (PS) ha resultado en mejoras en el
consumo e incrementos en la ganancia de peso. Esto ha sido relacionado con una
mayor disponibilidad de aminoácidos para el animal que ayuda a sobreponer la
carga metabólica de compuestos cetogénicos sobre los gluconeogénicos (Forbes,
1986; Godoy et al., 1993; Obispo et al., 2001) con consecuentes
mejoras en el balance proteína-energía (Combellas, 1986; Obispo et al.,
2001) de los productos absorbidos. Similarmente, dietas deficientes en uno o
más minerales, vitaminas, reducen en forma variable el consumo de alimentos
(Forbes, 1986).
En rumiantes al destete, el consumo de pastos toma importancia
significativa, y va a depender mucho de la calidad, clase y cantidad
aprovechable del mismo (Gibb y Treacher, 1980). A medida que el animal crece, y
se adapta al nuevo alimento, el consumo de forraje aumenta progresivamente,
hasta alcanzar un nivel donde se estabiliza y se hace constante, lo que permite
cubrir en parte alguno de los requerimientos nutritivos del animal (Combellas,
1980). En general, los rumiantes han de incrementar la ingestión de MS para
compensar la menor digestibilidad y concentración energética de la dieta
(Balcells et al., 1987), lo cual señala una relación inversa entre el
consumo y la digestibilidad (NRC, 1985).
El crecimiento estacional de los pastos, como se indicó anteriormente,
ocasiona que los suplementos concentrados desempeñen un papel importante en la
dieta de los rumiantes, permitiendo elevar de forma aditiva el consumo total de
energía y proteína del animal. Sin embargo, la suplementación de las dietas
pueden deprimir la ingestión de forrajes al actuar el alimento concentrado como
un sustituto más que como un suplemento (Forbes, 1986). La magnitud de esta
sustitución va a depender de la calidad y cantidad del pasto ofrecido, así como
de la cantidad y tipo de suplemento.
Suplementación proteica
La suplementación alimenticia en los rumiantes es una alternativa valida
para corregir y mejorar la disponibilidad de los nutrientes limitantes, tanto
para los procesos fermentativos en el rumen, como por su aporte para la
digestión propia del animal (enzimática). Con esta práctica se pueden obtener
mejores eficiencias en el uso de los pastos de bajo valor nutritivo y mejorar
las ganancias de peso.
Lo que se desea con la suplementación es obtener una relación entre energía
y proteína que favorezca un mayor crecimiento microbiano en el rumen, y una
buena absorción de los ácidos orgánicos, con aumento la digestibilidad de la
fibra, extracto libre de nitrógeno para poder cubrir la demanda nutritiva del
animal (De León Godoy y Chicco, 1991b).
El efecto de la suplementación debería observarse sobre el consumo
voluntario, digestibilidad, o en la eficiencia con que el animal utiliza los
productos de la digestión (De León Godoy y Chicco, 1991b; Riquelme, 1984). El
consumo voluntario y digestibilidad están relacionados con las tasas de
degradación y remoción del material alimenticio que llega al rumen, aunque
también, la tasa de degradación también depende de las características intrínsecas
de cada forraje y de la cantidad, tipo y actividad de los microorganismos
presentes (Conrad et al., 1964).
La utilización de ciertas fuentes NNP en el rumen, como es el caso de la
urea, pueden verse limitada en sus efectos por deficiencias de estas fuentes
durante ciertos períodos del día, especialmente debido a la alta tasa
fermentativa de este producto. Esta tasa, por lo general, alcanza su pico
máximo a las dos horas después del consumo (Ørskov, 1982).
En el caso de la suplementación con proteínas preformadas como tal, al
igual que con en el uso de las fuentes de NNP, las respuestas productivas han
resultado un tanto variables. Por ejemplo, se han observado que unos pocos
gramos por día de proteína sobrepasante pueden dar respuestas de diferentes magnitudes,
las cuales no pueden ser explicadas a través de análisis en las tablas
tradicionales usadas para la formulación de dietas, aunque siempre las mejores
respuestas están asociadas a forrajes de baja calidad (FAO, 1995). A pesar de
lo variable de las respuestas, en ambos casos, lo importante de la
suplementación nitrogenada radica en que la misma ha de dirigirse a resolver,
en primera instancia, los problemas carenciales del ecosistema ruminal.
Las fuentes de Nitrógeno y
el ambiente ruminal
Las bacterias del rumen degradan la proteína dietaria a formas más simples
de N tales como amonio, aminoácidos y péptidos para incorporarlos dentro de la
proteína bacteriana (Figura 1). Un nivel óptimo de nitrógeno en el ambiente
ruminal tiende a favorecer un buen crecimiento microbiano, particularmente de
las bacterias celulolíticas, y mejora la degradación del componente fibroso del
alimento (De León Godoy y Chicco, 1991). Por otro lado, la fracción que escapa
a la degradación microbiana en el rumen debe tener una alta digestibilidad a
nivel del intestino delgado para su aprovechamiento por el animal (Figura 2).
