NUTRICION Y ALIMENTACIÓN ANIMAL ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL NOTA AL PRESENTE DOCUMENTO Debido a la preponderancia que la nutrición animal tiene, es imperioso continuar explorando e investigando en este campo, para así darle cabida a propuestas que trasciendan la pura retórica. Se dice que los libros nunca desaparecen, que siempre quedan inmersos en los lugares más impensables de nuestra memoria, que al releer un texto, encontramos formas, elementos, aseveraciones y propuestas que antes no habíamos advertido; no obstante, el quehacer científico, con su vertiginoso trasegar, convierte a cientos de páginas en elementos que sólo interesan al historiador de la ciencia. En medio de esa situación, hay obras que en su esencia, continúan siendo vigentes y resulta más responsable que dejarlas en el anaquel de antigüedades, glosarla, actualizarla y añadirle aspectos que eran imposibles de prever para su artífice. Los principales conceptos continúan siendo una luminaria para aquellos que entienden a esta rama del conocimiento zootécnico como algo más que una simple asignatura del programa de su carrera. Leonor Barreto de Escovar Zootecnista Especialista Nutrición Animal 1 1.3. METABOLISMO DE LOS NUTRIENTES 1.3.1. Carbohidratos Introducción Los carbohidratos comprenden los azúcares, almidones, celulosa, gomas y otros compuestos similares presentes en las plantas y en los animales, principalmente en forma de glucosa y glucógeno. Los carbohidratos se producen en las plantas mediante la fotosíntesis; por acción del sol, la clorofila captura la energía solar y la transforma en energía química que facilita la síntesis de glucosa al combinarse el dióxido de carbono con agua, con liberación de oxigeno: 6CO2 + 6H20 ------------ 673 Kcal ------------ C6H1206 + 602 Los lípidos o grasas orgánicas de naturaleza química muy diferente tienen en común la propiedad de ser solubles en solventes orgánicos. En la naturaleza se encuentran en asociación con los ácidos grasos, habitualmente formando esteres. Una tercera característica del grupo es la que pueden ser utilizadas por los organismos vivos. 1.3.1.1. Clasificación de los carbohidratos “Los carbohidratos están constituidos por Carbono, Oxígeno e Hidrógeno. Los carbohidratos sustentan la existencia de las plantas y muchos animales se alimentan de ellas. Los carbohidratos más solubles son usados por las plantas para producción de energía y para síntesis de otros productos de los tejidos; los menos solubles (almidón) se usan como reserva de energía y los insolubles (celulosa) forman la estructura de la planta. Los carbohidratos se clasifican en: Monosacáridos: constituidas por una sola unidad de glucosa. Oligosacáridos: constituidos por 2 a 10 unidades de glucosa. Polisacáridos: constituidos por más de 10 unidades de glucosa. Los especializados 1.3.1.2. Determinación de los carbohidratos para propósitos 2 nutricionales “Con propósitos nutricionales, el análisis de los alimentos para determinar los carbohidratos es difícil y dispendioso, para facilitarlo Weende diseñó su método que permite separar los carbohidratos en dos grupos: La fibra cruda y el Extracto Libre de Nitrógeno (ELN); esta separación permite dividir los alimentos en dos grandes categorías: Los Forrajes (con gran contenido de fibra cruda) y los concentrados (menor cantidad de fibra cruda) con alto contenido de nutrientes verdaderos. Van Soest ideó un método rápido que divide los carbohidratos en fracciones disponibles nutricionalmente en varios componentes: a) Los muy disponibles (los de contenido celular). b) Los de disponibilidad incompleta o muy variable, según su grado de lignificacción (Hemicelulosa y Celulosa). c) Los no disponibles (Iignina). Estos tres componentes son integrantes de la fracción Fibra Detergente Neutro (FDN). En la fracción Fibra Detergente Acido (FDA) se encuentran también los componentes, celulosa de disponibilidad variable según el grado de lignificación y la lignina de ninguna disponibilidad. Este sistema es útil para valorar los forrajes que se utilizan en alimentación del animal y de su población microbiana. Este método ha ido reemplazando el método de Weende como medio para describir los carbohidratos que integran los diversos alimentos, por lo menos cuando se evalúan los forrajes. Para más claridad, la Fibra Detergente Neutro (FDN) representa la pared celular integrada por Hemicelulosa, Celulosa y Lignina. Esta fracción al ser sometida a un. proceso de ebullición con Detergente Acido es fraccionada en dos: a) La Fibra Detergente Acido (FDA) compuesta de celulosa y parte de Lignina y b) La Hemicelulosa con 1.3.1.3. Pared celular de las plantas Las paredes celulares de las plantas proveen una estructura estable, facilitan la nutrición de las células, dan protección a las semillas asegurando la supervivencia y propagación de las plantas. Las paredes celulares están integradas por tres componentes: La laminilla media, la pared primaria y la pared secundaria. La laminilla media es el espacio entre las paredes de las células adyacentes. La pared primaria es la pared exterior de la célula que le da su forma; la pared secundaria se forma dentro de la pared primaria y da más rigidez a la célula. El lumen celular o protoplasma cedular está rodeado por la pared secundaria. La laminilla media está formada principalmente por pectina que también se infiltra en la pared primaria ligada a la Celulosa y Hemicelulosa. La pared secundaria está formada por fibrillas de celulosa muy tramadas y contiene mayor cantidad de Hemicelulosa, la cual también se infiltra a la pared primaria ya la laminilla 3 media. Cuando la planta madura, la lignina se deposita en la pared secundaria combinándose con la Hemicelulosa y Celulosa dando mayor rigidez a la célula hasta que la célula muere y se lignifica por completo.”1 1.3.1.4. Digestión, absorción y metabolismo de los carbohidratos 1.3.1.4.1. Digestión en los animales monogástricos no rumiantes “Nutricionalmente en la digestión son esenciales dos procesos: la asimilación del alimento para usar los nutrientes en las funciones corporales y la eliminación de los desechos producidos. Estos dos procesos se efectúan mediante cuatro actividades en el organismo: La digestión, que es la preparación y transformación del alimento antes de entrar al torrente sanguíneo o linfático. La absorción de las partículas nutricionales hacia el torrente sanguíneo y linfático. El metabolismo de los nutrientes absorbidos para ser usados por el organismo, proceso que se efectúa a nivel de cada célula especializada. Excreción de todos los desechos producidos en las tres actividades anteriores. De acuerdo a los principios generales de la digestión, en los compartimentos gastrointestinales, los carbohidratos digestibles son intervenidos por las enzimas específicas de los jugos digestivos degradándose y transformándose en los productos finales respectivos 1.3.1.4.2. Absorción de los carbohidratos: “La absorción de la glucosa, galactosa y fructosa se efectúa a través de las paredes intestinales mediante un proceso activo, usando una proteína transportadora específica, la cual trasloca las moléculas en las células de la mucosa intestinal. Este proceso demanda gasto de energía eilones de sodio y potasio. 1.3.1.4.3. Metabolismo de los carbohidratos Los carbohidratos absorbidos (glucosa, galactosa y fructosa) se metabolizan en tres formas: En forma inmediata, como fuente de energía. Como precursores del glucógeno en el hígado y músculos donde se almacenan en esta forma (Glucógeno) como reserva de energía para uso posterior. Como precursores de triglicéridos en las células. La cantidad de carbohidratos conducidos hacia una de estas tres formas de metabolismo depende del estado energético del animal, de la cantidad de carbohidratos absorbidos, del estado productivo del animal y de sus requerimientos nutricionales. 1 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 4 El hígado es el primer órgano que tiene acceso a los nutrientes absorbidos y su función principal es recibirlos, procesarlos y a veces almacenarlos. El almacenamiento de la glucosa en el hígado tiene una vida muy corta, pues es retirada de allí a medida que el animal la requiere de donde pasa a la sangre. Los niveles de azúcar en la sangre de los animales son variables: en bovinos y ovinos es de 40 a 60 mg de azúcar por cada 100 ml de sangre, en los no rumiantes es de 89 a 120 mg y en general las aves tienen niveles más altos que los mamíferos. 1.3.1.4.4. Uso de la glucosa, galactosa y fructosa Estos tres carbohidratos son utilizados por el organismo como fuente de energía. Al ser sintetizados los carbohidratos durante la fotosíntesis en la planta, en sus enlaces se acumula un alto contenido de energía, la energía contenida en estos enlaces químicos, como se explica en el capítulo sobre Bioenergética, es usada en el trabajo del organismo animal durante los procesos metabólicos, eliminando finalmente dióxido de carbono y agua. 1.3.1.4.5. Metabolismo energético En forma muy general el camino final del metabolismo energético en todos los animales comienza con la aprehensión, masticación y digestión de los alimentos hasta que los nutrientes llegan a las células reducidos a moléculas muy pequeñas y sencillas, sin haberse producido o gastado mayores cantidades de energía. Ya dentro de la célula, esta es capaz de extraer la energía de los alimentos y generar ATP, a partir de muchos compuestos orgánicos y enzimas. Las reacciones metabólicas de los principales nutrientes: carbohidratos, proteínas y grasas, se agrupan en tres formas básicas o ciclos metabólicos: El Ciclo Glicolítico (Embden-Myerhof), es anaeróbico y se efectúa en el citosol. El Ciclo del Acido Tricarboxílico (A TG) o Ciclo de Krebs, es aeróbico pues requiere oxígeno y se efectúa en la Mitocondria. El Ciclo de Fosforilación Oxidativa o sea el sistema de Citocromos, es aeróbico por requerir Oxígeno, también se efectúa en la mitocondria. Durante cada Ciclo se genera A TP, se libera Dióxido de Carbono y finalmente iones de Hidrógeno (H2). Todos los nutrientes entran a estos tres ciclos, como único camino hacia una meta final para producir energía. Las proporciones relativas de estos nutrientes procesados en cada Ciclo o punto de encuentro en estos ciclos dependen del tipo de animal, de la clase de ración, de su estado fisiológico y estado productivo. 1.3.1.4.6. Digestión y absorción de los carbohidratos: 5 Inicialmente los carbohidratos se convierten en Glucosa en forma muy transitoria, pero rápidamente se convierte en Ácidos Grasos Volátiles (AGV, propiónico butírico y acético) pasando por PIRUVATO, dando origen a los ácidos Acético, Propiónico, Butírico, Valérico, Isovalérico e Isobutírico principalmente. Las proporciones de los AGV varían según la dieta, por ejemplo: con una ración rica en forrajes, el ácido acético tiene un porcentaje de 65%, el propiónico 20% y el butírico 20%. Cuando la ración cambia a una más abundante en concentrados (alrededor de 70%), las proporciones molares del ácido acético baja a 40% y el de ácido propiónico asciende a 37%. Este cambio se debe a ajustes en el contenido del rumen como consecuencia en el cambio de dieta que hace variar el tipo y número de microorganismos en el rumen, ya que unos organismos actúan sobre la celulosa (Celulolíticos) y otros son fermentadores del almidón (Amilolíticos). Los cambios en el rumen son el resultado de la interacción entre el tipo de microflora, tipoy cantidad del contenido ruminal, clase de productos sintetizados en el rumen, la absorción de estas a través de las paredes del rumen y al paso de estos hacia el tracto intestinal. Como consecuencia de estos procesos hay un exceso de producción de Hidrógeno el cual se convierte en Metano por acción de bacterias metanogénicas. Como el Metano no puede ser metabolizado por el animal, constituye una considerable pérdida de energía del alimento. 1.3.2. Grasas – lípidos “Son muy importantes en las plantas y animales, son solubles en éter con el cual son extraídos, por eso se conocen como Extracto Etéreo (EE). Químicamente se denomina como lípidos a todas las grasas y sustancias afines. Las grasas por tener más alta proporción de carbón y energía suministran 2.25 veces más energía que los carbohidratos, y por lo tanto se consideran con mayor valor como alimento energético. “Los lípidos son un componente esencial del protoplasma por lo cual se les encuentra en cualquier tipo de células. Algunos lípidos principalmente las grasas neutras, son alimentos de importancia como fuente calórico, desempeñan funciones generales como las de actuar de reserva de energía, servir de estructura a los tejidos e intervenir en varias reacciones del metabolismo, de ahí su importancia nutricional. 