Mejoras actuales y tendencias en la nutrición de rumiantes Roberto D. Sainz Profesor en el departamento de Ciencias Animales University of California, Davis
Ponencia patrocinada por:
Roberto D. Sainz Profesor en el departamento de Ciencias Animales University of California, Davis
Ph. D. por la Universidad de California, Davis (Major: Nutri<on; minors: Physiological Chemistry and Systems Analysis) en 1986. Desde 2007 hasta la actualidad es Profesor en el Departamento de Ciencias Animales, de la Universidad de California , Davis. Posee más de 200 arMculos referenciados en revistas, capítulos de libros y ha realizados numerosas presentaciones en conferencias.
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Secuencia • Nutrición (tradicional) • Obje<vos • Historia • Estado actual
• Mejoras (?) • Nuevos obje<vos • Problemas • Nuevas estrategias
• Caminos futuros • Más integración de sistemas
Nutrición -‐ resumen • Química
Elementos principales, clases
• Nutrientes, requerimientos
Necesarios para la vida; suportan necesidades básicas
• Metabolismo
Transformaciones
• Respuestas • • • • •
Desempeño Eficiencia Calidade de productos Impacto ecológico Salud
Interacciones con otros sistemas
Una historia (Muy Breve) de la Nutrición • 400 B.C. Hipócrates, “Que tu alimento sea tu medicina y tu medicina sea tu alimento“ • 1500´s Leonardo da Vinci compara el proceso de metabolismo en el cuerpo a la candela de una vela • 1747 Dr. James Lind descubre que los limones protegen al los marineros del escorbuto • 1770 Antoine Lavoisier describe la combinación de alimento con el oxígeno en el cuerpo, con la producción de calor y agua • 1800´s descubiertas del los principales elementos de los alimentos: carbono, nitrógeno, hidrógeno, y oxígeno • 1840 Justus Liebig describe la composición química de los carbohidratos, grasas, y proteínas • 1897 Christiaan Eijkman observa una enfermedad en Java llamada Beriberi, la cual produce problemas cardiacos y parálisis, cuando las gallinas se alimentan con arroz blanco, pero no cuando se les da arroz integral (el salvado del arroz contiene vitamina B1, también conocida como tiamina). • 1912 E. V. McCollum del USDA en la Universidad de Wisconsin, trabaja con ratas para descubrir la primera vitamina liposoluble, Vitamina A. • 1912 Dr. Casmir Funk inventa el término “vitaminas” como factores vitales en las dieta, que pueden prevenir el escorbuto, el beriberi, y la pelagra (una enfermedad producida por la deficiencia de niacina, vitamina B3). • 1930´s William Rose descubre los aminoácidos esenciales • 1940´s se descubren las vitaminas hidrosolubles B y C • 1945 El Consejo Nacional de Ciencia (National Research Council) de los Estados Unidos publica la primera edición de “Recommended Nutrient Allowances for Beef Cattle” • 1960´s Bill Garrett y Glen Lofgreen desarrolan el Sistema California de Energía Neta • 1970´s hasta el presente mejor definición de las necesidades nutricionales, investigación sobre mecanismos de acción, desarrollo de modelos predictivos, mejor comprensión de componentes nutrigenómicos http://www.nutritionbreakthroughs.com/html/a_history_of_nutrition.html
“Recommended Nutrient Allowances for Beef Cattle” National Research Council (NRC) • 1945 – necesidades de proteína -‐ factoriales • 1950 -‐ primera revisión • 1958 -‐ segunda revisión • 1963 -‐ tercera revisión • 1970 -‐ cuarta revisión, se incluyen las necesidades nutricionales de los microorganismos en el rumen • 1976 -‐ quinta revisión • 1984 -‐ sexta revisión, cambios importantes en las necesidades energéticas y en los cálculos de proteína degradable en el rumen y de bypass • 1996/2000 – séptima revisión , se incluyen modelos nutricionales más complejos y mecanísticos • 2016 -‐ octava revisión Tedeschi et al., 2015
Nutrient Requirements of Beef Cattle – 8th edition • El comité actualizó la 7a edición revisando la literatura científica sobre nutrición del ganado de carne para todas las fases de la vida y diversos sistemas de producción • Se agregaron varias secciones nuevas, que incluyen:
Sistemas de producción de ganado vacuno Calidad de los alimentos y seguridad Anatomía y digestión de los rumiantes Carbohidratos Lípidos Modificadores de la digestión y del metabolismo Nutrición y el medio ambiente, con ecuaciones de predicción para la excreción de nutrientes y la producción de metano entérico • Utilización de subproductos, basada en datos de composición de laboratorios comerciales • • • • • • •
Nutrient Requirements of Beef Cattle – 8th edition • Se actualizaron los capítulos de la 7a edición, con un esfuerzo sustancial para proporcionar ecuaciones de predicción mejoradas para modelar el suministro de nutrientes y el metabolismo:
• Nuevas ecuaciones para predecir la síntesis de proteínas microbianas y la incorporación del nitrógeno reciclado en la proteína microbiana • Nueva información sobre el azufre en la producción de ganado vacuno • Recomendaciones para la provisión de vitamina E • Nuevas ecuaciones para predecir el consumo de alimento por el ganado de carne • Se incluye un porcentaje fijo de cambio de peso corporal por unidad de condición corporal (BCS) • Ajustes a los valores dietéticos de EM asociados con el uso de ionóforos
Metabolizable protein
http://articles.extension.org/pages/24980/maximizing-‐organic-‐milk-‐production-‐and-‐profitability-‐with-‐quality-‐forages
Fracciones del N en la dieta en rumiantes C
B (B = 100 – A – C)
Cual es la tasa de degradación de B ?
