Requerimientos de proteína en los animales de producción

En los rumiantes, debe suministrarse suficiente nitrógeno y proteína degradable en rumen para maximizar la fermentación bacteriana, la digestibilidad energética y el consumo de alimento. (Más sobre este tema aquí)

Los peces tienen menores requerimientos energéticos y requieren mayor cantidad de proteínas en relación a la energía metabolizable (ME).

Para mamíferos no rumiantes y aves, los requerimientos de aminoácidos se expresan como digestibilidad ileal verdadera.

Suministro dietético  de proteína 

La metionina (o metionina + cistina) y la lisina son primeros o segundos limitantes. Los aportes de proteínas se pueden reducir seleccionando proteínas y suplementos de aminoácidos para acercarse al patrón de proteína ideal, evitando así la excreción en exceso de N al medioambiente.

Debe tenerse en cuenta que ciertos factores pueden alterar el contenido y/o la digestibilidad de las proteínas en un alimento. Por ejemplo, los tratamientos térmicos con exceso de tiempo o de temperatura.

• También la presencia de fibra dietética, ácido fítico o taninos en los alimentos proteicos reducen digestibilidad de los aminoácidos, aumentan la pérdida de N endógeno y el costo energético de síntesis de proteínas intestinales con la consiguiente reducción de la tasa de crecimiento. [registrados]

Los requerimientos de proteína de los animales se expresan en términos de cantidad de proteína y sus aminoácidos constituyentes por día. Sin embargo, este valor cambia continuamente a medida que el animal crece, por lo tanto es más práctico expresar los requisitos de proteínas en términos de la concentración de proteínas de la dieta, generalmente en g/kg de dieta según se ingiera.

Interrelación energía-proteína

Es importante que el aporte de proteínas en la dieta se sitúe en el contexto de la energía disponible suministrada. Si la energía es limitante, la proteína dietética se utilizará como fuente de energía, haciendo ineficiente y cara la alimentación de los animales.

La Figura 1a muestra la respuesta de los cerdos en crecimiento que recibieron dietas en las que se varió la cantidad de proteína, con un perfil constante de aminoácidos, manteniendo un suministro de energía constante mediante la sustitución del almidón por proteínas. Además, las dietas fueron administradas en tres niveles de alimentación que aumentaron tanto el suministro de proteínas como de energía en una proporción fija.

El aumento de proteínas desde niveles bajos y limitantes a energía constante aumentó la deposición de proteínas en la canal hasta que la energía limitó la respuesta.

Figura 1a. Relación entre el aumento de la ingesta de proteínas de composición constante de aminoácidos y deposición de proteínas en la canal de porcino entre 20 y 45 kg de peso vivo.

Los mismos alimentos se administraron en tres niveles fijos de alimentación, bajo, moderado y alto.

Fuente: Campbell et al., 1985

El aumento del nivel de proteínas también redujo la deposición de grasa en la canal, lo que indica menos energía neta, aunque se mantuvo la energía metabolizable (ME) constante (Figura 1b).

Figura 1b. Relación entre aumentar la ingesta de proteínas y la deposición de grasa en la canal de cerdos entre 20 y 45 kg de peso vivo.

Los alimentos se administraron en tres niveles fijos de alimentación, bajo, moderado y alto.

Fuente: Campbell et al., 1985

La baja deposición de proteínas con una ingesta proteica alta pero baja en energía indica que la energía fue el factor limitante y que el exceso de proteína se utilizó con menos eficiencia y proporcionó menos energía neta.

• Por lo tanto, es necesaria una proporción alta de energía: proteína para hacer un uso más eficiente de las proteínas de la dieta.

Aunque la energía bruta de las proteínas es mayor que la de los carbohidratos (23,6 kJ/g vs 17,4 kJ/g para almidón), cuando la proteína se utiliza como fuente de energía, el N debe excretarse como:

• Amoniaco (pescado)
• Urea (mamíferos)
• Ácido úrico (aves)

El valor de energía metabolizable (EM) de la proteína en la retención cero de N tiene en cuenta la pérdida de energía en las excretas, de modo que la EM de proteínas y carbohidratos son aproximadamente similares.