1.3.2.1. Clasificación de los lípidos Los lípidos se dividen en saponificables y no saponificables. Simples Saponificables Compuestos LIPIDOS Grasas Ceras Glicolípidos Fosfolípidos Terpenos 6 No saponificables Esteroides Prostaglandinas Ácidos grasos Los ácidos grasos son los constituyentes más importantes de los lípidos, estos se dividen en ácidos Grasos saturados e insaturados. El sufijo Amóico que los denomina indica si son saturados o el Enóico indica que no son saturados por contener uno o más enlaces dobles en su cadena. Los Insaturados tienen proporcionalmente menor cantidad de átomos de Hidrógeno en relación con los de Carbono. Los ácidos grasos más importantes desde el punto de vista nutricional se aprecian en la tabla siguiente: 1.3.2.2. Saturados Insaturados Acético Esteático Palmítico Propíonico Butírico Butanóico (C4H8O2) Capróico Caprílico Cáprico Láurico Mirístico Palmitoléico Hexadecenóico )C16H32)2 Oléico Linoléico Linolénico Araquidónico Determinación de las grasas “Por el análisis de Weende, los lípidos se determinan como Extracto Etéreo (EE), pero este extracto además de lípidos contiene también pigmentos vegetales como clorofila, Xantofila, Caroteno y otras sustancias, aceites esenciales y ceras que no son lípidos. Entonces, el término EE para usarlo en la composición de los elementos y en las raciones, no es muy preciso y confiable. Las técnicas modernas como la cromatografía de gas permiten determinar con precisión la cantidad de ácidos grasos específicos. 1.3.2.3. Propiedades de las grasas Las grasas se caracterizan por diversas propiedades muy útiles las cuales no se detallarán pero si se mencionaran de manera general, estas son: Punto de fusión: Da idea de la dureza de la grasa y refleja la longitud de las cadenas de carbono o el grado de instauración. Índice de Yodo: Mide el grado de insaturación según la cantidad de yodo que se une en 7 los dobles enlaces de la grasa no saturada. Índice de Saponificación: los miligramos de álcali (Hidróxido de potasio) requeridos para saponificar un gramo de grasa indica el grado de saponificación; a mayor valor de este índice menor será la longitud de la cadena del ácido graso. Rancidez: las grasas de los alimentos son muy susceptibles a la rancidez que produce sabores y olores anormales de los alimentos y alteran su valor nutricional. la rancidez evita agregando antioxidantes como la vitamina E; pero si la Vitamina E del alimento se gasta como antioxidante se produce deficiencia de vitamina E en el animal; por ello se usan más los antioxidantes comerciales como la Hidroquinona o Etoxiquina. Hidrogenación: los dobles enlaces de los ácidos grasos fijan Hidrógeno en presencia de un catalizador, produciendo la hidrogenación de las grasas no saturadas y blandas transformándolas en grasas más duras, evitando a la vez su oxidación y rancidez 1.3.2.4. Digestión y absorción de los lípidos en animales no rumiantes “Durante la digestión, los Lípidos son preparados para hacerlos miscibles en agua y facilitar su absorción por las vellosidades de la mucosa intestinal, pues los Lípidos, la grasa y el colesterol no son solubles en agua. En el estómago y duodeno la grasa se emulsiona. Las hidrólisis de esta emulsión se efectúan en presencia de la bilis, la lipasa y la colipasa pancreática, que transforman los triglicéridos en ácidos grasos y monoglicéridos en una emulsión muy fina. La bilis, ácidos grasos libres y monoglicéridos forman miscelas pequeñas mientras que las miscelas de grasa son más grandes. Estas miscelas son degradadas en las vellosidades intestinales de donde son absorbidas a través de la mucosa intestinal, excepto la bilis que permanece en el intestino de donde es absorbida más adelante para luego ser reciclada en el hígado. Casi todos los triglicéridos son absorbidos antes de la mitad del yeyuno. En la pared de la mucosa los ácidos grasos y los monoglicéridos son resintetizados en triglicéridos y combinados con el colesterol y fosfolípidos quedando rodeados o encapsulados por una capa de proteínas para ser llevados al conducto central de cada vellosidad intestinal en forma de Quilomicrones o Lipoproteínas de muy baja o alta densidad; estas partículas son las encargadas del transporte de los lípidos que, desde las vellosidades drenan a los vasos linfáticos que van al conducto toráxico que desemboca a la circulación sanguínea a nivel de la aurícula derecha del corazón. Algunos ácidos grasos de cadenas cortas son absorbidos directamente y pasan a la circulación de la vena porta que lo lleva al hígado. Los fosfolípidos y el colesterol secretados en la bilis, son hidrolizados por las enzimas pancreáticas y van a formar parte de las miscelas, se absorben juntas y son resintetizadas en fosfolípidos en la mucosa intestinal. Estos fosfolípidos forman la Quilomicrones o Lipoproteínas y el resto son reincorporados como triglicéridos. 1.3.2.5. Transporte y almacenamiento de las grasas 8 “Transporte: Los Quilomicrones y Lipoproteínas son llevados por la sangre a los tejidos en especial al tejido adiposo. Por efecto de la Lipoproteína Lipasa los triglicéridos se hidrolizan en las paredes de los capilares transformándose en triglicéridos y ácidos grasos libres que permanecen en la sangre, mientras los diglicéridos pasan a la pared capilar y son hidrolizados por completo. El glicerol ya libre se incorpora nuevamente al torrente circulatorio y los ácidos grasos libres resintetizan triglicéridos ya dentro de la célula del tejido adiposo al combinarse con el glicerol resintetizado a partir de derivados del ciclo glicolítico. Los ácidos libres, el glicerol y ésteres de colesterolliberados al desintegrarse los quilomicrones y los demás lípidos poco densos, van al hígado donde se metabolizan. La hormona Insulina intensifica la acción de la lipoproteína-Lipasa fomentando el almacenamiento de la grasa en forma de energía. Almacenamiento: La grasa almacenada como energía, proveniente de los carbohidratos, de los lípidos y de los aminoácidos, se almacena bajo la piel (50%) y el resto alrededor de los riñones, corazón, mesenterio de los intestinos, músculos y en casi todas las partes del cuerpo. El tejido adiposo tiene irrigación sanguínea, se encuentra siempre activo y en flujo constante, pues las grasas continuamente son movilizadas y llegan nuevos ácidos grasos recién absorbidos, son depositados y reconvertidos en otros, mientras unos son degradados, otros se combinan con glicerol, lo que permite mantener un balance constante cuantitativa y cualitativamente en los depósitos, en la sangre y órganos del animal. Además de lípidos, el tejido adiposo contiene agua (5 a 15%) y nitrógeno. Cuando los animales reciben raciones ricas en grasas, se observa retención de agua en todos los tejidos. En la sangre y en los depósitos de grasa, las grasas y el agua se encuentran en forma de emulsiones en las cuales la albúmina, lecitina o jabones actúan como emulsificadores. En los animales, no es buen criterio considerar el peso como una medida del estado nutricional durante el engorde, pues, la relación agua: grasa en los depósitos de grasa se relacionan con la disminución de peso de los animales antes o después del sacrificio. 1.3.2.6. Conversión de las grasas a glucosa “Los ácidos grasos se usan para producción de energía en lugar de la glucosa, con lo cual hay economía de glucosa para usarla en otros propósitos. También el glicerol de la grasa puede producir glucosa, contribuyendo la grasa, Sólo en esta forma, para producir glucosa. Pero los ácidos grasos como el acetato, químicamente no cooperan en la formación directa de glucosa”2 1.3.2.7. Ácidos Grasos Esenciales AGE “Hace algún tiempo que los ácidos grasos o lípidos no eran esenciales en la dieta, porque los carbohidratos se convierten fácilmente en grasa y el colesterol y los fosfolípidos se sintetizan en forma natural en el cuerpo animal. Pero existen tres ácidos insaturados 2 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 9 indispensables en la dieta de los cerdos, pollos, conejos, terneros, corderos y cabritos, estos son el ácido LINOLEICO (C18), el ácido ARAQUIDÓNICO (C20) y el ácido LlNOLENICO (C18). Ninguno de estos ácidos puede ser sintetizado por los tejidos animales, pero los ácidos Linoléico y Linolénico pueden ser precursores de gran número de ácidos insaturados. El acido Linoléico es precursor del ácido Araquidónico y de las prostaglandinas. La función de los AGE no es muy bien conocida pero tiene mucha relación con las prostaglandinas, se encuentran en los fosfolípidos y éste res de colesterol que forman parte constitutiva de las paredes celulares e intervienen en la movilización y transporte de los Lípidos. Los Aceites de maíz, soya, algodón, maní son fuentes excelentes de AGE.”3 1.3.2.8. Valor nutritivo de las grasas Aunque los lípidos no se requieren específica mente, salvo como fuente de Ácidos grasos esenciales, tienen además otras cualidades como ser portadoras de las Vitaminas Liposolubles, favorecen la absorción de la Vitamina A, y son fuentes concentradas de energía (contienen 2.25 veces más Energía que los carbohidratos). La grasa tiene alta digestibilidad. Se recomienda no dar más de '5% de cebo a las raciones para ganado de engorde, entre 5 a 10% en las raciones para aves y hasta 30% de grasa. protegida a las vacas lecheras. El aumento de grasas en la ración de cerdos y aves aumenta la eficiencia alimentaria, aumenta el contenido energético de las dietas sin aumentar la materia seca y la relación de otros nutrientes con la Energía (grasa),se reduce con la adición de grasa. Un 5% más de grasa en la ración de aves aumenta en 200 Kcal/Kg la EM. Para mantener la relación constante de PIE, el porcentaje de proteínas se debe aumentar, por eso las raciones para aves se formulan dando importancia a la relación nutriente/E, más que a los porcentajes en la ración . 1.3.3. Proteínas y compuestos nitrogenados “Las proteínas, además de carbohidratos, contienen 16% de nitrógeno en su molécula y algunas contienen azufre. Al determinar en los alimentos el contenido de nitrógeno (N) y éste ser multiplicado por 6.25 se obtiene el contenido de proteínas (%). Tanto las proteínas de origen animal como vegetal, varían en su estructura, su valor nutricional y valor biológico. Están constituidas por aminoácidos (grupos amino, NH2) los cuales son indispensables para el crecimiento, el mantenimiento de los tejidos corporales, la reproducción y lactancia y en algunos casos se usan como fuente de energía. Las proteínas de cualquier procedencia varían en su valor nutricional, dependiendo de su composición de aminoácidos esenciales o no esenciales. Los animales tienen la facultad de sintetizar aminoácidos esenciales a partir de los aminoácidos no esenciales. Las plantas sintetizan proteínas a partir de compuestos nitrogenados simples como los nitratos, que toman del suelo y lo combinan con carbohidratos simples. Las leguminosas pueden fijar el N de la atmósfera por acción de bacterias nitrificantes que se encuentran en el suelo. 