Almidón: estrategias para mejorar su digestibilidad en vacas lecheras

Almidón: estrategias para mejorar su digestibilidad en vacas lecheras

Almidón: estrategias para
mejorar su digestibilidad
en vacas lecheras
Francisco Javier Meda Gutiérrez
Gerente Técnico Rumiantes
Costa Rica, 18 de Septiembre de 2012
Porque el (maíz) almidón es
importante para las vacas lecheras?
“El almidón contribuye con el 50 al 75% del valor de energía, a partir
del silo de maíz y del grano de maíz…mejorando la utilización del
almidón de maíz se pueden reducir los costos o bien incrementar la
utilidad” (Gencoglu, et al 2009)
El almidón de maíz contribuye con el 45% del requerimiento diario de
glucosa de las vacas
“La adición de CNF (i.e. almidón ) a la dieta de vacas lecheras puede
deprimir la digestibilidad de la fibra…ojala que la nueva tecnología
pudiera ayudarnos al entendimiento de las interacciones nutricionales
complejas.” (Firkins, et al 2006)
El costo de alimentación es el mayor costo
en los establos lecheros
Agua/Electricidad
3%
IA
2%
Vet
4%
Otros
4%
Reemplazos
22%
Alimento
65-70%
• Los elevados costos alcanzados durante los últimos 5 años de 8USD/100 kg a
14USD/100 kg. En 2011 los precios se incrementaron 20USD/100 kg,contando para
el 65% del total de los costos en la producción de leche.
• Mejorando eficiencia en producción de leche = es uno de los factores clave para
obtener mayor rentabilidad en los establos lecheros.
Source: IFCN Dairy Report 2011
Producción de leche, kg/d
Efecto de la digestibilidad de almidón sobre
la producción de leche
Digestión total de almidón, %
Firkins, et al., 2001
Composición química de los principales granos
(% de la materia seca)
PC
FDN
CNE Almidón EE
EM mcal
Maíz
9.8
9.8
75
73
4.1
3.2
Trigo
14.2
11.1
70
63
2.3
3.0
Cebada
Sorgo
13.2
16.2
64
57
2.2
2.9
12.6
15.1
66
60
3.0
2.8
Avena
13.6
26.5
49
44
5.2
2.7
NRC, 1996
Degradabilidad ruminal del almidón
100
93
81
80
76
59
%
60
88
40
20
0
Sorgo
Maíz
Cebada
Todos rolados
Trigo
Avena
Huntignton, 1997
Categorización por fermentación ruminal
ALTA
BAJA
Avena hojueleada
Trigo rolado húmedo
Cebada rolada
Cebada húmeda rolada
Cebada reconstituida rolada
Maíz alta humedad
Maíz rehidratado
Maíz quebrado
Sorgo rolado / molido seco
Carbohidratos en la planta
Pared celular
Contenido celular
Ácidos
Azucares
orgánicos
Almidón
Pectinas
Fructanos B-glucanos Hemicelulosa
Galactanos
Celulosa
Lignina
Fibra soluble
detergente neutra
FDA
FDN
Carbohidratos solubles en detergente neutro
Rápida
Lenta
fermentación
fermentación
Composición química de ingredientes en base seca de
acuerdo a su nivel de almidón
Almidón %
Azúcar %
FDN %
Grasa %
PC %
ENl
(Mcal/kg)
Maíz grano
67-72
2-3
9.8-10.3
3.5-4
7.5-9.3
2.05
Trigo grano
62-65
2-3
11.5-13
1-2
13-14
1.92
Ensilado maíz
30-35
2.5-3.5
25.45
2.5-3
6.5-8
1.55
Salvado de trigo
22-24
6-8
40.43
4-4.3
17-18
1.55
Gluten feed
11-13
7.5-9
38.41
4-6
24-27
1.67
4-5
2.5-3
55-60
9-10
22-24
1.75
Ensilado de avena
2-2.5
3.5-4
58-62
3.5-3.8
9-12
1.18
Pulpa cítrica
1.5-3
25-27
26.28
1.5
5-6
1.61
1.5-2.5
4-8
35.50
1.5-2.3
18-25
1.36
Soya integral
1-1.5
13-13.5
11-12
2-2.5
51-53
1.83
Cascarilla de soya
1-1.5
0.7-1.5
60-63
2.5-3
11-13
1.44
Semilla de algodón
1.3
5
50.53
18-20
22-23
1.99
Melaza
0.40
76-80
0.50
0.10
4.5
1.61
Ingrediente
Grano de cervecería
Heno de alfalfa
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS RUMIANTES
Heces
