Tendencias actuales y futuras de nutrición en rumiantes

La nutrición como disciplina aplicada siempre camina de la mano de la nutrición como disciplina teórica; y a medida que se descubren nuevos conceptos, se evalúan en cuanto a su aplicabilidad; los que son útiles permanecen y el resto se rechazan.

En síntesis, la nutrición trata de:

• La identificación de componentes en la dieta necesarios para la vida, la salud, y el rendimiento productivo del animal, juntamente con la definición de las necesidades de cada tipo y categoría animal para esos nutrientes
• La cuantificación y valoración de los alimentos en cuanto a su capacidad de proveer esas necesidades.

Momentos históricos claves en la nutrición

• Desde 400 A.C., Hipócrates había recomendado, “que tu alimento sea tu medicina y tu medicina sea tu alimento“.
• 000 años más tarde, Leonardo da Vinci comparó el proceso de metabolismo en el cuerpo con una vela encendida que se consume a lo largo del tiempo
• 200 años después, Antoine Lavoisier describió la combinación de alimento con oxígeno en el cuerpo, con la producción de calor y agua en 1770.
• En el siglo XIX, ya los avances en la química permitieron el descubrimiento de los principales elementos de los alimentos y de todos los cuerpos vivos: carbono, nitrógeno, hidrógeno, y oxígeno.
• En 1840, Justus Liebig pudo describir la composición química de los carbohidratos, grasas, y proteínas.

Además de los macrocomponentes, se descubre la existencia y la necesidad de micronutrientes.

• En 1747 el Dr. James Lind descubre que los limones protegen a los marineros del escorbuto, pero hicieron falta más de 150 años para que en 1897 Christiaan Eijkman observase una enfermedad en Java llamada Beriberi, la cual producía problemas cardiacos y parálisis.
• Cuando las gallinas se alimentaban con arroz blanco, desarrollaban los síntomas de Beriberi, pero cuando se les daba arroz integral esto no ocurría. Hoy sabemos que los limones aportan la vitamina C, en cuanto que el salvado del arroz integral contiene vitamina B1, también conocida como tiamina.
• Ya en 1912, E. V. McCollum del USDA en la Universidad de Wisconsin, descubre la primera vitamina liposoluble, Vitamina A.
• En el mismo año, el Dr. Casmir Funk inventa el término “vitaminas” como factores vitales en la dieta, que pueden prevenir el escorbuto, el beriberi, y la pelagra (una enfermedad producida por la deficiencia de niacina, vitamina B₃).
• La palabra vitamina se deriva de las palabras vital y amino, porque las vitaminas son necesarias para la vida y originalmente se creía que eran componentes amínicos derivados del amonio.
• En la década de 1930, William Rose descubre los aminoácidos esenciales, y en la siguiente década se descubren las vitaminas hidrosolubles B y C.
• En estos años, también se descubren las principales rutas metabólicas, por ejemplo, el ciclo de Krebs, además de factores reguladores tales como la insulina y el glucagón.

Más adelante, discutiremos algunas de las tecnologías que hoy ofrecen oportunidades para mejorar nuestro manejo nutricional. Antes, es necesario recordar que, aunque nuestro conocimiento de la identificación, análisis, y necesidades nutricionales era limitada e imprecisa, siempre hubo la necesidad de definir el valor nutricional de los alimentos, y de hacer recomendaciones para alimentar a los animales de diversas categorías.

Valor nutricional de los alimentos

El primer sistema de que se tiene información fue el de Albert Thaer (1752 – 1828), quien define el valor nutricional de los piensos en relación a una muestra de heno estándar.

Ya en 1864, Henneberg & Stohmann desarrollan el sistema Weende de análisis de alimentos, con los componentes de fibra bruta, proteína bruta, extracto libre de nitrógeno, y extracto etéreo.

En ese mismo año, Wolff define a los “nutrientes digestibles”, el precursor del sistema de:

en el “Manual of Cattle Feeding”, publicado por Armsby en 1880. El sistema NDT se perpetua en el libro “Feeds and Feeding” de Henry en 1898, y se sigue utilizando en la actualidad.

En 1905, Kellner define a los equivalentes de almidón, el cual es precursor de los sistemas de energía neta de Escandinavia y Francia de hoy.

Blaxter, en 1962, introduce las necesidades de energía por el método factorial, es decir, separándolas en diversas funciones tales como el mantenimiento, la actividad física, la lactancia, el crecimiento, etc.