3 Ibidem 10 En cambio, los animales construyen sus proteínas a partir de los aminoácidos que resultan de la digestión de las proteínas vegetales y animales que se desintegran en aminoácidos por efecto de los ácidos del tracto digestivo o de las enzimas de los microorganismos. Los animales monogástricos no tienen suficiente habilidad para combinar algunos "aminoácidos o para sintetizar otros, por lo cual algunos aminoácidos deben ser suministrados en la ración (aminoácidos esenciales). Para una alimentación satisfactoria a los animales monogástricos (cerdos, aves) se les debe combinar varios alimentos para que en conjunto reciban todos los aminoácidos requeridos corporalmente. En los rumiantes, las bacterias del rumen al digerir los carbohidratos y la celulosa son capaces de sintetizar aminoácidos a partir de otros compuestos nitrogenados no proteicos. Los rumiantes, posteriormente digieren las bacterias y se aprovechan de los aminoácidos que elaboran. Además, los rumiantes, pueden aprovechar el N de otras fuentes como la urea y de otros compuestos nitrogenados no proteicos. Acciones similares también se efectúan en el intestino grueso del caballo y del conejo. Las proteínas vegetales, en general, son de bajo valor biológico, excepto la harina de soya que se considera la mejor fuente vegetal de proteína para animales monogástricos. En cambio, los alimentos de origen animal como la harina de carne, de pescado y los lácteos son ricos en proteínas de alto valor biológico y en fuente de factores de crecimiento no identificados, muy útiles para balancear las raciones compuestas por alimentos vegetales. Los animales jóvenes tienen mayor requerimiento de proteína, para formar tejidos durante el crecimiento, pero a medida que alcanzan su madurez, los requerimientos proteicos van disminuyendo.”4 Las proteínas incluyen un grupo grande de compuestos químicos similares pero con propiedades fisiológicas diferentes. Se diferencian las proteínas vegetales de las animales y de estas cada animal tiene proteínas características y aún existen diferencias entre las proteínas de cada órgano. Son constituyentes importantísimos del cuerpo animal por lo cual se requiere suministro continuo y abundante para las funciones de crecimiento, reposición de tejidos, reproducción y producción. La transformación de la proteína alimenticia en proteína corporal es una parte muy importante de la nutrición. La característica más importante que distingue las diversas proteínas desde el punto de vista nutricional, son los aminoácidos que la componen. 1.3.3.1. Composición de las proteínas Las proteínas se componen de Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno, este último en una cantidad constante de alrededor de 16%; todas contienen Azufre y algunas contienen además Hierro y Fósforo. Son sustancias complejas de alto peso molecular. Aminoácidos “Las proteínas son compuestos polímeros de aminoácidos. Existen alrededor de 20 a 22 aminoácidos presentes en las proteínas. Las proteínas por hidrólisis o por acción de los 4 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 11 ácidos fuertes o de las enzimas, se desintegran en aminoácidos, siendo estos los productos finales de la digestión y del catabolismo de las proteínas de los alimentos. La mayoría de los aminoácidos son solubles en agua y todos, excepto la glicina, muestran actividad óptica. Por tener el grupo amino y el grupo carboxilo, son anfóteros, pues asumen propiedades básicas o ácidas dependiendo del pH del medio. 1.3.3.2. Clasificación de las proteínas “Las proteínas se clasifican por su forma, propiedades físicas y configuración química. En general las proteínas se clasifican más por relación con la nutrición y el metabolismo animal: 1. Proteínas simples. Son las que por hidrólisis producen sólo aminoácidos o sus derivados. 2. Proteínas compuestas, Son las proteínas simples que están conjugadas con radicales no proteicos '(Grupo prostáticos) como las Nucleoproteínas (Ribosomas, RNA), las Fosfoproteínas (Caseína), las Metaloproteínas (Citocromo, Oxidasa), Lipoproteínas, Flavoproteínas (FDA, Dehidrogenasa) y Glicoproteínas (Globulinas). 3. Proteínas clasificadas por su conformación estructural: Proteínas Fibrosas (Constituidas por cadenas largas de polipéptidos): Colágeno (córnea, tejido conectivo) que por el calor producen gelatina soluble y de fácil digestión. 4. La elastina (Tendones, arterias y otros tejidos elásticos) que tienen una digestibilidad muy baja. 5. Globulares (Enzimas, hormonas proteicas, hemoglobina) 6. Albúminas (Suero sanguíneo, huevo) son solubles en agua. 7. Globulinas, son insolubles en agua (Inmuno-globulinas, hemoglobina, lacto albúminas de la leche, mioglobulina); 1.3.3.3. Compuestos nitrogenados no proteicos “Muchos compuestos alimenticios tienen Nitrógeno, pero no son proteínas y se encuentran presentes en las plantas y animales, incluyendo entre estos mismos compuestos los mismos aminoácidos. Entre los compuestos no proteicos de los alimentos están las amidas, aminoácidos, glucósidos, grasas nitrogenadas, alcaloides, glucósidos, nitratos y nitritos. Las amidas y aminoácidos son las más importantes desde el punto de vista nutricional por estar presentes en los forrajes tiernos y ensilaje. Algunos aditivos o compuestos NNP se usan como fuentes de nitrógeno en la ración de los rumiantes, como la urea, el Biuret, el ácido úrico, las excretas de animales y productos amoniacados”5 1.3.3.4. Aminoácidos y calidad de la proteína “Teniendo en cuenta que el nitrógeno presente en el organismo tiene su origen en los compuestos nitrogenados que se encuentran en el alimento. La calidad de la proteína depende esencialmente de los compuestos nitrogenados presentes en los alimentos, principalmente los aminoácidos. El organismo animal no puede sintetizar algunos 5 Ibidem 12 aminoácidos integrantes de las proteínas animales, por lo tanto las proteínas de los alimentos deben contenerlos para suministrárselos al animal. Con lo anterior se concluye que el valor de una proteína desde el punto de vista nutricional, está dado por su contenido de aminoácidos. 1.3.3.4.1. Aminoácidos esenciales Algunos aminoácidos deben estar presentes en los alimentos como fuentes de aminoácidos para la correcta alimentación y síntesis de proteína animal. Muchos animales sintetizan los aminoácidos que faltan en la ración, pero no con la suficiente velocidad para cubrir las necesidades requeridas para sintetizar proteína animal durante el crecimiento. Los aminoácidos esenciales se definen entonces como aquellos que no se sintetizan en el organismo en la proporción o cantidad que se requiere durante el crecimiento normal. De acuerdo con varios estudios por lo menos ocho aminoácidos se consideran esenciales o indispensables para la mayoría de los animales, los cuales deben estar incluidos en la dieta. Otros trece aminoácidos son considerados como no esenciales y no son parte obligatoria de la dieta ya que pueden ser sintetizados por el organismo animal a partir de los alimentos o de algún precursor de los aminoácidos. Existe una variada diferencia entre las especies animales no sólo en cuanto a sus requerimientos proteicos sino también en cuanto a sus requerimientos cuantitativos y cualitativos de aminoácidos, diferencias que pueden ser notables aún entre animales de la misma especie según su estado de crecimiento. Aminoácidos esenciales y calidad de la proteína Los aminoácidos que componen a las proteínas corporales deben ser suministrados como tales por la proteína del alimento, sin embargo algunos alimentos con el mismo contenido porcentual de proteína tienen valores diferentes desde el punto de vista nutricional o sea que se diferencian por su calidad proteica. Cuando las proteínas contienen aminoácidos en cantidad y calidad óptima para satisfacer los requerimientos de los animales se llama Proteína de alta calidad, las que no cumplen estos requisitos se denominan proteínas de Baja Calidad. De ahí el porqué, en las tablas de composición de los alimentos se presentan las proteínas en dos formas: Las cantidades de aminoácidos se presentan como porcentaje en la proteína y como porcentaje en el alimento. . La primera es una mejor medida de la calidad de la proteína de los alimentos individualmente, la segunda permite combinar los alimentos para obtener niveles apropiados de aminoácidos en la ración.. Clasificación de los aminoácidos según su esencialidad . Aminoácidos esenciales De esencialidad No esenciales variable 13 Fenilalanina + Tirosina Isoleucina Leucina Metionina + Cistina Treonina Valina Triptófano Arginina Histidina Glicina + Serina Apargina Prolina Cistina Tirosina Acido glutámico Alanina Acido Aspártico Hidroxiprolina Citrulina Ornitina Las proteínas de origen animal son de gran calidad por contener casi todos los aminoácidos, 1.3.3.5. Calidad proteica comparativa en varios alimentos “En cuanto al valor biológico de algunos alimentos y sus posibles combinaciones no se deben hacer generalizaciones. los alimentos de origen animal son superiores a los de origen vegetal, así el huevo y la leche son los mejores, le siguen en valor la harina de carne, de pescado, de sangre. Las semillas de oleaginosas y sus derivados las harinas y tortas, son superiores a las semillas de cereales y entre estas últimas no hay mucha diferencia, aunque son superiores los subproductos resultantes de su industrialización en las molinerías. Las diferencias radican principalmente en su composición y en la presencia de aminoácidos. Los cereales, las semillas de algodón y linaza son deficientes en lisina; las tortas de soya, de maní y la caseína son deficientes en los aminoácidos azufrados. Complementación de las proteínas Cuando dos fuentes proteicas se combinan, hay suplementación, pero el resultado no es el promedio del valor individual de cada una, sino que la mezcla tiene un valor superior en aminoácidos, pues cada alimento aporta lo que le falta al otro recíprocamente, por ello es tan ventajoso adicionar diferentes alimentos proteicos de origen animal, como las harinas de pescado, carne, sangre o subproductos lácteos, a las mezclas de alimentos de cereales, logrando así mayor crecimiento y mejor eficiencia alimenticia. Por ejemplo: la mezcla de harina de sangre (Deficiencia de Isoleucina y rica en lisina) con gluten de maíz (Rico en Isoleucina y pobre en lisina) es excelente para promover el crecimiento. Por eso es tan importante la mezcla de varios ingredientes en una ración y resulta tan efectiva la combinación de productos animales con vegetales, lo cual es válido principalmente para los monogástricos (Aves y cerdos) pero no para los rumiantes, que si pueden sintetizar aminoácidos en el rumen; aunque se ha demostrado que en estos existen algunas limitaciones para ciertos aminoácidos que pueden afectar la actividad sintética de la proteína por parte de la flora microbial. 1.3.3.6. Efecto del calor sobre. la calidad de la proteína La proteína de los alimentos puede ser alterada por el calor durante los procesos industriales o durante el cocimiento; como el calor usado para deshidratación de forrajes, de las harinas de carne y pescado, durante la pulverización de la leche y derivados, durante la extracción de aceite, durante la peletización de los alimentos por frotamiento y uso de vapor, o por sobrecalentamiento durante el ensilado. Los aminoácidos más afectados son la Lisina, Arginina, Triptófano e Histidina. Sin embargo el calor puede actuar benéfica mente sobre la 14 proteína de la soya, haciéndola más digestible. 1.3.3.7. Valor biológico para cada especie animal No obstante la similitud de los aminoácidos que componen los tejidos de los animales que se forman durante el crecimiento, el valor biológico de la proteína de un alimento no se comporta en idéntica forma en todos los animales, hay variaciones dentro de cada especie. Existen ciertas diferencias en cuanto a las cantidades relativas de los aminoácidos esenciales que se requieren de acuerdo a la función que desempeñan, sea crecimiento, mantenimiento o producción. Valor suplementario de las proteínas El valor biológico de una proteína digestible suministrada en cantidades no excedente a los requerimientos y adecuada en Energía, generalmente está balanceada, pero su valor biológico depende primeramente de la distribución de los aminoácidos esenciales. Con el suministro de proteínas de valor biológico pobre, puede haber grandes suministros de aminoácidos que quizás no son utilizados y se pierden, pero cuando se suministran dos o más proteínas de valor biológico irregular por su distribución de aminoácidos y se combinan en la ración, hay una suplementación mutua de aminoácidos que incrementa el valor biológico de la mezcla. Se puede poner un ejemplo muy simplificado: Suponiendo que un tejido corporal está compuesto de cinco aminoácidos: A, B, C, D y E, cuyas proporciones son 48, 10, 4, 32 y 6 respectivamente. Este tejido se puede describir como A48, B10, C4, D32, E6. Si al animal se le suministrara una proteína con esa distribución de aminoácidos (VB = 100%), toda la proteína sería aprovechada. Si por el contrario se suministra una proteína deficiente con una distribución de A26, B28, C2, D34, y E10, el VB está disminuido por deficiencia de aminoácidos A y C, lo cual no permitirá el aprovechamiento total de todos los aminoácidos 6 para sintetizar el tejido por falta de esos dos aminoácidos .” 