Intestino grueso
Fibra
Almidón
Rumen
AGV´s
AGV´s
Fibra
Células
microbianas
Almidón
TORRENTE
SANGUINEO
Glucosa
Intestino delgado
Rumen
Digestibilidad
Tubo digestivo total
Fibra (FDN)
45-65%
50-70%
Almidón
60-90%
85-99%
Factores primarios del grano que
influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula
• Diferentes tratamientos
Cosecha/Almacenaje
Tipo de endospermo
•Seco vs Alta humedad
•Prolaminas
•Tiempo de fermentación •Matriz almidón-prolaminas
Cuando la mayor proporción de
almidón es digerido en el rumen
Ventajas potenciales
Energía de los AGV´s
Proteína microbiana
Mayor digestión en el tubo
digestivo del almidón o energía total
Desventajas potenciales
Problemas de bajo pH en rumen
Acidosis
CMS
Digestión de la fibra
Grasa en leche
Laminitis
Cuando la mayor proporción de almidón
es digerido en el intestino delgado
Ventajas potenciales
Desventajas potenciales
>Eficiencia energética
• Los beneficios en el
desempeño son difíciles
de documentar
•Uso de glucosa por el
tejido intestinal
Menos problemas de pH en el rumen
< Proteína microbiana
Reducción de la digestibilidad
del almidón en el tubo
digestivo total
Cebada vs Maíz
Contenido de almidón, FDN, Proteína
Cebada
Base MS
• Almidón 56% +/- 4.9
•FDN 18.9% +/- 4.5
•PC 12.1% +/- 1.4
Maíz
Base MS
• Almidón 70.7% +/- 3.2
•FDN 9.5% +/- 2.3
•PC 9.4% +/- 1.3
Cebada vs Maíz
Digestión ruminal del almidón
Cebada rolada
% de Almidón
80.0% +/- 9.2
Tasa de digestión
12.0% / hora
Maíz seco molido
% de Almidón
58.9% +/- 8.8
Tasa de digestión
4.0% / hora
Digestibilidad total del almidón en diferentes
fuentes de maíz en vacas lecheras
Fuente de maíz
# de
comparaciones
Digestibilidad
del almidón %
Seco, quebrado/rolado
9
85
Rolado con vapor
10
89
Seco molido
13
91
Seco molido fino
3
91
Hojueleado con vapor
10
91
Alta humedad rolado
3
94
Alta humedad molido
2
99
Firkins, et al., JAS, 2001
Efecto del procesamiento sobre el sitio de
digestión del almidón de maíz
Maíz seco
Quebrado
Maíz de alta
humedad
Molido
proporción de almidón digerido
Ruminal
69%
78%
86%
Post-Ruminal
21%
18%
7%
Digestibilidad total
90%
96%
93%
Owens, et al., 1986
Efecto del procesamiento de maíz sobre
producción de leche, CMS y cambio de peso
Tipo de maíz
Quebrado
Mix (50/50)
Molido
Leche kg/día
31.4
32.8
34.2
Grasa en leche %
3.59
3.64
3.73
Proteina en leche %
3.19
3.26
3.29
CMS kg/día
22.3
23
23
Cambio de PV (kg/día)
0.154
0.273
0.304
Hutjens, et al., 1999
Digestibilidad del almidón de maíz
Fuente de maíz
Seco
molido
Seco
rolado
Alta
humedad
molido
Alta
humedad
rolado
MS %
85
85
70
70
Tamaño medio de
partícula (micras)
618
1,725
489
1,789
Digestibilidad ruminal
del almidón %
61
69
87
81
Digestibilidad total del
almidón %
89
76
98
96
Knowlton, et al., JDS, 1998
Digestibilidad ruminal del almidón en
diferentes fuentes de maíz en vacas lecheras
Fuente de maíz
# de
comparaciones
Digestibilidad
del almidón %
Seco, quebrado/rolado
6
45
Seco, molido
77
52
Hojueleado con vapor
9
57
Alta húmedad
12
87
Firkins, et al., JAS, 2001
Factores primarios del grano que
influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula
•Tratamiento con vapor
Cosecha/Almacenaje
Tipo de endospermo
•Seco vs Alta humedad
•Tiempo de fermentación
•Prolaminas
•Matriz almidón-prolaminas
ic i
u tr
ro
El
p
EL TRIANGULO
DEL SILO
El cosechador
ta
du
is
on
cto
r
de
fo r
n
El
raj
e
LA CALIDAD DEL FORRAJE, DE QUE DEPENDE….
