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Uso de conceptos Nutricionales Jorge Ml. Sánchez Centro de Inv. en Nutrición Animal Escuela de Zootecnia Universidad de Costa Rica Clase 4 El cuerpo humano está constituido por: Óxigeno: 65% Carbono: 18% Hidrógeno: 10% Nitrógeno: 3% Calcio: 1,5% Fósforo: 1,0% Otros: 1,5% CHO s de fácil digestibilidad (Carbohidratos de reserva) (Almidón, azúcares y pectinas) • Carbohidratos no fibrosos (CNF) • Carbohidratos no estructuras (CNE) • Carbohidratos solubles en solución detergente neutro (CSSDN) • Extracto libre de nitrógeno (CNF) (Weende) CNF = 100 – ( PC + EE + Ceniza + FDNPC ) CHO s de fácil digestibilidad (Almidón, azúcares y pectinas) • Carbohidratos no fibrosos (CNF) • Carbohidratos no estructuras (CNE) • Carbohidratos solubles en solución detergente neutro (CSSDN) • Extracto libre de nitrógeno (CNF) (Weende) CHO s de fácil digestibilidad (Almidón, azúcares y pectinas) • Carbohidratos no estructuras (CNE) – Análisis químico CHO s de fácil digestibilidad (Almidón, azúcares y pectinas) • Carbohidratos no fibrosos (CNF) • Carbohidratos no estructuras (CNE) • Carbohidratos solubles en solución detergente neutro (CSSDN) • Extracto libre de nitrógeno (CNF) (Weende) Carbohidratos Contenido Celular Azúcares Almidones Pared Celular Fructosanos Pectinas Hemicelulosa Celulosa Beta-glucanos Acidos orgánicos Fibra soluble FDA FDN CSSDN Carbohidratos solubles en solución detergente neutro Ácidos orgánicos Digeridos por Enzimas de mamíferos Azúcares Almidones Potencialmente fermentan al Ácido láctico Fructanos Sustentan crecimineto microbial Sustancias pécticas β-glucanos Reducen la fermentación A pH bajo Carbohidratos no fibrosos - CNF Ácidos orgánicos Melazas Pulpa de cítricos Sub. de panadería Pastos Acético Azúcares Almidones Levadura Propiónico Granos: Maíz, Cebada, trigo Fructanos Pastos Avena, cebada, Trigo Láctico Sustancias pécticas Avena, Sorgo Pulpa remolacha Pulpa cítricos ß-glucanos Leguminosas Fibra • Fibra detergente neutro (Pared celular) (se relaciona negativamente con consumo de materia seca) • Fibra larga o fibra de forraje (estimula salivación) • Fibra detergente ácido (se relaciona negativamente con contenido de energía) • Fibra cruda (Weende) • Fibra soluble (importante en nutrición de monogástricos) Acidosis ruminal Granos crudos y sin digerir en la excreta University of Florida Granos enteros y sin digerir en la excreta University of Florida Excreta pastosa con granos sin University of Florida digerir Restos de mucina University of Florida Hemorrágias en la suela La fibra en la alimentación del ganado lechero • Cruz, M.; J. Ml. Sánchez. 2000. La fibra en la alimentación del ganado lechero. Nutrición Animal Tropical. http://www.feednet.ucr.ac.cr/bromatología/curso / nutrición animal Características de los carbohidratos Digestibilidad Fibra Carbohidratos de fácil disponibilidad Digestibilidad 35 a 60% 85 a 90% Lugar de digestión Rumen Rumen: 60 a 90% Int. delgado: 10 a 40% Tasa de digestión Lenta a moderada Moderado a rápido Proteína • Proteína cruda (Weende) – Amino ácido: • Amino ácido esencial • Amino ácido no esencial • Semiesenciales •Amino ácidos •Totales •Digestibles Totales •Digestibles a nivel de ileo (aparente) •Digestibles nivel de ileo (verdadero) Proteína en monogástricos Proteína Ideal Aves y cerdos Proteína Ideal: • Es el perfil de aminoácidos esenciales dietéticos o digestibles que corresponde justamente al perfil de aminoácidos requeridos por el animal • Los requerimientos de un aminácido esencial están asociados proporcionalmente con las necesidades de otros aminoácidos • Cuando se