1.3.3.8. Valor biológico de las proteínas y su determinación “El concepto de valor biológico con el que se aplica cuantitativamente la porción de Nitrógeno de un alimento, esencialmente es un valor que expresa la fracción de la proteína digerida, que en animales en crecimiento, no puede ser contabilizada como excreción por los riñones, o sea es la medida de la fracción de la proteína digerida del alimento que es retenida por el cuerpo. La cantidad de proteína retenida refleja certeramente la distribución perfecta de aminoácidos en una proteína. Los aminoácidos suministrados y absorbidos por encima de un valor determinado son desaminados y el Nitrógeno componente es excretado por vía urinaria. El valor biológico de la proteína se determina con animales, midiendo el porcentaje de proteína ingerida y la que realmente es usada o retenida, tomando en cuenta las pérdidas por digestión y las que son metabolizadas. Por este procedimiento se mide la eficiencia de la proteína absorbida para suministrar los aminoácidos necesarios para sintetizar proteína corporal, expresando el resultado en términos de valor biológico de la proteína. Los datos 6 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 15 requeridos se obtienen por balance del nitrógeno, como reseña más adelante. El VB se determina por la siguiente fórmula: V.B = N ingerido - (N fecal + N urinario) x 100 N ingerido - N fecal Esta fórmula sólo mide el VB de la proteína usada para crecimiento. Si se consideran las pérdidas metabólicas y endógenas de nitrógeno en forma separada de la excreción fecal y urinaria, el VB de la proteína considera entonces el conjunto de la proteína usada para crecimiento y mantenimiento. La fórmula de Thomas Mitchel es la más apropiada: % VB = 100 x Nconsumido-(Nfecal-Nmetabólico) + (Nurinario-Nfecal N consumido - (Nfecal - N Metabólico) El Nitrógeno Total Fecal es corregido para el N fecal y metabólico y la excreción urinaria para el N endógeno, puesto que el N Metabólico fecal no es residuo directo de la dieta. No existe un procedimiento para determinar la eficiencia proteica o el valor biológico, que sea el mejor para todos los propósitos de resolver los problemas prácticos de alimentación animal. 1.3.3.9. Digestión y absorción “Las proteínas del alimento son hidrolizadas en sus constituyentes, los aminoácidos, luego estos son absorbidos y llevados al hígado por la vía de la vena porta y en pequeñas cantidades por la Linfa. Las enzimas de la mucosa gástrica y del páncreas, son secretadas en la cavidad gástrica e intestinal, estas últimas actúan dentro de las mismas células de la mucosa. Hay dos clases de enzimas: Las endoenzimas (pepsina, Tripsina y Quimotripsina) que actúan rompiendo las grandes moléculas proteicas en moléculas más pequeñas y las exoenzimas (Carboxipeptidasas y peptidasas) que actúan sobre los Aminoácidos terminales produciendo aminoácidos libres. La digestión proteica se inicia en el estómago con la desnaturalización de las proteínas por efecto del ácido clorhídrico, proceso que es continuado por la digestión péptida descrita antes, la cual requiere un pH ácido bajo, esto produce péptidos grandes y aminoácidos libres. El contenido estomacal pasa luego al intestino (Duodeno) donde las enzimas pancreáticas lo transforman en gran cantidad de aminoácidos libres y oligopéptidos, los cuales son absorbidos activamente y directamente por la mucosa intestinal, en los dos tercios anteriores del intestino, y son hidrolizados por las peptidasas dando aminoácidos que son llevados por la vena Porta hacia el hígado. El quimo intestinal es una solución de compuestos del alimento desintegrado, más las excreciones endógenas del animal, formadas por enzimas, moco, células epiteliales descamadas y proteína del plasma sanguíneo, las cuales son nuevamente digeridas y recicladas. A la digestión también contribuyen los organismos microbiales: bacterias y protozoarios. La fracción que no es digerida, junto con los organismos microbiales intestinales, continúa por el intestino y son excretados en las heces como Nitrógeno Metabólico Fecal (NMF). 16 La reabsorción de las excreciones proteicas redigeridas enmascaran la digestión y absorción verdadera de la proteína de los alimentos y de los aminoácidos de la dieta que son absorbidos, lo que hace impreciso su evaluación.”7 1.3.3.10. Digestibilidad verdadera y aparente “Se cree que la proteína del alimento que no aparece en las heces, ha sido digerida. Esto es la digestibilidad aparente, pues parte del Nitrógeno fecal, es endógeno o sea derivado del animal. Al deducir el Nitrógeno Metabólico Fecal (NMF) del nitrógeno fecal, se obtiene la digestibilidad verdadera que es realmente el N del alimento que ha sido absorbido. El NMF es pr9porcional al alimento ingerido, lo que representa 2 mg de N por gramo de MS consumida. Esta cifra permite convertir la digestibilidad aparente en digestibilidad verdadera. Sin embargo la digestibilidad aparente aumenta si aumenta el nivel de proteína en la ración aunque se mantenga constante la MS consumida. 1.3.3.11. Factores que modifican la digestibilidad de las proteínas Hay tres factores que afectan la digestibilidad de la proteína: 1. La edad del animal: En los terneros la digestibilidad aparente aumenta durante las primeras 4 semanas de edad, especialmente con dieta líquida sin leche. 2. la presencia de inhibidores de la tripsina y de la Quimotripsina: que reducen la digestibilidad de la proteína y de hemoaglutininas que reducen la actividad de la amilasa, afectando el crecimiento. Estos inhibidores se hayan presentes en la mayoría de los granos de leguminosas, en especial en la soya cruda o mal calentada, lo cual es un problema en la nutrición de cerdos y aves. El cocido o calentamiento apropiado destruye estos factores inhibidores de la proteasa del alimento. En los rumiantes estos factores no son problema porque la fermentación ruminal neutraliza estos inhibidores. El calostro contiene un inhibidor benéfico y potente que contribuye a la absorción de las inmunoglubulinas en los recién nacidos por la supresión de la actividad proteolítica del intestino delgado, protegiendo así la efectividad de las inmunoglobulinas. 3. Daños a las proteínas producidos por el calor (Reacción de Maillard). El calor excesivo y el almacenamiento inapropiado. deteriora la calidad de las proteínas por efecto de la reacción de Maillard, en la cual los grupos aminos libres de las cadenas de péptidos reaccionan con el grupo aldehído de los azúcares reductores (Glucosa -o Lactosa) produciendo un amino-azúcar no aprovechable por el animal. El aminoácido Lisina es el más afectado por el calentamiento de la proteína como en el caso de la leche en polvo donde se forma un compuesto Galactosa-Fructosil-Lisina, ya que la tripsina no puede desintegrar al enlace péptido y la Lisina queda desaprovechada. Otros aminoácidos libres también resultan afectados ya que el grupo fructosil forma 7 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 17 complejos con la Fenilalanina, Metionina, Triptofano y Leucina. “8 1.3.3.12. Digestión y absorción de compuestos nitrogenados en rumiantes “En los rumiantes los microorganismos actúan decididamente en el desdoblamiento de los carbohidratos en el tracto digestivo y a medida que se multiplican sintetizan proteínas para construir sus propias células, obteniendo el material del alimento ingerido por el rumiante, como amidas, urea, sales de amonio, nitratos y de la proteína misma. Esta proteína se denomina proteína bacteriana, la cual se digiere más tarde en el estómago y el intestino de donde es absorbida y aprovechada por el animal huésped. Los microorganismos del rumen juegan pues un papel muy importante en el metabolismo de los carbohidratos y de las proteínas. Un altísimo porcentaje de bacterias (80%) pueden usar el amonio como única fuente de N para síntesis de proteína, otro 26% requiere el N totalmente y el 55 % puede usar amonio o aminoácidos o péptidos para ese proceso. Los protozoarios no pueden usar el amonio, pero usan el N proveniente de las bacterias ingiriendo sus cadáveres y usando las partículas del alimento que ingieren y contienen proteína. El contenido gástrico que pasa al intestino delgado contiene entonces proteína del alimento que no ha sido digerida ni degradada, aminoácidos, cuerpos de bacterias, de protozoarios y amonia. En el intestino delgado, por degradación enzimática se producen aminoácidos a partir del quimo intestinal y de las secreciones endógenas, los cuales son absorbidos por las paredes intestinales y van por la vía de la vena Porta al hígado. En el ciego e intestino grueso continúa la acción microbiana mediante una fermentación activa de todo lo que no fue digerido previamente en intestino delgado. En el ciego e intestino grueso no hay absorción de aminoácidos pero continúa la fermentación de carbohidratos y se producen AGV que son absorbidos en esta porción intestinal. Este proceso es muy importante en el caballo. Si en el rumen se produce gran cantidad de amonio que la microflora no puede usar, el amonio es absorbido hacia la vena porta y llevado al hígado donde es convertido en urea, la cual es excretada por el riñón (orina) o lo reabsorbe y una buena porción regresa a la sangre para ser reciclado nuevamente hacia el rumen por intermedio de la saliva y proveer así N adicional para la fermentación microbial. Este proceso permite liberar el exceso de amonio o conservarlo como reserva. Desde el punto de vista de nutrición práctica general, el rumiante depende de la cantidad y tipo de aminoácidos absorbidos del intestino delgado, pero además de la proteína hay otros factores que afectan la composición y la cantidad de ese material absorbido, estos 8 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 18 son: a) b) c) d) El porcentaje de N proteico y del Nitrógeno no proteico (NNP) de la ración De la degradación de la proteína del alimento por acción de la microflora del rumen De la cantidad, digestibilidad y calidad de la proteína microbial. Del nivel de proteína completamente indigerible en la ración. Recientemente ha surgido el concepto de proteína metabolizable con el propósito de equilibrar las necesidades del animal con la potencialidad de los alimentos para suministrar aminoácidos al organismo en cantidades apropiadas. 1.3.3.13. Nitrógeno verdadero y Nitrógeno No Proteico (NNP) El NNP como es soluble, fácilmente se convierte en amoniaco (NH3). La ureasa bacterial degrada la urea (NNP) rápidamente a CO2 y Amonio. O NH2 - C - NH2+ H20 Orixá Urea 2 NH3 + CO2 Como los compuestos NNP (Urea, Biuret, Acido Úrico) no contienen carbohidratos y carecen de energía, las bacterias sintetizan aminoácidos combinando el amonio con el carbón derivado de otros nutrientes de la ración. Si la proporción de amoníaco sobrepasa la capacidad bacteriana para usar esta fuente de N, esta podría perderse, pero la urea tiene otra posibilidad de ser reciclada. Como la proteína del alimento se metaboliza lentamente liberando amoníaco gradualmente, esto permite a las bacterias usar suficiente carbono para la síntesis de aminoácidos a partir del amoníaco. Coma la mayoría de los alimentos contienen proteína y NNP, la mezcla de estos componentes es la manera más eficiente de mejorar una ración.”9 1.3.3.14. Desdoblamiento de las proteínas “Parte de las proteínas pasa al intestino delgado sin ser digerida o degradada y constituye la proteína llamada sobrepasante. No todas las proteínas son desdobladas con igual facilidad, por ejemplo la urea y la Caseína son degradadas 100%. Los vegetales presentan más variabilidad, por ejemplo: el maíz se degrada sólo un 40%; las proteínas animales se comportan también muy variablemente; la caseína y la harina de pescado, son dos proteínas de gran calidad, La primera es convertida casi totalmente en proteína microbiana, mientras la segunda pasa a los intestinos casi intacta. 