Ricardo Nieto Ordaz
CULTIVO CELULAS de la Planta Contenido Celular 100% Digestible
PARED CELULAR DE LA PLANTA
Microfibra de Celulosa
MolĂŠculas de Glucosa
FND
Celulosa :
Hemicelulosa:
Cristalina Fuerte Resistente a la hidrolisis No contiene ramificaciones Contiene Únicamente moléculas de GLUCOSA ANHIDRA.
Estructura Amorfa al Azar Con poca fuerza Fácil de Hidrolizar Contiene diferentes monómeros de azucares: Glucosa, Xilosa, Manosa, Galactosa, Arabinosa Ramnosa. Contiene D-Pentosas Xilosa es el monómero siempre presente en mayor Cantidad Altamente Ramificada
FND = Celulosa, Hemicelulosa y Lignina. LIGNINA
MEMBRANA
HEMICELULOSA
CELULOSA
FAD = Celulosa y Lignina.
E N Z I M A S: Son Proteínas Globulares y actúan como catalíticos biológicos. ¿Como Trabajan? 1.- Aumentan la velocidad de las reacciones. 2.- Aumentan la proximidad de los reactantes.
CELULOSA
Modelo Tridimensional de la MolĂŠcula-Enlazadora-Carbohidrato (CBM) correspondiente a una Celobiohidrolasa.
Modelo de la enzima Celulasa, producida por T. fusca, Basada en la estructura PDB 1JS4
Representaci贸n tipo List贸n de la enzima Beta-1,4 Endoglucanasa, ejemplo de las hidrolasas glucosidasas.
Enzimas en la nutrici贸n de rumiantes FUENTES
TIPOS: v Celulasas
Hongos : Aspergilus spp. Trichoderma spp. Bacterias: Bacillus spp.
v Xylanasas v Amilasas v Pectinasas v Estereasas v Proteasas
Ruminococcus albus
Fibrobacter succinogenes Miron, J. et al., 2001
Modo de acci贸n de las enzimas en el rumen: Numero de Bacterias Pegado de las Bacterias a la fibra. Velocidad de paso
DIGESTION
Modo de acci贸n de las enzimas en el Intestino Delgado: Viscosidad DIGESTION Miron, J. et al., 2001
Los 3 tipos de reacciones catalizadas por las Celulasas son:
1.- Rompimiento de las interacciones no-covalentes, presentes en la estructura Cristalina de la celulosa ( por las Endoglucanasas). 2.- Hidrolisis de las fibras individuales de la celulosa, para romperlas en pequeĂąas cadenas de azucares (por las Exoglucanasas) 3.- Hidrolisis de los tetra y disacĂĄridos, en molĂŠculas simples de glucosa ( por las Beta-glucosidasas )
Simonsen, J. 2012
1.- Experimento In Vitro, con los forrajes y la enzima a 5 conc. 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 microL/g de Forraje en BS.
2.- Experimento In Situ, 6 vacas canuladas, en producci贸n; racion experimental sin enzima; Velocidad de degradaci贸n de las fibras Con 1.0 mL de enzima/Kg de MS de forraje.
Holtshausen, L. et al., 2011
Cuadro 1.- Ingredientes y Composición química dela Dieta Control (No enzima adicionada), utilizada para el estudio in situ y Lactancia.