incrementa el suministro de un aminoácido, el comportamiento del animal (ganancia de peso, porcentaje de postura o producción de leche) mejorará, siempre y cuando ese sea el aminoácido limitante. Cont….Proteína Ideal • El balance de aminoácidos para satisfacer las necesidades de los animales en una dieta es esencial, cuando se utiliza una cantidad mínima de proteína • Las necesidades de todos los demás aminoácidos se expresa como porcentaje de los requerimientos de lisina Cont….Proteína Ideal • Razones por las que se emplea la lisina como referencia • En dietas para cerdos y aves, la lisina es el primero o segundo aminoácido limitante • La suplementación de este aminoácido es económica • Su análisis no es complicado • La lisina de la dieta se usa sólo para mantenimiento y crecimiento. No es precursor de otros aminoácidos • La información sobre los requerimientos de lisina para diferentes dietas (materias primas), condiciones ambientales y composición corporal es de fácil acceso. Perfil ideal de aminoácidos para mantenimiento, acumulación proteica, síntesis de leche y crecimiento de tejidos en cerdos (NRC 1998) Manteni Acumulación -miento proteica Síntesis láctea Crecimiento tejido Lisina 100 100 100 100 Arginina 200 48 66 105 Histidina 32 32 40 45 Isoleucina 75 54 55 50 Leucina 70 102 115 109 Metionina 28 27 26 27 Met - Cist 123 55 45 45 Fenilalani na 50 60 55 60 Fenil Tirosina 121 93 112 103 Cont…perfil ideal de aminoácidos Mantenimiento Lisina 100 Acumulación proteica 100 Síntesis láctea Crecimiento tejido 100 100 Treonina Triptofan o Valina 151 26 60 18 58 18 58 10 67 68 85 69 Perfil ideal de aminoácidos para cerdas (NRC 1998) Lisina Lactación 100 Gestación 100 Metionina Treonina Triptofano 27 62 17,7 28 80 19,5 Isoleucina Valina 56 85 59 67 Proteína ideal para cerdos en crecimiento a diferentes pesos (Baker 1997) Lisina 10 a 20 kg 20 a 50 kg 100 100 50 a 100 kg 100 Met + Cis Treonina Triptofano 60 65 17 62 67 18 64 70 19 Isoleucina Leucina 60 100 60 100 60 100 Fenil + Tir Valina 95 68 95 68 95 68 Perfil ideal de aminoácidos para gallinas y de huevos blancos y parrilleros (NRC 1994) Ponedoras Pollos 2 a 3 semanas Pollos 3 a 6 semanas Lisina 100 100 100 Arginina 101 114 110 Glicina + serina ----- 114 114 Histidina 25 32 32 Isoleucina 94 73 73 Leucina 119 109 109 Metionina 43 45 38 Met + cist 84 82 72 Prolina ----- 55 55 Cont………Perfil ideal de aminoácidos Ponedoras Lisina Treonina Triptofano 100 68 23 Valina 101 Pollos 2 a Pollos 3 a 3 semanas 6 semanas 100 100 73 74 18 18 82 82 Proteína en rumiantes SISTEMA DE CORNELL http:www.cornel Department of Animal Science de Cornell Composición, degradación ruminal y digestión intestinal de las fracciones proteicas Fracción Composición Degradabilidad ruminal (%/h) Digestibilidad intestinal (%) A NH3, NO3, AA, péptidos Instantáneo No llega a intestino B1 Globulinas, algunas albúminas 200-300 100 B2 Mayoría de albúminas, Glutelinas 5-15 100 B3 Prolaminas, Extensinas, proteínas desnaturalizadas 0.1-1.5 80 C Productos Maillard, N ligado a proteína 0 0 Van Soest (1994) Análisis de las Fracciones Proteicas Total Buffer Borato Sol A B1 ATC Inso B2 B3 C Detergente Neutro Sol. A B1 B2 Inso B3 C Detergente Acido Sol. A1 B1 B2 B3 Inso C Sistema de NRC (2001) Fracciones: A (soluble: A, B1 y B2) B (degradable y digestible: B2, B3) C (no utilizable, C) Tasa de digestión de la proteína (%/Hr) Fraccionamiento de la proteína cruda del Pasto Kikuyo 100% Proteína total 38% Proteína soluble Degradable Sobrepasante 52% Proteína insoluble aprovechable 10% Proteína no aprovechable Calidad de la proteína del pasto Estrella 10 o 2,7% MS 38 o 6,3% MS 52 o 9% MS Costo de la urea: 1 a 2 kg de leche por día Valoración de las proteínas Sistema de proteína metabolizable Eficiencia del uso de la proteína metabolizable en producto Mantenimiento, crecimiento, producción de lana: ovejas: 40% Mantenimiento, crecimiento: bovinos: 47% Producción de leche: bovinos y ovinos: 95% Maíz (% de la MS) TND = 91% PC = 10% Prot.Met.