A
Alimentos y Alimentación 2015 Departamento de Producción Animal, FCV, UNCPBA
• Datos de 14 experimentos con 32 tratamientos, en 4 rebaños; cada punto representa de 80 a 450 vacas
16,8%
• Vacas multíparas, 14 a 150 días de lactancia, promedios de 46,0 kg/día leche, 27,4 kg/día de consumo de MS
1500
Milk True Protein (g/d)
1400
• Proteína metabolizable = DUP + DMP (alantoína)
1300 1200 1100 1000
900
y = -‐12.196x2 + 275.94x -‐ 218.28 R² = 0.01
800
PH Robinson, datos no publicados
700
600 9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
Predicted Diet MP (% of DM)
12,5
13,0
13,5
Nuevos caminos
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/0/02/Chasing_the_horizon.jpg
Nuevos problemas, nuevos objetivos • Prohibición del uso de implantes anabólicos • Eliminación del uso de an<bió<cos • Preocupación con el impacto ambiental
• U<lización de adi<vos biológicos • Extractos vegetales • Probió<cos
• Selección gené<ca (y edición de genes)
Aceites  esenciales Â
Aceites esenciales en plantas
Calsamiglia et al. (2007) J. Dairy Sci. 90:2580–2595
Cobellis et al. (2016) Sci. Total Env. 545–546:556–568
Efectos de lípidos en la producción de metano en rumiantes: revisión de la literatura
Mar<n et al. (2010) Animal 4:351–365
Efectos de monensina y aceites esenciales en la fermentación ruminal
Calsamiglia et al. (2007) J. Dairy Sci. 90:2580–2595
Producción de metano en vacas control y suplementadas con aceite de anacardo (CNSL)
Shinkai et al. (2012) J. Dairy Sci. 95 :5308–5316
Cambios (log2) en las poblaciones bacterianas en el rumen en vacas suplementadas con aceite de anacardo
Shinkai et al. (2012) J. Dairy Sci. 95 :5308–5316
Respuesta dosis-‐efecto de la suplementación con aceites esenciales en el numero de protozoarios en el rumen
○, beef cattle □, dairy cattle Δ, small ruminants)
Khiaosa-‐ard et al. (2013) J. Anim. Sci. 2013.91:1819–1830
Efectos de la suplementación con aceites esenciales en la fermentación en el rumen
Khiaosa-‐ard et al. (2013) J. Anim. Sci. 2013.91:1819–1830
Desempeño de vacas control y suplementadas con una mescla de aceites esenciales
Kung et al. (2008) J. Dairy Sci. 91:4793–4800
Taninos Â
Tanino hidrolizable
Huang et al. (2017) Animal Nutrition xxx :1-‐14
Tanino condensado
Mueller-‐Harvey (2006) J. Sci. Food Agric. 86:2010–2037
Los taninos aumentan el pH en el rumen
… y reducen la concentración de amonio
Digestibilidad de materia orgánica y proteína cruda vs. taninos condensados – meta-‐análisis
Jayanegaraa & Palupib (2010) Media Peternakan, Dec. 2010, 176-‐181
Efectos de los taninos en la producción de metano en relación a la materia orgánica digestible
In vitro
In vivo
Jayanegara et al. (2012) J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 96:365–375
Algas Â
Producción de gas in vitro de la semilla de algodón descorticada con y sin macroalga
Machado et al. (2014) PLoS ONE 9:e85289
Producción de metano in vitro de la semilla de algodón descorticada con y sin macroalga
Machado et al. (2014) PLoS ONE 9:e85289
Probióticos (y prebióticos)
Posibles mecanismos de acción de probióticos en rumiantes
McAllister et al. (2011) Can. J. Anim. Sci. (2011) 91:193 211
Simbióticos • Mesclas de adi<vos funcionales, que actúan sinérgicamente • Microorganismos probió<cos • Sustratos prebió<cos • Enzimas fibrolí<cas, amilolí<cas, proteolí<cas
• Ejemplo: Biofórmula (Brasil)
EXPERIMENTOS
10%
34%
Experimento 2 - Cachoeira 606
800
57%
600 400
Experimento 3 - Embrapa 2010 674
800
55%
600
260
247 247
Controle
302 400
200
200
0
0
Inicial
Final
117 117
Inicial
Final
Controle
META-‐ANALISIS: Promedios de CCS antes y durante la utilización de un producto simbiótico