INGREDIENTES
Cebada, Silo Alfalfa, Silo Alfalfa, Heno Cebada, grano rolado vapor Maiz, grano rolado vapor Pasta de Soya de Sobrepaso Maiz, molido Cebada, molida Pasta de Soya GSD con solubles Pasta de Canola Minerales Bicarbonato de Sodio Sal COMPOSICION QUIMICA Materia Seca (MS) Materia Orgánica, % MS Proteína Cruda, % MS FND, % MS FAD, % MS
Contenido, % de la MS 20.6 20.6 10.8 9.52 8.88 6.60 6.00 5.16 4.32 3.36 2.52 0.92 0.39 0.33
52 % Grano = 29.56 %
52.9+/-3.62 89.5+/-0.56 20.0+/-1.00 33.9+/-1.82 23.9+/-1.49
Holtshausen, L. et al., 2011
Cuadro 4.- Resultados de producci贸n para las vacas que recibieron la Dieta Control (NO Enzima), Enzima a nivel Bajo (0.5mL/Kg RI MS), o El nivel Alto de enzima (1.0 mL/Kg de RI MS). Variable Control Enzima B Enzima A EEM Ptrt Vacas, n 20 20 20 CMS, Kg/d 24.5 22.9 22.2 0.58 0.02 Leche prod., Kg/d 38.1 38.3 37.9 0.72 0.92 3.5% LCG., Kg/d 36.5 36.1 36.3 0.66 0.90 Grasa, % 3.29 3.19 3.26 0.057 0.44 Prote铆na, % 2.95 3.01 3.03 0.027 0.14 Lactosa, % 1.74 1.76 1.76 0.036 0.94 Eficiencia, Kg de leche / Kg de CMS 1.58 1.67 1.75 0.046 0.05 Eficiencia LCG, Kg de LCG/Kg de CMS 1.50 1.58 1.67 0.041 0.02 GDPP, Kg/d 0.42 0.45 0.46 0.08 0.95 Holtshausen, L. et al., 2011
Cuadro 5.- Valores en Sangre para las vacas en los distintos Tratamientos. Variable Control Enzima B Enzima A EEM Ptrt NĂşm. de Vacas 20 20 20 BHBA, mg/dL 14.8 14.5 13.7 0.30 0.03 AGNE, miEq/L 94.7 82.6 85.2 4.56 0.16 Insulina, IU/mL 6.44 7.41 8.45 0.462 0.01 Glucosa, mg/dL 56.8 58.0 58.2 0.88 0.48
Holtshausen, L. et al., 2011
Cuadro 1.- Ingredientes y Composición química de la Dieta Utilizada.
INGREDIENTES
Maiz, Silo Pasto-Leguminosa, Silo Maiz grano Alta Humedad Grano Cervecería Prensado Semilla Entera de Algodón Pasta de Soya, 44% proteína Minerales-Vitaminas COMPOSICION QUIMICA FND, % MS FAD, % MS Lignina AD, % MS ENl, Mcal/Kg PC, % MS Fosforo, % MS Fosforo fitato Calcio, % MS
Contenido, % de la MS 22.2 14.8 27.4 12.2 10.2 10.5 2.7
35.4+/-0.62 18.0+/-0.16 3.29+/-0.09 1.67 18.3+/-0.15 0.42+/-0.0 0.17+/-0.0 0.90+/-0.0 Knowlton, K.F., 2007
Cuadro 2.- Consumo, Producci贸n de Leche y Cambio de Peso Vivo en Vacas Holstein. Variable Control Enzima EEM Ptrt Vacas, n 12 12 CMS, Kg/d 25.9 25.1 0.70 0.46 Leche prod., Kg/d 37.8 38.8 1.52 0.63 Eficiencia, Kg de leche / Kg de CMS 1.48 1.64 0.08 0.19 3.5% LCG., Kg/d 40.2 42.5 1.76 0.36 Grasa, Kg/d 1.47 1.58 0.08 0.32 Prote铆na, Kg/d 1.12 1.15 0.05 0.69 Lactosa, Kg/d 1.83 1.89 0.07 0.56 NUL, mg/dL 23.5 22.3 0.48 0.08 Peso Corporal, Kg 595.8 601.3 14.2 0.78 Cambio en PC, Kg/31d -4.13 -14.2 4.67 0.12 Knowlton, K.F., 2007