= 7.18% 1000 g de maíz 100 g de PC 910 g de TND X (38%)= 38 g X (62%)= 62 g PMic 38 (0.90) = 34.2 (62-15) (0.80)= 37.6 X (10.44%)= 95 g PMic 34.2 + 37.6 = 71.8 de Prot. Met. Proteína Metabolizable Potencial de fermentación de la urea 95 g de prot. Microbial (TND) 62 g de prot. Microbial (PC degradable) 33 g de prot. Microbial (energía en exceso) 33 g de prot. Microbial ÷ 2.8 = 11.8 g de urea/kg de maíz Urea: 45% N x 6.25 : 281.25 PC Valoración de las proteínas Valor biológico (Thomas Mitchell) VB = 100 x N ing. – [(N fecal – N met.) + (N urin. - N endog.)] N ing. – (N fecal - N met.) Utilización neta de las proteínas (UNP) UNP = P – O I P = N de la canal de animales alimentados con proteína O = N de la canal de animales alimentados sin proteína I = Consumo Cont……….Valoración de las proteínas Balance de nitrógeno (humanos) B = I – (U + F) Relación de eficiencia proteica (PER) PER = Ganancia de peso Consumo de proteína Cont……….Valoración de las proteínas Relación de proteína neta NPR = Ganancia de peso + Pérdida de peso Consumo de proteína Prueba de crecimiento Principio alta correlación entre crecimiento y acumulación de A.A. Método químico “Chemical Score” Compara el perfil de AA del huevo con el de una materia prima. Se asigna un valor a la materia prima según sea la proporción del AA más limitante Ru m in al F eed Ca rbo h yd rate Fe rm en tat io n Pro fi le •trigo > cebada> maíz > sorgo •molienda, ensilado, vapor •Cuán rápido y cuánto R a te o f F e rm e n ta tio n azúcares almidones y pectinas almidones EA T 1 3 5 7 9 11 13 celulosas 15 17 19 21 23 T im e a ft e r F e e d in g (h ) Heinrichs 2006 Niveles de Proteína Degradable y CNF (% MS) en pastos tropicales 39 37 35 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3 Pro. Deg. CNF Kikuyo Estrella Toledo Dictyoneura Tanzania CNF Pro. Deg. La proteína microbial y nuestras materias primas Contenido A. A. limitantes Lisina (%) Metionina (%) H. de pescado 7.9 3.0 H. de soya 6.3 1.4 H. de algodón 4.1 1.6 Dest. Secos granos 2.2 1.8 Sub. Cervecería 4.1 1.7 Prot. microbial 7.7 2.1 La proteína microbial y nuestras fuentes de CNF Contenido A. A. limitantes Lisina (%) Metionina (%) Semolina 4.7 2.1 Acemite 4.1 1.6 Maíz 2.8 2.1 Pulpa cítricos 2.6 1.0 Prot. microbial 7.7 2.1 Proteína microbial • Síntesis en vaca adulta: 1,5 y 2,5 kg/ día Aminoácidos críticos Lisina (%) Metionina (%) Proteína microbial: 17.3 5.2 Harina de pescado: 17.2 6.3 Energía Determinación: Bomba calorimétrica (Energía Bruta) Pruebas ‘in vivo’ (digestibilidad) Ecuaciones de regresión simples Modelos mecanísticos Energía • Caloría. Qué es una caloría? – ε para pasar 1 g de agua de 15,5 a 16,5 C – 4,184 julios – Julio: 0,24 calorías • Kilocaloría (monogástricos) • Megacaloría (rumiantes pesados) Energía Ecuaciones simples Bermuda: TND : 95,679 – (1,224 X ADF) (%) Ensilaje de maíz ENL : 1,044 – (0,0124 X ADF) (Mcal/ lb) Energía • Energía bruta • Energía digestible • Energía metabolizable • Energía neta (mantenimiento – lactancia, ganancia) Metabolismo Energético E. Metabolizable EM (EMN, EMVN) Aves, cerdos 2900 kcal E. Digestible (E.D.) TND Energía Cerdos, conejos EB 3200 kcal 4000 kcal E. fecal E. Urinaria Prod. Gases Digestión E. Neta ENm ENg 2300 Mcal calórico EN producción