9 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 19 En base a estas características las proteínas se clasifican según su solubilidad relativa que les permite su desdoblamiento. En el rumen. Las proteínas se pueden proteger contra la acción bacteriana en el rumen para que pase mayor proporción al intestino. Delgado. Donde sean digeridas. Para esta protección se usa el tratamiento. Calórico, productos químicos como el formaldehído, y los taninos, aunque no. san muy eficientes. El conocimiento de la solubilidad de la proteína y del tipo, de tratamiento al cual debe someterse la proteína de la ración, permite mejorar la utilización más eficiente de la proteína del alimento, par disponerse de una mayor y mejor cantidad de aminoácidos. Si este proceso, en los rumiantes fuera óptima, con la cantidad, calidad y digestibilidad ge la proteína bacterial, más la energía necesaria, el rumiante patria desempeñarse productivamente con el sólo. Suministro de urea, energía y cualquier forraje. Todo este sistema hace creer que la actividad de las bacterias para sintetizar proteína en el rumen no es tan positiva como se creía anteriormente, lo cual las hace considerar por algunos investigadores cama verdaderos parásitos del rumen. La síntesis de proteína microbiana a partir de NNP, aminoácidos y urea reciclada demanda más energía que su desdoblamiento en el intestino. Además, la síntesis proteica tiene límites en el rumen y requiere que las condiciones en éste sean óptimas. Cualquier excedente de fuentes nitrogenadas no las alcanza a aprovechar el rumen. La producción de proteína por las microbios varía entre 90 a 230 g por K. de materia orgánica digerida, cantidad suficiente para un crecimiento hasta los 100 K. de, peso y para producir unos 10 k. de leche. Las vacas con mayor capacidad de producción deben recibir proteína verdadera. Hay otras características que afectan el uso de la proteína microbiana: Las bacterias y protozoarios producen aminoácidos sin importar la clase de dieta. La calidad de la proteína bacterial y protozoaria es similar. La proteína de las bacterias celulolíticas es dé mejor calidad que la de las no celulolíticas. La digestibilidad de la proteína de los protozoarios es mayor que las de las bacterias. Cuando la dieta se compone de mayor cantidad de forraje aumenta la población de protozoarios en el rumen y esta disminuye cuando las raciones son abundantes en concentrados. La proteína microbial tiene al menos un 20% de ácidos nucleicos de poco uso ,por el animal. La proteína bacterial es de inferior calidad a la proteína animal de buena calidad, es, similar en calidad a la de la soya y alfalfa y muy superior a la de los cereales.”10 10 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 20 1.3.3.15. Daños de la proteína El calentamiento de la proteína produce alteraciones de la proteína haciéndola indigerible.. En el caso de la Hemicelulosa de los forrajes, aunque la celulosa no es alterada, por efecto de la humedad (más del 70%.), del calor (más de 60°C) y mayor tiempo de exposición, la proteína se destruye. Similarmente estos daños son frecuentes durante el ensilaje, la henificación y en la producción henolaje. la única porción de N no digerible que aparece en las heces es la parte correspondiente al NIDA (Nitrógeno Insoluble en Detergente Acido) integrada por la parte dañada por efectos del calor. 1.3.3.16. Uso de NNP en rumiantes “Existen varias clases de NNP, pero el de más uso es la urea por ser un ingrediente económico y efectivo en la nutrición de rumiantes. la urea alimenticia o la de uso como fertilizante no contiene ningún otro nutriente, es muy soluble por lo cual se convierte rápidamente en amoníaco en el rumen y a altas dosis es muy tóxico. Los microorganismos del rumen requieren de 2 a 4 semanas para adaptarse a la urea y requieren de una fuente de energía para su mayor y mejor aprovechamiento por parte de las bacterias. la mejor fuente de energía son los almidones porque fermentan a un nivel medio, mientras la melaza fermenta muy rápido al igual que otros azúcares y la celulosa lo hace muy lentamente. Las normas para mejor aprovechamiento de la urea son: Suministrar cantidades de urea que no excedan la capacidad microbial para utilizarla. Suministrar y fraccionar el suministro ge urea en pequeñas cantidades, en varias comidas al día o a libre voluntad, esto evita la elevación de los niveles de amoniaco en el rumen a cantidades tóxicas No adicionar urea a dietas que suplan los requerimientos proteicos del animal. Para el ganado de leche no es aconsejable suministrar urea a raciones que contienen más de un 13% de proteína de origen vegetal o animal. Las bacterias no usan eficientemente el amoniaco si la concentración en el fumen pasa de 5 a 8 mg por cada 100 mi de contenido ruminal, nivel que se alcanza con sólo raciones que contienen 13% de proteína total. La toxicidad de la urea es alarmante cuando el nivel de amoníaco pasa de 80 a 100 mg y es factible la intoxicación del animal por elevación del amoniaco en la sangre. Se evita la toxicidad y se obtiene mayor eficiencia en la utilización de la urea si los alimentos de la ración se mezclan convenientemente y en cantidad que no exceda del1 % en la MS total del alimento diario.”11 1.3.3.17. Metabolismo del nitrógeno El flujo de nutrientes absorbidos no es uniforme, es ondulatorio con incrementos abundantes, por lo que el organismo debe almacenarlos temporalmente y recircularlos cuando sea necesario. 11 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 21 En el caso de las proteínas, el hígado es el órgano encargado de sintetizar las proteínas, proveer los aminoácidos necesarios al organismo y procesar el N para excretar los excedentes. El Metabolismo proteico se inicia a nivel de las células de las paredes intestinales, es un tejido muy activo donde se inicia la metabolización de tal modo que a.C. Hígado, por vía de la vena porta, llegan todos los nutrientes absorbidos y se sintetizan y metabolizan allí. 1.3.3.18. Biosíntesis de las proteínas La actividad principal de las células es la síntesis de la proteína, en la cual los aminoácidos son reutilizados, intercambiados y reciclados, con el propósito de formar nuevos tejidos y de reemplazar los deteriorados, proceso en los cuales se requiere energía que produce un incremento en la tasa metabólica. El núcleo de las células de los diferentes tejidos contiene el ADN que posee la información heredada y que permite sintetizar las proteínas celulares. El estudiante podrá estudiar estos procesos más ampliamente en ,los cursos de bioquímica y fisiología genética. El organismo animal mediante un proceso muy ordenado sintetiza las proteínas requeridas a partir de los 20 aminoácidos esenciales o no esenciales, para lo cual cada célula debe recibir oportunamente los respectivos aminoácidos en cantidad y calidad adecuada, de lo contrario la falla de este proceso de biosíntesis de proteína interfiere en muchas actividades biológicas como el crecimiento, reproducción, inmunología, producción, etc., actividades que también están bajo control hormonal, por ejemplo: la hormona del crecimiento y la insulina estimulan la síntesis proteica y los corticoides de las adrenales intervienen en su degradación.”12 . 1.3.3.19. Catabolismo de las proteínas Lo mismo que el tejido adiposo, el tejido proteico es muy activo, los tejidos continuamente son catabolizados y resintetizados. en forma muy precisa. Cuando los aminoácidos quedan libres integran un banco de aminoácidos y nuevamente son reutilizados para sintetizar nueva proteína o para producir energía. 1.3.3.20. Deficiencia de proteína en la dieta “Teniendo en cuenta que la proteína integra gran parte del organismo del animal, no es fácil detectar síntomas de deficiencia. Por su deficiencia muchas actividades se deprimen; disminuye el consumo de alimento, el crecimiento y la reproducción son inferiores a los niveles esperados, con una dieta libre de nitrógeno sobreviene la muerte. Una nutrición deficiente hace que baje el nivel de la proteína sanguínea, la digestión es pobre, reducción en los mecanismos inmunológicos de defensa de la célula trayendo 12 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 22 como consecuencia una resistencia a responder a los efectos farmacológicos. 1.3.3.21. Deficiencia y desequilibrio de aminoácidos en la dieta. La carencia en la dieta de cualquier aminoácido esencial, se considera como una deficiencia de proteína, lo que conlleva a la incapacidad de utilizar todos los aminoácidos para la síntesis proteica. Los que no son utilizados se desaniman y aumentan la excreción de urea. Una de las características de las dietas deficientes en aminoácidos es la rápida ingesta de la ración. Una dieta baja en proteína lleva a un desequilibrio de uno o más aminoácidos, interfiriendo con la síntesis de proteína en el hígado. “13 Ingesta mínima y máxima de proteínas “Se recomienda la ingesta de cantidades ligeramente superiores a los requerimientos mínimos, con el objeto de asegurar las variaciones en los alimentos Algunos piensan que una cantidad extra de proteína produce un aumento de contenido de proteína en los tejidos, llamándose reserva proteica o depósito proteico. Se ha demostrado en los pollos que una dieta elevada en proteína ayuda a combatir los efectos negativos de enfermedades nutricionales y de estrés a través de las reservas proteicas. Sin embargo el food an nutrition board indica que en los individuos sanos no es necesario consumir mas proteína de la requerida. Por otro lado, no se produce ningún daño por consumir más de los requerimientos recomendados, excepción de los costos, ya que el organismo tiene la capacidad de eliminar los excesos.”14 1.3.4. Minerales “Las plantas toman los minerales del suelo. Algunos minerales (Ca, P, K, S, Fe, Mg) son esenciales para su crecimiento. En muchos suelos, faltan o están en cantidades deficientes algunos de estos elementos, la adición al suelo de Azufre (S), Magnesio (Mn), Cobre (Cu), Fierro (Fe), Zinc (Zn), Boro (B), aumentan el crecimiento de las plantas, la producción de forraje y de semillas. Los animales contienen mayores cantidades de minerales que las plantas. Éstos están ubicados principalmente en el esqueleto y otros tejidos, donde desempeñan funciones importantes y específicas. Dichos elementos deben estar presentes en las raciones, en cantidades apropiadas para mantener las funciones vitales corporales aun en muy pequeñas cantidades. Al incinerar la MS de los alimentos, queda la ceniza o materia mineral compuesta principalmente por Ca, CI, Co, Cu, Fe, 1, FI, Mg, Mn, Mo, P, K, Na, Se, S, Zn.” Algunos alimentos minerales tienen funciones especiales en el organismo razón por la cual deben suministrarse en la ración. La siguiente lista de elementos ordenados en forma decreciente se encuentran en el 13 14 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo Ibidem 23 cuerpo: a) Hidrógeno, Carbono y Nitrógeno b) Ca, P, K Y S c) Na, CI, Mg y Fe d) Mn, Cu, Mo, Se, I, Znc e) Al, F, Si, Li f) Br, As y Pb. El Oxígeno, Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno componen los tejidos blandos en forma de carbohidratos, lípidos, proteínas, agua, dióxido de carbono y amonio, los componentes de los siguientes dos grupos constituyen los macro elementos, los demás grupos integran los micro elementos o trazas de minerales. Los elementos minerales se determinan en los alimentos y en los tejidos animales por diferentes procedimientos, como en la incineración de la materia orgánica, el residuo o ceniza representa la materia mineral en la cual se analiza el contenido de los elementos inorgánicos. Cualquier elemento mineral puede ser tóxico para los animales si es consumido en cantidades excesivas o en pequeñas cantidades durante largo tiempo. Algunos minerales son tóxicos en muy pequeñas cantidades y se encuentran presentes en los alimentos o en el agua de algunas regiones del mundo, estos son: el Cu, F, Mo, Se. Otros minerales se consideran como no esenciales porque no han mostrado una función especifica en el metabolismo del animal, como el Arsénico, Boro, Aluminio, Plomo, Níquel, Rubidio, Silicona, aunque no se descarta que desempeñen algún papel importante. Existen actualmente alrededor de quince vitaminas con sus funciones ya reconocidas y aunque todavía hay mucho que estudiar sobre ellas en todas las especies animales, muchas se consideran esenciales para estar presentes en la dieta, pero otras no porque pueden ser sintetizadas por el animal. 