Cuadro 3.- Digestibilidades de la Materia seca y fibra, en vacas Holstein alimentadas sin o con Celulasa-fitasa. Variable Control Enzima EEM Ptrt Heces MS, Kg/d 9.55 7.66 0.38 0.01 Digestibilidad MS., % 64.0 68.9 2.32 0.13 FAD Consumo, Kg/d 4.58 4.42 0.13 0.19 Heces FAD, Kg/d 2.98 2.40 0.11 0.01 FAD Digestibilidad, % 35.9 45.0 3.75 0.09 FND Consumo, Kg/d 8.78 8.49 0.24 0.19 Heces FND, Kg/d 5.20 4.20 0.20 0.01 FND Digestibilidad, % 41.8 49.8 3.34 0.01 Knowlton, K.F., 2007
Cuadro 4.- Consumo y Digestibilidad del Nitr贸geno y Fosforo en vacas Holstein alimentadas sin o con Celulasa-fitasa. Variable Control Enzima EEM Ptrt Nitr贸geno Consumo, g/d 740.2 703.4 37.5 0.50 Excreci贸n heces N, g/d 252.3 203.2 10.3 0.01 Digestib. Aparente N, % 66.5 70.8 2.19 0.15 Fosforo Consumo, g/d 108.9 105.3 2.92 0.19 Excreci贸n heces P, g/d 66.9 55.2 2.65 0.01 Digestib. Aparente P, % 39.6 46.1 4.01 0.29 Knowlton, K.F., 2007
Cuadro 1.- Ingredientes Utilizados en las Raciones. Almid贸n Menos INGREDIENTES, % MS Normal Almid贸n Maiz, Silo 33.3 33.3 Alfalfa, Silo 16.7 16.7 Maiz, molido 22.8 14.8 Cascarilla de Soya 3.6 12.7 Pasta de Soya, 48% prote铆na 9.8 8.7 Grano Seco de Cervecer铆a 11.0 11.0 Grasa de Sobre-paso 0.59 0.59 Minerales y Vitaminas 2.21 2.21
Gencoglu,H. et al.,2010
50.0 %
Cuadro 2.- Composición nutricional de las dietas (ajustadas x los sobrantes), y tamaño de partícula Nutriente (% MS) AN ARAR+ MS (% tal como se ofreció) 57.0+/-5.1 56.0+/-3.4 55.7+/-3.0 MO 91.9+/-3.0 91.9+/-3.0 92.0+/-3.0 PC 16.6+/-0.1 16.7+/-0.5 16.7+/-0.7 Extracto Etéreo 4.2+/-0.5 4.3+/-0.4 4.2+/-0.4 FND 30.6+/-1.3 36.6+/-1.6 36.6+/-2.1 NFC 42.7+/-1.7 37.2+/-1.2 37.6+/-0.8 Almidón 27.1+/-1.4 21.8+/-1.0 20.7+/-1.1 Azucares 3.9+/-0.8 3.2+/-0.3 3.9+/-0.3 Penn State separador part., % 19mm 7.6+/-2.1 6.8+/-1.5 7.4+/-1.8 8mm 30.4+/-5.1 30.0+/-3.6 30.3+/-5.4 1.18mm 41.3+/-1.9 42.1+/-1.9 42.1+/-2.3 Gencoglu,H. et al.,2010
Consumo de Materia Seca 29.1 Kg/d
26.7 Kg/d
25.9 Kg/d
Gencoglu,H. et al.,2010
Cuadro 4.- Efecto de los tratamientos sobre el Consumo de MS y Nutrientes AN- vs. AR- vs. Variable AN- AR- AR+ EEM AN- vs. AR-
CMS : Kg/d % Peso Corporal Consumo MO, Kg/d Consumo FND: Kg/d % Peso Corporal Consumo Almid贸n, Kg/d Consumo PC, Kg/d
26.7 29.1 25.9 3.88 4.16 3.69 24.7 26.9 24.0
AR+
AR+
0.7 0.1 0.6
0.02 0.05 0.02
NS NS NS
0.01 0.01 0.01
8.2 10.7 9.5 0.2 1.19 1.52 1.35 0.04 7.2 6.4 5.4 0.2
0.01 0.01 0.01
0.01 0.01 0.01
0.01 0.01 0.01
4.4
0.06
NS
0.01
4.7
4.2
0.1
Gencoglu,H. et al.,2010
Cuadro 5.- Efecto de los tratamientos sobre el Comportamiento Productivo: Variable AN- AR- AR+ EEM AN- vs. AR- AN- vs. AR+ AR- vs. AR+ Producci贸n : Leche, Kg/d 49.8 50.9 50.4 0.9 NS NS NS LCG 3.5%, Kg/d 46.2 49.1 48.2 0.8 0.02 0.10 NS LCSol, Kg/d 43.0 45.1 44.5 0.7 0.03 0.10 NS LCEner, Kg/d 46.4 48.7 48.1 0.7 0.04 0.10 NS Componentes Leche : Grasa : % 3.08 3.33 3.26 0.11 0.12 NS NS Kg/d 1.52 1.68 1.63 0.04 0.02 0.09 NS Prote铆na : % 3.07 2.99 3.06 0.03 0.06 NS 0.10 Kg/d 1.52 1.52 1.54 0.03 NS NS NS Lactosa : % 4.93 4.93 4.92 0.03 NS NS NS Kg/d 2.45 2.51 2.47 0.05 NS NS NS NUL, mg/dL 11.1 13.0 12.2 0.2 0.01 0.01 0.02