G. Leche G. Carne EN mantenimiento Factores que afectan la disponibilidad de energía de los alimentos • Especie animal • Propiedades físico/ químicas del alimento – Factor de procesamiento del alimento (PAF) • Cantidad de alimento consumido (1 X, 2 X, 3 X, etc) – Velocidad de pasaje • Formulación de la dieta – Factores asociativos Estado sanitario del TGI (control de parásitos, uso de aditivos) Energía del maíz en diferentes especies animales Niveles de EM del maíz en diferentes especies: Aves: 3,35 EMN, Mcal/kg tal como ofrecido 3,47 EMVN Cerdos: 3,42 Mcal/kg tal como ofrecido Bovinos: 3,12 Mcal/kg de MS (metano?) Análisis de energía en forrajes TND y ENL • Ejemplo de ecuación de OSU (modelo mecanístico) TND = • CP x e -0.012xADIN + • .98 x (100-FDNpc-EE-PC-Ceniza) + • .94 x (EE x 2.7) + • .75 x (FDNpc-L)x(1-[(L/FDNpc).667] -7 ENL (Mcal/ lb) = 0,0111 * TND (%) – 0,0545 ENL (Mcal/ kg) = ENL (Mcal/ lbs) * 2,2 Fuentes de minerales “Minerales traza orgánicos” • Metal ‘acomplejado’ a compuesto orgánico – Amino ácido, péptido, ácido orgánico o carbohidrato • Por lo general 1,0 a 2,0 X más disponible que los sulfatos • La diferencia de costo por lo general es mayor que la diferencia de disponibilidad Cont…Definiciones • Proteinatos-metal: – Producto que resulta de la quelación de una sal soluble con un aminoácido, o proteína parcialmente hidrolisada • Complejos polisacáridos metal: – Complejo de una sal soluble con un polisacárido – Producto que resulta de la reacción de un ión metálico de una sal metálica soluble con un aminoácido, con una relación molar de un mol del metal………………….. Cont…Definiciones • Quelatos aminoácido metal: – Producto que resulta de la reacción de un ión metálico de una sal metálica soluble con un aminoácido, con una relación molar de un mol del metal a uno a tres moles de aminoácido para formar enlaces covalentes. Cont…Definiciones • Complejos metal aminoácidos: – Es el producto resultante de acomplejar una sal soluble metálica con un aminoácido Association of American Feed Control Officials, AAFCO Minerales (inorgánicos y ‘orgánicos’) Costo vs. Disponibilidad Disponibilidad (en general): Orgánicos > Sulfatos = Cloruros > Óxidos = Carbonatos Costo (en general): Óxidos < Carbonatos < sulfatos < cloruros < orgánicos El caso del cobre Páncreas Abomaso: pH 1,5-2,5 Duodeno pH 7,5-8,5 (exceso de OH-) Cu+2 libre no puede existir a este pH!! Algunos iones de Cu se hacen insolubles = no absorbibles Algunos iones Cu se acomplejan: -forman complejos solubles (amino ácidos, azúcares) -forman complejos insolubles = no se absorben Duodeno pH 8,0 Cu Cu +2 Cu +2 +2 Cu +2 Cu +2 Cu +2 Cu Cu Cu +2 +2 +2 +2 Cu +2 Cu lisina OH- histidina picolinato lignina Cl- OH- oxalato Citrato OH- propionato OH- OH- glutamina Cl- Duodeno pH 8,0 +2 Cu OH OH- Cu- +2 OH OH- Cu +2 Cl Cl Cu +2 lisina Cu +2histidina Cu +2picolinato Cu +2 lignina Cu +2 oxalato Cu +2 Citrato Cu +2 glutamina Cu +2 propionato Cu +2 lisina Cu Cu +2 +2 lisine Cu lisina Cu +2 lisina +2 Cu +2 Cu +2 citrato propionato lisina Cu +2 propionato Cu +2 Cu +2 Cu +2 Suplementación Mineral Costo vs. Disponibilidad Disponibilidad (en general): Orgánicos > Sulfatos = Cloruros > Óxidos = Carbonatos Costo (en general): Óxidos < Carbonatos < sulfatos < cloruros < orgánicos Niveles máximos de metales pesados admitidos por la Unión Europea Fluor (F) Máx. 0.2% Arsénico (As) Máx. 10 mg/ kg Cadmio (Cd) Máx. 10 mg/ kg Plomo (Pb) Máx. 15 mg/ kg Mercurio (Hg) Máx. 0.1 mg/ kg Tablas de composición de alimentos Composición de los ingredientes Tablas de requerimientos: NRC ARC INRA Casa comerciales (Degusa, Rhome Poulenc, Novus, etc.)