1.3.4.1. Funciones generales de los minerales y su clasificación “Los minerales se usan en el organismo con diferentes propósitos: Como constituyentes de los dientes y los huesos del esqueleto al cual le dan su estructura. Forma parte de compuestos orgánicos como las proteínas y grasas. Integrantes de los músculos, órganos, células sanguíneas y de todos los tejidos corporales. Contribuyen a mantener el estado coloidal de la materia orgánica corporal e intervienen en la regulación de algunas de las propiedades del sistema coloidal (Viscosidad, Difusión, Presión osmótica). Intervienen en el mantenimiento de las relaciones osmóticas y del equilibrio ácido-básico, ejerciendo efectos característicos en la irritabilidad de los músculos y nervios. Son importantes componentes o activadores de las enzimas y cofactores. Están estrechamente relacionados con las hormonas y otras unidades biológicas. Algunos minerales actúan mediante acciones específicas propias de cada elemento, otros deben sus efectos a interrelaciones con otros elementos minerales con carácter 24 antagónico o sinergético o de acción balanceada, por ejemplo el balance entre el Ca, Na y K en el fluido del corazón para normalizar sus palpitaciones.”15 1.3.4.2. Los macro elementos minerales 1.3.4.2.1. Calcio y Fósforo “Son los dos integrantes más abundantes en el organismo, forman casi el 70% de las cenizas y se encuentran casi siempre juntos y su metabolismo está estrechamente relacionado Relación entre el Ca, P y la vitamina D El calcio, fósforo y vitamina D están estrechamente relacionados entre si. El suministro adecuado de estos dos elementos en la alimentación requiere de-tres factores: a) Suficiente aporte de cada elemento b) Equilibrio entre cada uno y c) Presencia de Vitamina D. Por ejemplo, si una ración contiene 10 partes de Ca y solo 1 parte de P (En cantidad suficiente para el animal) disminuye la eficiencia de utilización o asimilación del fósforo. Por eso el equilibrio entre el Ca : P puede ser de 2 : 1 o de 1 : 1. En raciones abundantes en Vitamina D estas proporciones tienen menos importancia, pero si la vitamina D es deficiente la asimilación de Ca y P es muy pobre. Composición de los huesos El 99% del Ca y el 80% del P del cuerpo se encuentran en los huesos y dientes, en la proporción de 2: 1, pero estas cantidades varían con la edad, estado de nutrición, dieta y especie animal. El hueso normal contiene 45% de agua, 25% de ceniza, 10% de proteínas y grasas, por eso el contenido de cenizas en el hueso se expresa también como hueso libre de humedad y grasa.”16 Diagrama general del metabolismo Ca. P y Mg 15 16 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 25 Calcio y Fósforo en los tejidos blandos y líquidos El 1 % del Ca se encuentra en los tejidos del organismo y desempeña funciones muy importantes: Esencial para la coagulación normal de la sangre. Necesario para la contracción muscular del miocardio y para la excitabilidad neuromuscular. Interviene en la activación de muchas enzimas, en la secreción y regulación de varias hormonas. El Fósforo se encuentra como parte de muchos compuestos y es componente importantísimo de muchos sistemas enzimáticos, El Fósforo se encuentra en los tejidos blandos en Ia proporción entre 0.15 a 0.20%. El Calcio y Fósforo de la sangre: “Las células de la sangre casi no contienen Ca pero el plasma si contiene de 9 a 12 mg por cada 100 cc, nivel casi constante aún bajo condiciones de abundancia o privación de Ca. La glándula Paratiroides secreta una hormona (La Paratohormona) que promueve la movilización del a.C. de los huesos cuando baja el nivel de Ca en la sangre (Hipocalcamia), que se manifiesta por tetania debido a la hiperirritabilidad del sistema neuro-muscular, provocando convulsiones. También se produce tetania por Hipocalcemia en las vacas recién paridas, trastorno llamado "fiebre de leche" debido a una lenta movilización del Ca de los huesos después del parto. Como contraparte, la Calcitonina, disminuye la movilización del Ca de los huesos, reduciendo la concentración de Ca en la sangre. La sangre contiene entre 35 a 45 mg de fósforo/100 cc, presente en mayor cantidad dentro de las células. En el plasma varía entre 4 a 9 mg / 100 cc, según la edad y especie; desde el punto de vista nutricional el contenido de P en el plasma es muy importante porque los niveles de P cambian muy fácilmente como consecuencia del P recibido en la ración, 26 aumentando o disminuyendo según el suministro en la dieta.”17 Absorción y excreción del calcio y el fósforo “El Ca y el P se absorben según la solubilidad a nivel de la mucosa intestinal, acción facilitada por la Vitamina D. Algunas sustancias favorecen la absorción como la Lactosa y otros elementos como el Fe, Al y Mg interfieren la absorción del P formando fosfatos insolubles; las grasas suelen formar jabones con el Ca, muy difíciles de absorber y demasiado calcio y fósforo en la ración inhiben su absorción, de ahí porque es importante la adecuada proporción de Ca : P. La digestibilidad de los compuestos de Ca y P de la dieta no tiene mucha importancia, más importante es su disponibilidad en el ingrediente. La mayor excreción de todos los minerales es por las heces, donde se encuentran todos los minerales no absorbidos (fracción alimentaría) además de la fracción endógena. Como gran parte de los residuos de Ca en las heces es endógena, la digestibilidad verdadera después de deducir las pérdidas endógenas, se denomina disponibilidad del Ca o del P e igual para todos los demás elementos minerales. El Ca y el P también se elimina por la orina, pero por vía fecal es la más importante."18 Depósito y movilización. El Ca y P se depositan en los huesos durante el crecimiento pero también se almacenan y movilizan constantemente durante toda la vida para suplir las necesidades del animal cuando hay deficiencia en la ración. Ya se mencionó que la movilización del Ca se efectúa por acción de la Paratohormona para mantener el nivel de Ca en la sangre, para la secreción de leche, durante la gestación para fomar el esqueleto del feto y durante Ia postura para la formación de la cáscara del huevo. Durante estos estados productivos la suplementación de Ca debe ser abundante, sin. demérito del continuo intercambio de Ca y P entre la sangre y los tejidos con el sistema óseo. Cuando se presentan desequilibrios en el metabolismo mineral del Ca y P además de deficiencias de vitamina D, la calcificación de los huesos es anormal, se presenta raquitismo durante la etapa de crecimiento de los huesos, pero cuando se presenta en los adultos este trastorno se llama osteomalacia. El raquitismo se manifiesta por retardo del crecimiento, engrosamiento de las articulaciones y deformación de los huesos. Cuando los animales reciben alimentos deficientes en Ca y excesivas cantidades de P se producen en los caballos trastornos manifestados por engrosamiento de los huesos de la cara. La Osteoporosis difiere de la osteomalacia en que el contenido de minerales en los 17 18 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 27 huesos es normal pero disminuye su cantidad absoluta dentro de los .huesos. Cuando hay ingestión de calcio en cantidades excesivas, aunque bien proporcionado con el P, las influencias desfavorables son más patentes sobre la asimilación de otros minerales como el Mg, Fe, 1, Mn, Zn, Cu, con síntomas de deficiencia de estos elementos. En cerdos jóvenes se manifiestan deficiencias de Mn y en los adultos, deficiencia de Zn. (Paraqueratosis), Contenido de C y P en los alimentos: “Los forrajes y granos varían en su contenido de Ca y P. Para una buena nutrición de Ca y P se requiere conocer la composición de los alimentos y los requerimientos del animal, esto es muy importante para balancear las raciones. Las semillas de cereales son pobres en Ca, las semillas de leguminosas y oleaginosas son ricas en Ca, pero para llenar los requerimientos de Ca y P de los animales, estas semillas no son suficientes. Las gramíneas son pobres en Ca pero en las leguminosas es abundante, en cambio el P es más abundante en las semillas que en los forrajes. Los productos animales que contienen huesos son ricos en Ca y P. El contenido de Ca y P de los alimentos, especialmente de los forrajes es muy variado y depende mucho de la humedad y naturaleza del suelo donde se cultivan y del uso de fertilizantes, de ahí porque en nutrición de herbívoros se debe conocer el contenido mineral de los forrajes según las áreas de producción y suplementar minerales mediante fórmulas adecuadas y no en base a conceptos generales. Disponibilidad de Calcio y Fósforo en los alimentos: La disponibilidad del Ca y P en los alimentos varía, debido a las combinaciones o asociaciones con otros componentes y a la capacidad de los animales para aprovecharlos El P en muchos alimentos se encuentra en forma de ácido Fítico bien aprovechado por los rumiantes, mejor que los cerdos, y las aves no pueden utilizarlo. El ácido Oxálico que precipita el Ca y evita su absorción, se encuentra presente en muchos pastos tropicales, provocando la carencia de Ca, especialmente en Caballos en pastoreo.”19 Deficiencia de Fósforo y el apetito “La deficiencia de P, provoca pérdida del apetito y síntomas del llamado "apetito depravado" o "pica" caracterizado por consumo anormal de huesos, madera, etc., frecuente en animales que pastorean en suelos muy pobres en P. Complementos de Calcio (C) y Fósforo (P) El Ca y el P deben proveerse a los animales, usando los ingredientes apropiados que se suministran en mezclas a libre acceso o a voluntad o incorporándolos a la ración. 19 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 28 Los minerales en cada ingrediente deben tener buena solubilidad, cuando están en forma de sales químicas como ortofosfatos son fácilmente disponibles, pero la meta y pirofosfatos tienen una disponibilidad limitada, sobre todo para aves. El ácido fosfórico es de alta disponibilidad para las aves y cerdos, el fosfato diamónico lo aprovechan bien los rumiantes. Ingredientes para suplir Ca y P Complemento Harina de hueso Fosfato dicálcico Fosfato defluorinado Piedra caliza molida Fosfato de calcio Fosfato de sodio Fosfato diamónico Concha de ostra Acido fosfórico CONTENIDO % Ca %P 29 14 26 21 29-36 11-18 34 17 21 22 20 35 "Las rocas fosfóricas y el Superfosfato contienen Ca y P absorbibles, pero se les debe extraer el flúor para obtener el fosfato defluorinado no tóxico.”20 1.3.4.2.2. Magnesio (Mg) “El 70% del Magnesio corporal está en el esqueleto y el resto en los Líquidos y tejidos blandos. El 30% del Mg localizado en los huesos se puede movilizar al cuerpo cuando hay deficiencias. En el suero sanguíneo hay de 2.a 5 mg de Magnesio/100 cc. El magnesio está íntimamente asociado con el calcio y el fósforo en cuanto a su distribución y metabolismo. y se excreta por las heces (65 %) Y por la orina. Exploración de documentos H. Funciones Constituyente de los huesos y dientes. Es activador de varias enzimas que transfieren el Fosfato del A TP al ADP e interviene principalmente en el metabolismo de los carbohidratos. Interviene como cofactor en reacciones de decarboxilación de algunas peptidasas y fosfatasas y de la Colinesterasa. Deficiencia de Magnesio La disminución de Mg en la sangre es el síntoma más característico de la deficiencia de Mg, que se manifiesta por irritabilidad, vasodilatación, convulsiones, pérdida del equilibrio y dificultad para mantenerse en pie. En bovinos estos síntomas se conocen como Tetania de los pastos; en aves, cerdos, ovinos y caprinos los síntomas son similares. El Potasio disminuye la absorción de Mg y el sodio de los pastos afecta su utilización, 20 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 29 además, por la relación del Mg con el Ca y el P y la presencia de ácido Fítico, de vitaminas D y E, grasas y según el tipo de carbohidratos se afecta el aprovechamiento del Mg; la ingestión de altos niveles de Ca y P aumenta las necesidades mínimas de Mg y recíprocamente el Mg afecta el aprovechamiento del Ca y del P aumentando los requerimientos de estos dos elementos. Requerimiento corporal y contenido en el alimento La composición de los ingredientes de más uso en alimentación animal en cuanto a elementos minerales aparece en las tablas anexas. Además, para mayor información el estudiante puede consultar los Boletines del NRC, para cada especie animal o los Boletines sobre composición mineral de los forrajes y alimentos de uso más frecuente en el país, en base a los análisis efectuados por el Instituto Colombiano Agropecuario (lCA).”21 1.3.4.2.3. Sodio, Potasio y Cloro “Estos tres elementos se encuentran principalmente en los tejidos blandos y en los líquidos. Funciones Mantenimiento de la presión osmótica y del equilibrio ácido-básico. Controlan el paso de los nutrientes hacia el interior de las células. Intervienen en el metabolismo del agua. El cloro es integrante del jugo gástrico. Como estos tres elementos se almacenan poco en el organismo se deben suministrar continuamente (Sal común). Deficiencia La deficiencia de cualquiera de estos tres elementos reduce sus niveles en la sangre y producen disminución del apetito y del crecimiento, con pérdida de peso, disminución de la producción y baja en la reproducción. Los síntomas generales se manifiestan por cambios fisiológicos y patológicos típicos de cada mineral.”22 Sodio (Na) El sodio se encuentra principalmente en los líquidos extracelulares donde participa en el metabolismo y en la regulación de la Neutralidad (pH), en las células musculares contribuye a la contracción muscular. El sodio es absorbido rápidamente del intestino delgado y casi todo es excretado en la orina y en el sudor. La deficiencia de Na disminuye el aprovechamiento de la proteína digestible y de la Energía y altera las funciones de la reproducción. En las gallinas disminuye la postura, hay 21 22 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 30 pérdida de peso y se presenta canibalismo. 