Figura 1.- Utilización de
las diferentes fuentes de nitrógeno por los microorganismos del rumen (Nava y
Díaz, 2001)
Figura 2.- Rutas
metabólicas más importantes del N en el rumiante y microbios del rumen (Nava y
Díaz, 2001).
El nivel de amoniaco en el rumen es importante para una eficiente
fermentación microbiana (Figuras 1 y 2). La concentración de amonio en el
rumen, por lo tanto, pudiera ser usada para diagnosticar la deficiencia de N
fermentecible en la dieta (Preston y Leng, 1986). El nivel critico de amonio en
el rumen para una eficiente actividad microbiana en un momento dado, dependerá
de la solubilidad de la fuente. Se ha establecido una regla empírica de que la
concentración de amonio debe ser al menos de 5 mg/100 mL de licor ruminal. Sin
embargo, valores más altos puede que sean necesarios para una óptima
fermentación de los alimentos fibrosos (Satter y Slyter, 1974). De acuerdo con
lo anterior, las concentraciones de amoniaco en el rumen deberían estar por
encima del nivel crítico por prolongados períodos cuando se trata de dietas
abundantes en componentes fibrosos, los cuales son los que se degradan más
lentamente. Esto es importante a considerar cuando se desean establecer planes
de suplementación.
El uso de NNP como suplemento
Las fuentes de NNP, como la urea, son usadas frecuentemente en dietas para
cubrir los requerimientos de nitrógeno a nivel ruminal. Sin embargo, su uso
tiene límites. Los excesos pueden afectar el consumo voluntario de alimentos y
causar daños irreversibles, e incluso la muerte del animal (Church, 1974).
El uso del NNP debe ir aparejado con el consumo de carbohidratos de cierto
grado de fermentecibilidad ruminal. Se ha observado que cuando las raciones son
bajas en carbohidratos pueden ocurrir, con más frecuencias, síntomas de
toxicidad con cantidades de urea tan bajas como 0.3 g/kg PV, particularmente en
animales que no han sido acostumbrados al consumo de este producto. Cuando los
animales reciben adecuadas cantidades de carbohidratos en su ración
Con la inclusión de urea en las dietas de los rumiantes se ha logrado
regularizar y mantener niveles altos de amoniaco (200 mg/L de amoniaco) que han
mostrado ser favorables a un buen desarrollo de la flora ruminal (Orskov, 1982;
Preston y Leng 1989; Combellas 1992), con mejoras en las tasas de consumo,
degradación y digestibilidad de los alimentos fibrosos. Esta mejora en la
función ruminal, permite balancear el déficit de proteína e incrementar la
eficiencia de utilización a nivel ruminal de los carbohidratos fermentecibles
(Sansoucy, 1986; Saadulah, 1991).
La relación que existe entre la disponibilidad de carbohidratos
fermentecibles y las fuentes de proteínas (o nitrógeno), ejerce un fuerte
impacto sobre la producción de células microbianas, y finalmente sobre la
nutrición del huésped. De acuerdo con Owens y Bergen, (1983), lo anterior se
explica porque la mayoría de los microorganismos ruminales sintetizan proteína
a partir del amoniaco proveniente de fuentes no proteicas (NNP) de origen
alimenticio y de origen endógeno a través del reciclaje de urea vía la saliva o
a través del epitelio del rumen en forma de amonio y mucoproteínas salivales y
de la acción de bacterias proteolíticas presentes en el rumen (Figura 3).
Figura 3.- Diagrama del
flujo de las fuentes nitrogenadas en el rumiante (Modificado de Godden,
2001).
Es importante señalar que el uso de este NNP por los microorganismos se
hace posible siempre que exista el suministro de carbohidratos fácilmente
disponibles y en conjunción con el aporte de cierto N en forma de aminoácidos y
péptidos. La suplementación nitrogenada adecuada (en calidad y cantidad) genera
un aumento o mantenimiento del consumo de la ración basal, lo cual produce un
aumento en el consumo total de la ración, lo que se traduce en una mejor
respuesta animal (Parra, 1984; Satter y Roffler, 1981).
El NNP es utilizado más eficientemente cuando se suministra en pequeñas
cantidades varias veces al día, particularmente cuando las dietas son bajas en
proteínas y relativamente altas en energía digestible. Ese mismo principio es
aplicado al caso de la urea, la cuál debe suministrarse en cantidades que
generen amoníaco en una proporción que no exceda la capacidad de los microbios
para asimilarla. Por ejemplo, se señala que para el ganado lechero la urea no
proporciona ningún beneficio en dietas que contengan más de 13% de proteína
cruda. Este valor no se puede considerar como fijo, ya que son variables las
condiciones de las dietas y los animales (Maynard et al., 1981; Slyter et
al., 1979).