Variable CCS (CS/ml)
Sin Simbiótico Con Simbiótico Reducción 654.963
386.473
41%
P 0,001
Reducción de la mastitis clínica antes y mientras el uso de BF Leite 25%
22%
20% 15% 10% 5%
3%
3%
0% mai/16
ago/16
fev/17
FERTILIDAD: Tasas de concepción en vacas Girolando con y sin BIOFÓRMULA LEITE (%) 84% 90%
Tasa de preñez
80% 70%
+34 % 50%
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Controle
Tratamento
META-‐ANALISIS: Intervalo de parición en los periodos de 12 meses antes y durante la utilización del simbiótico Biofórmula Leite
Variable Intervalo de parición (días)
Sin Biofórmula 446,3
Con Biofórmula
373,4
Reducción en días 73
P
0,002
1
2
3
4
Puntuación fecal con y sin el uso de simbiótico
0,45 Fecal Score (range from 0 to 1)
0,42 0,40
Control BF-MILK
0,41 0,39 0,37
0,35
0,35 0,34
0,34 0,31
0,30
0,30
0,33 0,32 0,29
0,25
0,20 1
2
3 Period
4
5
6
Marcondes et al. (2016) Trop. Anim. Health Prod. DOI 10.1007/s11250-‐016-‐1127-‐1
RESULTADOS DE CAMPO
ANTES (MAIO)
DESPUÉS (AGOSTO)
Nº ANIMALES
87
69
CON DIARREA
18
8
ÍNDICE (%)
20%
11%
MORTALIDAD
10%
7%
Crecimiento en novillos Angus x Hereford en engorda, suplementados con monensina o simbiótico
Peso corporal, kg
440
y = 1,6363x + 299,43 R² = 0,99826
410
y = 1,5794x + 301 R² = 0,99603
380
y = 1,5178x + 297,66 R² = 0,99833
350 320
CON
MON
PRO
290 0
14
28
42
56
70
84
Días en engorda
UC Davis, 2010
Efectos del simbiótico Biofórmula Corte em el desempeño de novillos em engorda (Fazenda Nova Esperança) Variable
Control
Peso inicial, kg
BF Corte 447
Desvío estándar
P
42,8
Peso final2, kg
576
589
42,7
0,02
Grosor de la grasa final3, mm
4,8
4,5
1,5
0,20
Ganancia de peso, kg/dia
1,483
1,535
0,322
0,01
Consumo, kg/dia
12,66
12,75
0,773
0,86
Ganancia : consumo
0,118
0,120
0,012
0,77
Filgueiras et al. (2012)
Genética
Desempeño de bovinos de carne de UC Davis en corral 1995
% 2015 cambio
GPD, kg/d
1.579
2.116
34%
IMS, kg/d
8.73
9.12
4%
Gan:Ing
0.181
0.232
28%
Sainz et al., 1995
Dykier et al., 2016
EM 3.20 Mcal/kg ENm 2.213 Mcal/kg ENg 1.525 Mcal/kg NDT 82.7 % PC 12.2 %
Desempeño de bovinos de carne de UC Davis en corral NRC 2000
1995
% 2015 cambio 1995
2015
GPD, kg/d
1.579
2.116
34%
1.521
1.596
IMS, kg/d
8.73
9.12
4%
9.38
9.07
Gan:Ing
0.181
0.232
28%
0.162
0.176
El incremento en la producción de leche in Holanda entre 1995 y 2013, y el aumento en el valor genético (EBV) desde 1995
hbps://wiki.groenkennisnet.nl/display/TAB/Chapter+13.2%3A+Gene<c+trend
Cambios en el sector lechero en California entre 1950 y 2010
Von Keyserlink et al., 2013
Canales de pollos Ross 308 (2001) y del grupo Control (1957) Ing:Gan
539 g 539 g
809 g 809 g
2672 g 2672 g
3946 g 3946 g
1117 g 1117 g
1430 g 1430 g
2.34
4806 g 4806 g
5521 g 5521 g
1.63
Havenstein et al., 2003a,b
Consumo alimentar residual
CAR = consumo observado – consumo esperado
CMS (kg/d) = β0 + β1 . (Peso promedio)0.75 + β2 . GDP + ε donde β0 = intercepto de la regresión (P > 0.05, igual a cero) β1 = coeficiente parcial de la regresión – peso promedio metabólico β2 = coeficiente parcial de la regresión – ganancia de peso ε = error residual of del consumo de cada animal
Source: Koch et al. (1963)
Consumo observado vs. predicho (kg MS/día)
RFI = -‐0.97
Desempeño y producción de metano en novillos de alta (L-‐RFI) y baja (H-‐RFI) eficiencia alimentaria
Hegarty et al., 2007
Cuanto más estudio la nutrición, más creo en la genética…
CONOCIMIENTO
“A la medida que cresce el área de nuestro conocimiento, así cresce el perímetro de nuestra ignorancia.” Neil DeGrasse Tyson
De la pastura...
Gràcies!
rdsainz@ucdavis.edu
…a la carn...
...és una cosa bella!