1.3.4.2.4. Potasio (K) Se encuentra principalmente en las células (Células sanguíneas y en. las musculares) contribuyendo a la irritabilidad neuromuscular. El potasio se absorbe rápidamente por el intestino delgado y se excreta en un 90% por la orina y la sudoración. Las hormonas adrenales contribuye a la absorción del sodio en el riñón y se aumenta la excreción de potasio . La deficiencia de potasio puede contribuir a lesiones cardiacas y a degeneración tubular de los riñones y distrofia muscular. Parece que existen algunas interrelaciones entre el Na y el K en el metabolismo, pues los niveles inadecuados de uno de ellos provocan síntomas de deficiencia del otro, que se intensifican si uno de ellos está en exceso, pero este antagonismo no tiene importancia en los animales El potasio se encuentra en abundancia en los pastos, forrajes y en general en todas las plantas por lo tanto los herbívoros reciben abundante cantidad, excepto cuando se les suministra grandes cantidades de concentrados. Cloro (Cl) El cloro se encuentra en grandes cantidades dentro de las células y en los fluidos, las células sanguíneas y el plasma contienen abundante cantidad. El cloro es importante para mantener las relaciones ácido básico y la presión osmótica y para constituir el jugo gástrico. Las necesidades corporales de cloro son casi la mitad del sodio. El cloro se absorbe totalmente del intestino delgado y es excretado en la orina. Sal Común: (Cloruro de Sodio) La sal común estimula la secreción salival, cuando su consumo es mínimo se suspende la excreción urinaria de CI y Na, pero si es excesivo se aumenta la excreción y se aumentan las necesidades de agua. El ganado privado del consumo de sal por largos periodos presenta pérdida del apetito, disminución del vigor y del peso, baja de la producción de leche y de la eficiencia reproductiva. Cuando los animales son privados del consumo de sal, el cuerpo tiene capacidad de regular el suministrándose sal, limitando su excreción, por lo cual los síntomas de deficiencia demoran largo tiempo en manifestarse.”23 1.3.4.2.5. Azufre (S) “El cuerpo contiene 0.15% de Azufre en forma de compuestos orgánicos, presentes en las proteínas, en los aminoácidos azufrados (Cistina y Metionina), en la Insulina (reguladora del metabolismo), en la lana, de las ovejas, en algunas vitaminas,. (Biotina y Tiamina)" en tos cartílagos y otros tejidos. 23 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 31 El Azufre se excreta en la orina y en las heces. El cuerpo requiere azufre de tipo orgánico (Amino Ácidos) y del tipo inorgánico (Flor de Azufre) para que las bacterias del rumen sinteticen aminoácidos azufrados a partir de, la urea suministrada a los rumiantes. La deficiencia de S en la ración de los rumiantes disminuye el consumo de alimentos y reduce la digestibilidad de la celulosa. Como la relación de azufre: nitrógeno en la ración para rumiantes debe ser de 10 a 1; cuando se suministra urea se agrega S en la ración en esa proporción.”24 1.3.4.3. Los microelementos minerales 1.3.4.3.1. Hierro (Fe) “El hierro en el organismo está presente en un 0.004%. Es el constituyente de la Hemoglobina (70%), de varias enzimas y es fundamental para el funcionamiento de todos los órganos y tejidos. El 30% del hierro se encuentra en el hígado, en el bazo y en la médula ósea. El hierro tiene un metabolismo muy activo debido a que la hemoglobina de los glóbulos rojos se destruye y es reemplazada constantemente en la médula ósea mediante el proceso de Hematopoyesis. Algunos trastornos en la formación de glóbulos rojos, mala nutrición y deficiencia de hierro producen diferentes formas de anemia caracterizadas por disminución de los glóbulos rojos y de la hemoglobina. De 10 a 18 gm de hemoglobina/1 00 cc. de sangre, es el nivel normal. Además, las deficiencias de proteína, Fe, Cu y algunas vitaminas producen anemia, la deficiencia de Fe y proteína afectan la formación de hemoglobina, más notable en los recién nacidos lactantes, debido a la deficiencia de Fe en la leche (Becerros, Corderos, lechones, cabritos), lo cual se previene suministrando Fe y Cu en los alimentos lácteos o por inyecciones. La deficiencia de Fe reduce el crecimiento, aumenta los triglicéridos de la sangre y disminuye los niveles de ácido fólico. Estas deficiencias ocurren en cualquier etapa de la vida, pero generalmente se presentan después del nacimiento, por alimentación de solo leche casi siempre pobre en Fe, no obstante que los lactantes tienen una reserva de Fe que dura hasta cuando inician el consumo de otros alimentos. La deficiencia de Fe se presenta cuando la dieta de las madres es deficiente en Fe lo cual afecta las reservas de Fe en el feto, también cuando hay nacimientos prematuros porque el Fe se almacena en el feto solamente al final de la gestación. Absorción, almacenamiento y excreción: El Fe se absorbe en el intestino delgado y algo en el estómago. 24 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 32 Una vez absorbido queda retenido y solo se excreta en ínfimas cantidades. El hierro se almacena principalmente en el hígado, médula ósea y bazo. Durante la gestación y la postura intensa aumenta la absorción de de las sales ferrosas se absorben más fácilmente que las férricas. La ingestión de cantidades altas de algunos minerales en forma de fitato de P, Zn, Co, Cu, Mn, pueden reducir la disponibilidad del hierro. Contenido de Fe en los alimentos y requerimientos de los animales: (Ver las tablas respectivas) En términos generales parece que no es necesario proporcionar hierro suplementario a los animales de granja a excepción de los lechones criados en confinamiento durante el crecimiento. los excesos de Fe en la ración interfieren con la absorción del fósforo. Formación de hemoglobina En la médula ósea, se forman los glóbulos rojos que son los que contienen la hemoglobina. Este proceso se denomina hematopoyesis. Estos corpúsculos son destruidos y reemplazados con mucha frecuencia. En el transcurso de su destrucción, la hematina de la hemoglobina se separa en un compuesto que contiene hierro, la bilirrubina y en otros pigmentos que son llevados al hígado y secretados por la bilis. El hierro se libera de la destrucción normal de los glóbulos rojos y es reutilizado en la formación de nueva hemoglobina sin sufrir pérdidas. Cuando estas células no se renuevan con la rapidez con que se destruyen o si el incremento en número requerido para aumentar el suministro de sangre durante el crecimiento no ocurre, aparece la anemia. Esta condición de la sangre se determina midiendo la orina. Anemia por deficiencia de hierro El resultado de la deficiencia de hierro, como ocurre con aquella que es ocasionada por el bajo consumo de proteína, es debido a la falta de materia prima necesaria para la producción de hemoglobina. En lechones y pollos la deficiencia de hierro produce anemia hipocrómica microcítica. En becerros microcítica.La anemia puede aparecer en cualquier momento si el suministro del mineral es deficiente con relación a las cantidades necesarias para la formación de la hemoglobina. Es muy posible que se presente en varias especies en el período de lactancia, ya que la leche tiene muy bajo contenido de hierro. Efectos de la deficiencia de hierro pueden ser disminución de la tasa de crecimiento, elevación de triglicéridos séricos y disminución de los niveles normales de ácido fólico”25 1.3.4.3.2. Cobre (Cu) “Este Elemento junto con el Hierro es necesario para la formación de hemoglobina aunque no es componente de ésta. Funciones 25 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 33 Desempeña un papel muy importante en el metabolismo del Fe, en su absorción y en la maduración de los glóbulos rojos y también actúa como catalizador en la formación de la hemoglobina. La deficiencia de Cu produce varias formas de anemia. Es parte integrante de varias enzimas como el Citocromo oxidasa, la Uricasa, la Tiroxinasa y de varias Oxidasas. Es importante para la formación de los huesos por medio de la actividad osteoblástica. Por lo menos la mitad del Cu se deposita en los músculos pero también en la médula ósea, hígado y otras partes. Deficiencias de Cobre Los animales recién nacidos tienen reservas elevadas de cobre. Cuando el cobre es deficiente en las raciones disminuyen las reservas y se presentan signos de deficiencia. El exceso de Molibdeno puede causar deficiencia de Cobre, los síntomas de deficiencia son muy variados según la especie animal pero el síntoma típico es la disminución del Cu en da sangre y en el hígado, acompañado por pérdida del color del pelo y de la lana en ovinos así como reducción en el crecimiento de la lana y deterioro de sus cualidades características; también hay síntomas nerviosos, ataxia en corderos y becerros, trastornos de los huesos y de las articulaciones en los corderos, bovinos, cerdos y pollos, en los cuales también se afecta la reproducción. Los síntomas también están asociados con los de otros minerales como el Cobalto. Cuando hay deficiencia de MO se presenta toxicidad por cobre; el Cu y el Mª son antagónicos biológica mente y la relación de estos dos elementos en la dieta es de mucha importancia, en la cual también interviene el Magnesio y los Sulfatos, sobre los cuales nos referimos más adelante. Requerimientos del Cobre y suministro Los requerimientos de Cu en los bovinos son mayores que en los ovinos; estos son los animales más susceptibles a la toxicidad del Cu. No es aconsejable usar grandes cantidades de Cu en la ración, ya que el suministro se debe basar en el nivel de otros minerales presentes en la ración.”26 1.3.4.3.3. Cobalto (Co) “El cobalto es el responsable de la presentación de varias enfermedades graves en los animales en pastoreo designadas con varios nombres. Estas desaparecen al movilizar los animales de una región a otra. Síntomas de deficiencia Los síntomas de deficiencia se presentan en Bovinos y Ovinos con marcado estado de desnutrición, pérdida del apetito y de peso, debilidad, emaciación, anemia y muerte. En 26 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 34 los ovinos también se presenta .crecimiento retardado de la lana con fibras muy débiles. Funciones del Cobalto El cobalto es parte integrante de la Vitamina B12 o "Factor antianémico". Los microorganismos del rumen en ovinos, bovinos y caprinos sintetizan cantidades adecuadas de Vitamina B12 pero es esencial que haya Cobalto en cantidades adecuadas. Esta vitamina no se encuentra en los forrajes pero es sintetizada en el rumen, las deficiencias de cobalto se traducen en deficiencia de Vitamina B12, para resolver el problema se adiciona Cobalto a la ración o a la mezcla mineral: 150 gm de sulfato de cobalto/1 00 K de sal para ovejas, para Bovinos 2 g/ tonelada de alimento. También se acostumbra dar a ingerir balas de cobalto que se depositan en el rumen. Requerimientos y contenido de Co en los alimentos A excepción de los pastos y forrajes de las regiones donde hay deficiencias de Co, casi todos los alimentos contienen suficientes