• El valor de EM para mamíferos y aves, sin embargo, no tiene en cuenta los costos energéticos de sintetizar urea o ácido úrico y el costo de excreción en el riñón.

La energía neta (EN) de la dieta representa la energía útil utilizada para el mantenimiento y la deposición neta de energía como tejido nuevo en el crecimiento o la producción de leche durante la lactancia, después de restar las pérdidas de calor del metabolismo.

Los animales jóvenes en crecimiento tienen mayor requerimientos de proteínas que los animales más viejos. A medida que el animal crece es necesaria más energía para el mantenimiento del animal y para soportar una proporción creciente de la deposición de grasa en el cuerpo.

La síntesis de proteínas en el cuerpo implica un gasto considerable de energía para crear los aminoácidos que se unirán entre sí. El costo energético de la síntesis de proteína, solo para mantener la proteína existente, se estima que representa del 15 al 33%  de la energía necesaria para el mantenimiento.

• Cuando se proporciona energía adicional, hay un aumento en la síntesis proteica y un disminución en la degradación y estos dos efectos se combinan para mejorar la retención de proteínas.

• Cuando se suministra proteína adicional a energía constante, hay un aumento tanto en la síntesis de proteínas como en la degradación de proteínas, lo que resulta en una menor incremento neto en la retención de proteínas.

Esto se ilustra en la figura 2. Los cambios surgen de la disminución del valor energético neto de las proteínas en comparación con carbohidratos y el aumento de energía requerido para aumentar la renovación proteica impulsado por una mayor ingesta de proteínas en la dieta, lo que resulta en una reducción de la energía disponible para la síntesis de tejido adiposo.

Figura 2. El efecto sobre la síntesis, degradación y retención neta de proteínas en los cerdos cuando se alimentan con una dieta basal suplementada con grasas o carbohidratos a un nivel constante de proteínas, o con proteínas suministradas a energía constante. 

Fuente: Reeds et al., 1981

Aminoácidos Esenciales

Los animales monogástricos no necesitan proteínas como tales, pero requieren de nueve a diez aminoácidos que el organismo no puede sintetizar, junto con una fuente de nitrógeno que se puede utilizar para la síntesis del resto aminoácidos y que son conocidos como aminoácidos esenciales.

Además, dos aminoácidos, cisteína y tirosina, se pueden sintetizar en el organismo, pero solo a partir de aminoácidos esenciales (metionina y fenilalanina respectivamente).

• En consecuencia, no son indispensables pero un aporte dietético evita la necesidad del aminoácido padre esencial. Estos se denominan semi-esenciales.

La arginina es un aminoácido esencial para aves y peces, pero en mamíferos se sintetiza como parte del ciclo de la urea. Sin embargo, en cerdos la cantidad disponible para la síntesis de proteínas puede ser inadecuada y un suministro dietético puede promover el crecimiento en animales jóvenes. (Leer también «¿Cuál es la importancia de la arginina en cerdos?»)

De manera similar, es posible que la glicina y la serina no se sinteticen en suficiente cantidades en determinadas situaciones, como en animales jóvenes y pollitos de crecimiento rápido y, por lo tanto, se denominan condicionalmente esenciales.

Debido a que la lisina es normalmente el primer aminoácido limitante en la mayoría de las dietas y, por lo tanto, los requisitos para la lisina fueron los más estudiados en ensayos empíricos, la lisina se utiliza como referencia los aminoácidos y todos los demás se expresan en relación a lisina.

Una primera aproximación a la proteína ideal es la composición de aminoácidos de todo el organismo, o de la proteína tisular obtenida durante el crecimiento. Esto hace el supuesto de que cada aminoácido esencial absorbido se utiliza con la misma eficacia para la síntesis proteica.

• Esto no es cierto ya que algunos aminoácidos, por ej.  cistina y treonina tiene grandes pérdidas en mucoproteínas intestinales.
• Además, el patrón ideal se modifica con el cambio en las proporciones de las diferentes proteínas que se sintetizan♦

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