Gencoglu,H. et al.,2010
Cuadro 6.- Efecto de los tratamientos sobre el Peso Corporal, Cambio en el Peso Corporal, Conversión Alimenticia y Energía Estimada de la Dieta. Variable ANAR- AR+ EEM AN- AN- ARvs. AR-
Peso Corporal, Kg Cambio Peso Corporal, Kg/d Condición Corporal Conversión Alimenticia: Kg Leche / Kg CMS Kg LCG 3.5 % / Kg CMS Kg LCSol / Kg CMS Kg LCE / Kg CMS Energía estimada Dieta1 1
692 0.40 2.2
701 699 4 0.47 0.41 0.08 2.2 2.1 0.1
1.91 1.77 1.65 1.78 1.69
1.77 1.70 1.56 1.68 1.62
1.98 1.90 1.75 1.90 1.82
NS NS NS
vs. AR+
NS NS NS
vs. AR+
NS NS NS
0.05 0.06 NS 0.01 0.05 NS 0.10 0.02 0.04 NS 0.10 0.01 0.05 NS 0.10 0.01 0.05 NS 0.10 0.02
ENl (Mcal/Kg de MS), ajustada por el cambio en Peso Corporal
Gencoglu,H. et al.,2010
Cuadro 7.- Efecto de los tratamientos sobre la Digestibilidad de los Nutrientes y las concentraciones de Insulina. AN- vs. AR- vs. Variable AN- ARAR+ EEM AN- vs. AR-
Digestibilidad , % : MS MO PC FND Almid贸n Insulina en suero1 Antes de Alimentar 2 hr. post-aliment.
AR+
AR+
66.6 69.2 64.8 39.4 94.9
71.0 73.1 68.8 54.1 97.2
74.7 76.6 73.0 57.8 97.6
0.8 0.7 1.0 1.3 0.3
0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
0.01 0.01 0.01 0.05 NS
4.32 9.37
4.83 10.47
2.90 10.73
0.7 1.3
NS NS
NS NS
0.05 NS
1 microUI/mL
Gencoglu,H. et al.,2010
Resumen de Datos y Consumo Total de Maiz (calculado con los datos del articulo) Variable AN- AR- AR+ CMS, Kg/vaca/dia 26.7 29.1 25.9 ENl, Mcal/Kg 1.69 1.62 1.82 Consumo ENl, Mcal/dia 45.12 47.14 47.14 CNF, contenido % 42.7 37.2 37.6 Almidones, contenido % 27.1 21.8 20.7 Consumo grano Maíz a partir 4.2 4.6 4.1 Del silo de maíz, Kg/vaca/d Consumo grano Maíz a partir 6.1 4.3 3.8 Del concentrado, Kg/vaca/d Consumo TOTAL Maíz 10.3 8.9 8.0 Vaca / Dia LCS, Kg/ Vaca / Dia 43.0 45.1 44.5
$
Beauchemin et al, 2003
2.- Diferencias en características fisiológicas, bajo condiciones de estabulación y alimentadas con heno de pasto largo. Borrega
Cabra
Vaca
Peso Vivo, Kg
61
44
536
Consumo, g MS/PV0.75
52
75
111
Consumo MS, % PV
3 -4
4-6
2.5 – 3.5
Comiendo, min/día
281
293
350
Rumiando, min/día
542
473
563
Núm. Comidas/día
10.7
10
5.7
Duración ciclo rumia, s
65
30
54
Movimientos ruminales, núm./min.
.6 a .8
1 – 1.5
.3 - .4
Van Soest, P.J., 1994
4.- Diferencias en las Velocidades de Digesti贸n : Comparacion de las velocidades de paso de las fases de Particulas y Liquida Retencion en Peso Retencion en Tracto Completo Compartimiento de Fermentacion Especie Corporal, Kg. Particulas, h Liquido, h Particulas, h Liquido, h Vaquilla Grande 555 79 29 47 15 Vaquilla Chica 243 62 30 38 16 Oveja 30 70 38 35 19 Cabra 29 52 39 28 19 Van Soest, P.J., 1994
Esti茅rcol de vaca en producci贸n SIN enzimas :