cantidades de Co. 1.3.4.3.4. Yodo (I) En el organismo animal existe 0.00004% de Yodo, presente en un 50% en la glándula tiroides, que secreta la hormona Tiroxina, constituida por Yodo y encargada de regular la tasa metabólica. La tiroxina es un aminoácido yodado; el diyodo tiroxina presente en la proteína Tiroglobulina. La administración de Tiroxina y de proteínas yodadas estimula los procesos corporales metabólicos, la producción de huevos y leche. la Tiroxina está íntimamente relacionada con la reproducción de los animales. Síntomas de deficiencia El principal síntoma de deficiencia es el crecimiento exagerado de la Tiroides (Bocio) producido por incapacidad de la tiroides de suministrar la hormona, debido a la deficiencia de yodo para su producción. En la mayoría de las especies animales el Bocio se presenta en animales recién nacidos debido a deficiencia de yodo en la madre; las crías nacen con bocio, débiles o muertas especialmente los becerros, corderos y caprinos; en el cerdo hay caída del pelo y engrosamiento de la piel y en los potrillos se presenta mucha debilidad. Hay factores conocidos como Bociogénicos que inducen el bocio, y que están presentes en alimentos como el repollo, soya, etc. Hay regiones donde el suelo, el agua y los alimentos son deficientes en yodo y es indispensable suministrar vado a los animales. Requerimientos de Yodo No hay cifras exactas sobre los requerimientos mínimos de yodo para las distintas especies, pero los niveles necesarios para prevenir el Bocio si son conocidos. En zonas de deficiencia de yodo se recomienda suministrar yodo permanentemente, utilizando las cantidades mínimas recomendadas, ya que el exceso es perjudicial y puede 35 generar bocio en las aves y equinos. El yodo se absorbe como Yoduro y es muy poco excretado en las heces, pero la principal vía de eliminación es por la orina. El yodo se suministra en la alimentación como sal yodada Utilizando el Yoduro de Sodio o de Potasio en la cantidad de 0.0076% en la sal. Durante el almacenamiento prolongado el yodo se pierde, por tanto la sal yodada puede ser estabilizada por las proteínas y ácidos grasos insaturados presentes en los alimentos concentrados. Tiroproteínas: Las proteínas como la caseína tratadas con yodo forman compuestos llamados Tiroproteínas que al ser suministrados en la dieta incrementan la tasa metabólica y el consumo de energía siendo necesario suministrar alimento adicional para corresponder al aumento de la producción de leche o huevos. Estos productos tienen la desventaja de producir el bloqueo de la glándula Tiroides; después de cierto tiempo de administración el efecto de la droga disminuye y al suspenderlo demora algún tiempo en reestablecerse la función normal de la glándula tiroides y la producción normal de la hormona tiroxina, lo cual afecta el metabolismo, la reproducción y el desempeño de los animales.”27 1.3.4.3.5. Manganeso (Mn) “El sitio principal de depósito del Manganeso es el hígado y es excretado principalmente en la bilis. Funciones El manganeso es esencial para la reproducción animal: madurez sexual, ovulación y espermatogénesis, es activador de varias enzimas relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos, grasas y proteínas. Signos de deficiencia Casi la mayoría de los signos de deficiencia están relacionados con la reproducción, reducción en la tasa de crecimiento retraso en la madurez sexual, degeneración del epitelio germinal del ovario y testículo, ovulación irregular, reabsorción fetal y nacimiento de animales muy débiles, deficiente formación de la clara del huevo; también hay intolerancia a la glucosa, coagulación defectuosa de la sangre, deformaciones del esqueleto en cerdos, bovinos, pollos y conejos con ataxia locomotriz, presentación de Perosis o "Tendón desprendido" de los pollos asociados con la deficiencia de Colina, encorvamiento de las extremidades anteriores de los conejos, presentación de piernas encorvadas en los cerdos. Requisitos Existe un antagonismo entre el Hierro y el Manganeso ya que el exceso de Mn puede 27 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 36 deprimir la síntesis de hemoglobina en los lechones.”28 1.3.4.3.6. Zinc (Zn) El zinc se encuentra principalmente en la piel, pelo, lana y en pequeñas cantidades en la sangre, huesos, músculos y en el calostro de la leche. El zinc es antagonista con el Ca, el cual agrava los síntomas de deficiencia de Zinc. Funciones El zinc es componente de varios sistemas enzimáticos principalmente de la enzima respiratoria Anhidrasa carbónica muy importante para eliminar el dióxido de carbono, también es activador de la Fosfatasa alcalina y es importante para la queratinización y la calcificación. Signos de deficiencia Produce retraso del crecimiento en ovejas, cabras y caballos, rigidez de las articulaciones, alopecia, piel arrugada y escamosa en las orejas y cuello con signos de paraqueratosis, interfiriendo con el desarrollo del pelo. En los cerdos aparecen lesiones específicas en la piel, (Paraqueratosis), retardo del crecimiento y disminución de la eficiencia álimentaria. En pollos hay desarrollo lento, disminución de las plumas, engrosamiento y acortamiento de los huesos largos y queratosis, en aves hay disminución de la incubabilidad y anormalidades embrionarias. Requerimientos Los requerimientos en los cerdos son variables y dependen de los niveles de calcio y de proteína. El calcio Fítico disminuye la absorción en el intestino. En cerdos los requerimientos son de 50 mg/K de alimento pero se debe suministrar el doble en raciones ricas en maíz. 1.3.4.3.7. Selenio (Se) “Es un elemento esencial, no obstante ser tóxico cuando se ingiere en cantidad. Donde el Selenio es abundante en el suelo, los animales retardan el crecimiento, sufren trastornos reproductivos y se produce la enfermedad llamada del "Músculo blanco" en los corderos y becerros, en los pollos se produce la Diátesis exudativa hemorrágica, la cual se puede prevenir con administración de Vitamina E y Selenio. El selenio cataliza la remoción de las Peroxidasas por lo tanto tiene acción antioxidante al igual que la Vitamina E. Los síntomas de toxicidad observados en animales que pastorean en áreas deficientes son: pérdida del pelo en el cuello y cola (Caballos y Bovinos), también hay pérdida del pelo en porcinos y desprendimiento de las pezuñas y cojeras, pérdida del apetito, retardo en el crecimiento, trastornos reproductivos, nacimiento de animales débiles y pequeños, lo mismo sucede en ovejas y aves. Algunos alimentos ejercen protección contra la intoxicación del selenio como la 28 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 37 semilla de linaza, sales arsenicales orgánicas y los sulfatos.”29 33.8 Molibdeno (Mo), Flúor (F) y Cromo (Cr) Molibdeno. Es un elemento esencial en trazas y causa varias manifestaciones tóxicas en animales que pastorean en áreas ricas en este mineral El Molibdeno es esencial por ser constituyente de la enzima Metaloflavoproteína presente en el hígado, intestino y la leche, la cual es usada en el metabolismo de las Purinas. En los pollos y corderos es esencial para el crecimiento y en rumiantes para estimular los microorganismos del rumen. Los requerimientos de los animales parece son cubiertos por las raciones comunes. La Toxicidad del Mo afecta a los rumiantes, becerros y vacas lactantes, con síntomas de diarrea intensa, baja producción y pérdida de peso, emaciación, anemia y rigidez esquelética. Hay interrelación del Mo con el Cu, el exceso de Mo provoca aparición de síntomas característicos de deficiencia de cobre, problema que se soluciona con la adición de cobre en la ración. Los bovinos y ovinos son poco tolerantes a la intoxicación por Mo, pero los caballos y cerdos son más resistentes y los conejos y pollos un poco más. El fluor es parte integrante de la estructura de los huesos y dientes, la deficiencia produce daños acumulativos pero el consumo continuado de alimentos y agua contaminadas en exceso de flúor o con minerales fosfatados, ocasiona que este se vaya acumulando en los huesos y dientes produciendo pérdida del color y la lustrocidad y desgaste de los mismos; los huesos se engruesan y ablandan y pueden fracturarse o formarse sobre huesos (Exostosis). También el exceso de F interfiere con el crecimiento, la reproducción y la producción de leche. 1.3.4.4. Otros microelementos esenciales “Algunos microelementos como el Sílice, Estaño, Vanadio y Níquel se han reconocido como esenciales aunque existen pocas demostraciones. Silicio: Es esencial para la calcificación de los huesos en pollos en los cuales estimula su crecimiento. El exceso puede formar cálculos renales. Estaño: Actúa como catalizador de algunas metalo-enzimas. Vanadio: Las deficiencias de Vanadio afectan .el emplume y ganancia de peso de los pollos. El exceso inhibe la síntesis de colesterol. Níquel: La deficiencia en pollos produce trastornos del metabolismo hepático, aumento de los lípidos disminución de los fosfolípidos y degeneración de las células estructurales hepáticas. En los animales se presenta dermatitis, alteración en la pigmentación de las patas 29 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo 38 en pollos. También es activador de la Ureasa de los microorganismos del rumen. El plomo es un mineral que con frecuencia produce intoxicación en los animales, por consumo de alimentos y forrajes contaminados con productos que contienen plomo, siendo los bovinos, ovinos y equinos los más afectados. Existen interacciones entre el plomo y otros minerales, .El Ca reduce la toxicidad del plomo. El plomo está presente en pequeñas cantidades en todos los alimentos y parece que desempeña algunas funciones esenciales especialmente relacionadas con el crecimiento.”30 Nitratos Los nitratos producen problemas de intoxicación al ser transformados en nitritos por la microflora del rumen. El nitrito oxida el hierro ferroso de la hemoglobina y lo reduce a Hierro férrico formando metahemoglobina, sustancia incapaz de transportar el oxígeno. En estos casos la sangre se vuelve de coloración azulada y hay aceleración cardiaca y respiratoria hasta la muerte por anoxia. Los animales monogástricos son resistentes, no así los rumiantes. Los nitratos y nitritos generalmente se encuentran abundantes en los forrajes demasiado suculentos que crecen en suelos contaminados y altamente fertilizados con nitrógeno. 1.3.5. Vitaminas “Las vitaminas son compuestos requeridos en muy pequeñas cantidades para el crecimiento, mantenimiento, reproducción, lactancia y postura. Las vitaminas no forman tejidos, sólo son constituyentes de enzimas y hormonas, contribuyendo a los procesos vitales, tal es el caso de la vitamina D que interviene en la utilización del Ca y P en la formación de los huesos. Las vitaminas se clasifican empíricamente por su solubilidad en las grasas y el agua. Las vitaminas solubles en grasas se almacenan y acumulan en el hígado y en otras partes corporales donde no es posible almacenar las vitaminas solubles en agua; por eso éstas últimas deben estar presentes en la ración en cantidades adecuadas y en forma continua y por su carencia en la dieta del animal muy pronto se desarrollan signos de deficiencia. Hasta aquí se ha tratado la composición de los alimentos en cuanto a los nutrientes tradicionalmente reconocidos como tales: los Carbohidratos (Fibra y ELN), Proteínas, Grasas, Agua, Minerales y Vitaminas. Pero hacer un análisis alimenticio y clasificarlos en base a estos constituyentes no es práctico desde el punto de vista nutricional, porque en la realidad, los alimentos deben clasificarse por lo que sean capaces de efectuar en el animal.”31 30 31 Nutrición animal. Cedeño S. Guillermo Ibidem 39 40 FUENTES DOCUMENTALES Bondi Aron. Nutrición Animal. 1.997 Castaño O., M. El conejo doméstico. Manual Asist, Tec. 14, ICA, 1974 Laredo, M.A., A. Cuesta. Técnicas para evaluación de forrajes y análisis de minerales en tejido vegetal y animal. ICA. Tibaitata, 1985. Laredo C., M.A. Los minerales y el comportamiento productivo del ganado de carne. Carta Ganadera. 21, 3, 1986. Lascano, C., et al. Bancos de proteina como alternativa para suplementacion del ganado en pastoreo. Carta Ganadera. 21, 10, 1984. Maynard, L.A., Lossli, J.K. Nutricion animal. 2 Ed. McGraw-Hill. Mexico. 1989. Ministerio de Agricultura, Cuba. 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