El productor de forraje
Todo lo referente a agronomía
Producción (planta completa y grano)
Digestibilidad de fibra
Leche/Ton
Leche/ha
El nutricionista de lechero
Palatabilidad
Producción de leche
Eficiencia en producción de leche
El que cosecha el forraje
Poner tons dentro del silo en tiempo
Establecer los puntos correctos del corte, picado y proceso
Compactar, almacena y tapar el forraje de forma adecuada
ESCOGER LO MEJOR DE LO MEJOR….
Relación entre producción de leche/ha y producción de leche/ton de forraje
Cortar alto el silo de maíz, da
la opción de “seleccionar” la
digestibilidad de la fibra
El procesamiento del
silo de maíz incrementa:
La digestibilidad del almidón
La habilidad para empacar el
silo
La producción de leche
Potencial de cosechar
partículas mas grandes
Y se reduce la posibilidad de
selección por las vacas
Dos ejemplos más de trabajos muy pobres de
procesamiento
El grado de disponibilidad de
almidón en el ensilaje de maíz está
fuertemente influenciado por el
grado de disrupción del pericarpio
por parte de los procesadores
(molinos) en el corte
El procesamiento afecta la cobertura de la
semilla y la matriz proteica, incrementando
la digestibilidad en 10-20%
PUNTOS A CONSIDERAR PARA UN
BUEN ENSILADO….
Evaluar el hibrido en cuanto a
calidad y toneladas.
Baja lignina = alta digestibilidad de
FDN = incremento en el consumo
de MS y producción de leche, en
promedio 2.2 litros por vaca por día
Permitirá a los productores dar
mas silo y reducir el uso de grano
de maíz 1 a 2 kg por vaca por día
Factores primarios del grano que
influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula
•Tratamiento con vapor
Cosecha/Almacenaje
Tipo de endospermo
•Seco vs Alta humedad
•Tiempo de fermentación
•Prolaminas
•Matriz almidón-prolaminas
Morfología básica en el maíz
Endospermo harinoso. Mas
abierto en estructura. Maíz
dentado tiene iguales
proporciones de almidón
harinoso a vítreo
(comparado con el maíz
palomero con mayor
almidón vítreo)
Corona
Endospermo vítreo,
también llamado
endospermo duro
Pericarpio
Germen scutellum y eje
embrionico. Germen será
mayor maíz alto en aceite
a expensas del almidón.
Cada 1% de incremento en
aceite se espera una
disminución del 1.3% en
almidón
Línea negra,
causada por la
compresión de
algunas capas de
células a madurez
fisiológica
Disponibilidad (% de almidón)
Relación entre vitreosidad y disponibilidad ruminal in
situ del almidón
Vitreosidad %
Correa et al., 2002
Tipo de endospermo en maíz seco influencia la
digestibilidad del almidón en vacas lecheras
Hisogénico Harinoso Opaco
Vitreosidad
64
0
0
Proteína prolamina % MS
%PC
% de almidón
7.5
72
11
2.8
22
5
1.7
17
3
Digestibilidad in vitro del
almidón % 7-horas
62
91
85
Lopes et al., 2009
Todos los granos tienen prolaminas
Las prolaminas para cada grano de cereal tienen nombres específicos e históricos
Grano
Nombre de
prolamina
Nivel de
prolamina
Trigo
Gliadina
Medio-bajo
Cebada
Hordeina
Bajo
Arroz
Secalina
Medio-bajo
Avena
Avenina
Bajo
Maíz
Zeina
Alto
Sorgo
Kafirina
Muy alto
Prolamina-zeina, g/100 g de almidón
El maíz alto en humedad es bajo en
prolaminas
Larson et al., 2009
Matriz Almidón-Proteína
Almidón vitreo
Almidón harinoso