Cuando se suministra NNP, es igualmente importante asegurar un adecuado
suministro de azufre en la dieta (10:1, nitrógeno:azufre), ya que los
microorganismos del rumen lo requieren como elemento esencial para la síntesis
de algunos aminoácidos azufrados (Church y Pond, 1977). En ganado de carne se
recomienda la inclusión de 0,15% de la dieta (NRC, 1996), al igual que un
adecuado balance entre otros elementos minerales (NRC, 1980).
Igualmente, los microorganismos del rumen necesitan pequeñas y equilibradas
cantidades de aminoácidos para un crecimiento eficiente (Preston y Leng, 1989),
lo cual se comprueba por el aumento de los microorganismos que degradan
carbohidratos estructurales al proporcionar aminoácidos de cadenas ramificadas
(Sniffen et al., 1983).
Los aminoácidos son esenciales para la síntesis de tejidos, proveen
precursores glucogénicos, reparan las perdidas de tejidos y reemplazan las
secreciones proteicas que ocurren como consecuencia del trabajo desarrollado
por el animal, satisfacen las mayores demandas que con relación a la energía
total se establecen durante el mantenimiento (Preston y Leng, 1989) y estimulan
el consumo voluntario de alimento y las ganancias de peso diario (NRC, 1985).
La proteína que se fermenta en el rumen se desperdicia en gran parte, ya
que sólo de
Cuando la proteína de origen bacteriano es insuficiente para cubrir los
requerimientos de los tejidos en algunas etapas fisiológicas como el crecimiento
y la lactancia y se presentan desbalances de los aminoácidos en el intestino,
es necesario cubrir las deficiencias con proteína sobrepasante, con el fin de
mejorar la calidad de los nutrientes absorbidos, favoreciendo así su
utilización en la ganancia de peso (Orskov, 1976; ARC, 1984; Combellas, 1992).
En resumen, el consumo deficitario de proteínas trae como consecuencia una
reducción en el apetito, disminución en la ingestión de pastos, disminución de
la eficiencia de utilización del alimento, retraso del crecimiento y desarrollo
muscular. En condiciones extremas se observan trastornos digestivos, anemias y
edemas. (Church y Pond, 1977; NRC, 1985).
La suplementación con proteínas verdaderas (harinas de soya, harinas de
pescado, harinas de semilla de algodón, harina de semilla de ajonjolí, etc.),
generalmente ocasiona efectos favorables en el rendimiento animal, por su valor
biológico, debido a que el nitrógeno se encuentra formando parte de los
aminoácidos, conteniendo además sustratos de alto aporte energético (Oldham et
al., 1977; Tamminga, 1979; Maynard et al., 1981).
En el rumiante, por los procesos fermentativos, parte de estos componentes
nitrogenados están sujetos a una extensa degradación por acción de las enzimas
de los microorganismos ruminales y sólo una parte de lo degradado es convertido
en amoniaco y utilizado para la síntesis microbiana (Nolan y Leng, 1972;
Mazanov y Nolan, 1976; Kennedy y Milligan, 1978).
La nutrición proteica de los rumiantes es, entonces, el resultado de un
balance entre la degradación en el rumen de las distintas fuentes nitrogenadas,
de la síntesis de la proteína microbiana y de aquellas fuentes no degradadas
por los microorganismos ruminales. De ese balance van a depender los adecuados
planes de suplementación proteica y mineral para optimizar los sistemas
productivos.
En general, la suplementación de la dieta de los rumiantes con NNP es una
posibilidad gracias a su relativo bajo costo, especialmente la urea, en
contraposición con las fuentes de proteína preformada de origen animal o
vegetal que, por lo general, son costosas.
Razones frecuentes causantes
de fallas en la suplementación con NNP
♦
Ausencia o un inadecuado período de adaptación a la fuente de NPN.
♦
Consumo intermitente de la fuente de NNP.
♦
Inadecuada suplementación con azufre.
♦
La ración ya es adecuada en proteínas.
♦
Oferta de la fuente de NNP en un poco apetitoso vehículo.
♦
Una ración no bien balanceada.
♦
Insuficiente cantidad de carbohidratos solubles.
En síntesis
♦
Los microbios del rumen degradadores de la fibra necesitan, además de
pequeñas cantidades de péptidos y aminoácidos, mayormente de NNP.
♦
Los rumiantes pueden fabricar carne y leche usando fuentes de NNP.
♦
Las fuentes de NNP son más económicas que las proteínas naturales.
♦
El suplemento eficiente con NNP requiere un más eficiente manejo de la
alimentación que la suplementación con proteínas naturales.
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