Factores primarios del grano que
influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula
•Tratamiento con vapor
Cosecha/Almacenaje
Tipo de endospermo
•Seco vs Alta humedad
•Tiempo de fermentación
•Prolaminas
•Matriz almidón-prolaminas
Estartegias de mejora en el uso del almidón
Cambios en la producción de leche y sus componentes
con cambios en la complementación de sucrosa y
almidón
% de sucrosa en la
dieta % MS
% de almidón en la
dieta % de MS
0
2.5
5.0
7.5
7.5
5.0
5.0
0
Consumo de MS, Kg
24.5
25.6
26.0
26.0
Leche, Kg
38.9
40.4
40.0
39.4
Grasa, Kg
1.47
1.53
1.65
1.62
Proteína, Kg
1.24
1.28
1.29
1.28
pH Ruminal
6.19
6.16
6.19
6.21
Leche/CMS
1.60
1.58
1.54
1.52
NEL/CN
0.312
0.291
0.291
0.295
Broderick et al., 2000
Cambios en la producción de leche y sus componentes
con cambios en la complementación de carbohidratos
60% complemento
Fibra soluble
Almidón
80% complemento
Fibra soluble
Almidón
Consumo de
MS, kg/día
17.8
17.8 17.2
16.8
Leche, kg/día
26.6
26.2 26.5
29.8
Grasa, %
4.35
4.19 3.69
2.69
Proteína, %
2.79
2.78 2.92
2.79
Grasa, kg/día
1.15
1.09 0.97
0.80
0.73
0.83
Proteina, kg/día 0.74
0.77
Sutton et al., 1987
Lb /vaca/ día
Consumo de materia seca para dietas
normales y reducidas en almidón
Producción de leche para dietas
normales y reducidas en almidón
Almidón reducido
Lb /vaca/ día
Almidón, normal
Almidón, normal
Almidón reducido
Pdn Leche/CMS para dietas normales y
reducidas en almidón
Almidón, normal
Almidón reducido
Cascarilla de soya en raciones para vacas lecheras
Ingredientes de la ración %MS
Ración control
Ración con cascarilla de soya
Ensilado de maíz
26.3
26.3
Ensilado de alfalfa
26.3
26.3
Maíz alta humedad
22.8
8.80
Semilla de algodón
9.9
9.9
Pasta de soya integral
2.1
1.2
Soy Plus
10.5
11.5
Cascarilla de soya
0
14.2
PC
18.9
18.2
FDN
29.2
36.3
Almidón
25
16
CMS, kg/día
20.7
22.6
Leche, kg/día
40.6
41.6
Leche corregida 3.5% grasa, kg/día
41.1
41.8
Grasa en leche, %
3.58
3.56
Proteina en leche, %
2.92
2.86
CMS, kg/día
16.6
17.1
Leche, kg/día
31.4
31.4
Leche corregida 3.5% grasa, kg/día
32.5
32.5
Grasa en leche, %
3.70
3.70
Proteina en leche, %
2.78
2.93
Composición de la ración %MS
Desempeño animal-vacas multiparas
Desempeño animal-vacas primiparas
Lb /vaca/ día
Consumo de materia seca para dietas
reducidas en almidón con y sin amilasa
Producción de leche para dietas
reducidas en almidón con y sin amilasa
Almidón reducido (+)
Lb /vaca/ día
Almidón reducido (-)
Almidón reducido (-)
Almidón reducido (+)
Pdn Leche/CMS para dietas reducidas en
almidón con y sin amilasa
Almidón reducido (-)
Almidón reducido (+)
Prueba en Rancho comercial en Querétaro, México, con el uso
de una amilasa comercial
Original Diet
Ingredient DM
$/Ton
$/Kg
Silo de Maíz 8 CaraN
7.880
635.0
Silo de Alfalfa 31
2.060
1508.0
Silo de alfalfa 27
2.060
1508.0
Agua
0.001
0.0
Maiz rolado
1.771
4100.0
Sorgo rolado
1.748
3700.0
Aguamiel
0.600
1050.0
Pasta de soya
1.439
5130.0
Maiz molido
1.334
3900.0
Salvado trigo
1.259
3400.0
Canola
1.215
3490.0
Alfalfa seca
1.080
2400.0
Kellogs
0.940
1000.0
CottonseedDeLint
0.809
5010.0
Semilla de algodón
0.650
4290.0
Premix Lechero DSM
0.609
11760.0
Cebada paja
0.450
700.0
Energivac
0.315
9000.0
SoybeanML44Solv
0.231
5130.0
Melaza
0.190
2100.0
AminoPlus
0.178
5430.0
Harina de pescado
0.093
19500.0
Cascarilla de soya
0.000
2200.0
Totals
26.912
0.6350
1.5080
1.5080
0.0000
4.1000
3.7000
1.0500
5.1300
3.9000
3.4000
3.4900
2.4000
1.0000
5.0100
4.2900
11.7600
0.7000
9.0000
5.1300
2.1000
5.4300
19.5000
2.2000
(M*O)
usd
5.0038
3.1065
3.1065
0.0000
7.2611
6.4676
0.6300
7.3821
5.2026
4.2806
4.2404
2.5920
0.9400
4.0531
2.7885
7.1618
0.3150
2.8350
1.1871
0.3990
0.9665
1.8135
0.0000
0.417
0.259
0.259
0.000
0.605
0.539
0.053
0.615
0.434
0.357
0.353
0.216
0.078
0.338
0.232
0.597
0.026
0.236
0.099
0.033
0.081
0.151
0.000
71.733
5.978
Trial Diet
Ingredient DM
$/Ton
$/Kg
(E*G)
usd
Silo de Maíz 8 CaraN
7.880
635.0
0.6350
5.0038
0.417
Silo de Alfalfa 31
2.060
1508.0
1.5080
3.1065
0.259
Silo de alfalfa 27
2.060
1508.0
1.5080
3.1065
0.259
Agua
0.001
0.0
0.0000
0.0000
0.000
SoybeanML44Solv
0.231
5130.0
5.1300
1.1871
0.099
Premix Lechero DSM
0.609
11760.0
11.7600
7.1618
0.597
CottonseedDeLint
0.809
5010.0
5.0100
4.0531
0.338
Alfalfa seca
1.080
2400.0
2.4000
2.5920
0.216
Cebada paja
0.450
700.0
0.7000
0.3150
0.026
Energivac
0.315
9000.0
9.0000
2.8350
0.236
Sorgo rolado
1.748
3700.0
3.7000
6.4676
0.539
Aguamiel
0.600
1050.0
1.0500
0.6300
0.053
Pasta de soya
1.439
5130.0
5.1300
7.3821
0.615
Maiz molido
1.000
3900.0
3.9000
3.9000
0.325
Maiz rolado
1.050
4100.0
4.1000
4.3050
0.359
Salvado trigo
1.250
3400.0
3.4000
4.2500
0.354
Canola
1.215
3490.0
3.4900
4.2404
0.353
Kellogs
0.940
1000.0
1.0000
0.9400
0.078
Semilla de algodón
0.650
4290.0
4.2900
2.7885
0.232
Melaza
0.190
2100.0
2.1000
0.3990
0.033
AminoPlus
0.178
5430.0
5.4300
0.9665
0.081
Harina de pescado
0.093
19500.0
19.5000
1.8135
0.151
Cascarilla de soya
1.000
2200.0
2.2000
2.2000
0.183
72.059
6.005
Totals
26.848
Leche corregida por energía
CMS, kg/día
29.63
30.84
Leche, kg/día
45.57
46.25
Grasa en leche, %
3.29
3.58
Proteina en leche, %
3.09
3.10
ECM kg/d = [(0.327 × kg leche) + (12.95 × kg grasa) + (7.2 × kg proteina)]; (Orth, 1992).
ECM kg/d = [(0.327 × 45.57) + (12.95 × 1.4992) + (7.2 × 1.4081)]
ECM kg/d = [(14.9014) + (19.4146) + (10.1383)]
ECM kg/d = 44.4543
ECM kg/d = [(0.327 × 46.25) + (12.95 × 1.6557) + (7.2 × 1.4337)]
ECM kg/d = [(15.1237) + (21.4413) + (10.3226)]
ECM kg/d = 46.8876
CMS, kg/día
29.63
30.84
Almidón, %
23
21
Almidón, kg/vaca/día
6.81
6.48
Leche, kg / Almidón, kg
6.53
7.23
Conclusiones
El procesamiento del grano deber ser una practica indispensable para
mejorar la digestibilidad del almidón
El endospermo vítreo es un factor de detrimento de la calidad de granos
al disminuir la digestibilidad del almidón
Contenidos bajos de prolamina-zeina favorecen la digestibilidad del
almidón
El almidón debe ser fermentado en el rumen a AGV´s como la mayor
fuente de energía para las vacas
La digestión intestinal de almidón resulta en una fuente directa de
glucosa necesaria para la producción de lactosa
La optima utilización del almidón es de suma importancia para mejorar la
eficiencia de producción
La utilización de herramientas y estrategias nutricionales que permitan
maximizar la utilización del almidón, sin perjudicar la producción de leche
son una opción en estos tiempos