El concepto de necesidades factoriales empieza con la primera publicación de “Recommended Nutrient Allowances for Beef Cattle” por el Consejo Nacional de Investigación (NRC) de los Estados Unidos en 1945, el cual utilizaré para expresar las necesidades de proteína. Esa publicación ha sido revisada 8 veces, en 1950, 1958, 1963, 1970, 1976, 1984, 1996 (y 2000), y 2016.

En cada edición, se revisa la literatura científica sobre nutrición del ganado de carne para todas las fases de la vida y diversos sistemas de producción, y se introducen nuevos conceptos, datos, y ecuaciones.

En 1970, se incluyen las necesidades nutricionales de los microorganismos en el rumen, y en 1984 se introduce el Sistema California de Energía Neta publicado por Bill Garrett y Glen Lofgreen en 1968. Este año celebramos el cincuentenario de ese sistema, el cual sigue siendo utilizado en el mundo entero.

En la sexta revisión de 1984, hay cambios importantes en los cálculos de las necesidades energéticas y de proteína degradable en el rumen y proteína bypass.

Ya en 1996 y 2000 (la séptima revisión), se incluyen modelos nutricionales más complejos y mecanísticos.

La octava revisión (2016) de “Nutrient Requirements of Beef Cattle” agrega 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

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También se actualizan los capítulos de la 7^a revisión, 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 Energía Metabolizable asociados con el uso de ionóforos

La tendencia en todos estos sistemas de formulación, en las cuales se incluye el “Nutrient Requirements of Beef Cattle”, es de expresar las necesidades de proteína del animal, y la valoración de los alimentos, basado en la cantidad de aminoácidos disponible en el intestino delgado, la llamada Proteína Metabolizable (PM). Este concepto tiene gran validad teórica, pues obviamente para eso sirve la proteína en la dieta.

Resumen esquemático de la utilización del nitrógeno por vacas lecheras y otros rumiantes. Fuente : Satter & Roffler, 1975

ESTIMACIÓN de PROTEÍNA METABOLIZABLE

Sin embargo, hay que considerar si ese concepto teórico realmente tiene aplicabilidad en la práctica. Para estimar el valor de PM de cualquier dieta, se suman las cantidades de proteína digestible que llegan al intestino procedente de fuentes endógenas y exógenas.

• Proteína digestible endógena . Incluye la proteína microbiana producida en el rumen
• Proteína digestible exógena representa la proteína de la dieta que sobrepasa el rumen.

La estimación de esas cantidades depende del conocimiento de la eficiencia de la síntesis de proteína microbiana, que a su vez dependen del aporte de carbohidratos fermentables, de los componentes lipídicos de la dieta, y de las tasas de fermentación y de pasaje en el rumen, entre otros.

Fuente : Alimentos y Alimentación 2015 . Departamento de Producción Animal, FCV, UNCPBA

Esos factores son prácticamente imposibles de cuantificar bajo las mejores condiciones experimentales, con animales fistulados y canulados, sin hablar de las condiciones en las que se encuentran los animales en la práctica (la extrapolación de las condiciones experimentales al campo no es tan sencillo).

Nuevos nutrientes , los componentes bio-activos

Así, vemos que actualmente el concepto de lo que es un nutriente se ha expandido, para incluir componentes bio-activos. En esa categoría podemos incluir:

• los palatabilizantes, que actúan para aumentar el consumo, y por lo tanto, el rendimiento productivo de los animales.
• los aceites esenciales, los cuales actúan para modificar la función de los microorganismos en el rumen.

Fuente: Khiaosa-ard et al. (2013) J. Anim. Sci. 2013.91:1819–1830

• los pre- y probióticos, los cuales pueden actuar para modificar la flora microbiana tanto en el rumen cuanto en el intestino, en ese caso interactuando también con el sistema inmune del animal.

• y los taninos, que pueden cambiar la disponibilidad de las proteínas y modificar la microbiota ruminal.

Fuente: Huang et al. (2017) Animal Nutrition xxx :1-14

• Los taninos aumentan el pH en el rumen y reducen la concentración de amonio

Fuente: Jayanegara et al. (2012) J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 96:365–375

Esta exposición quiere mostrar cómo estos nuevos componentes bio-activos son ya de plena consideración por la comunidad científica pero debido a que los efectos de estos compuestos son complejos y variables, aún falta mucha investigación para conocer mejor sus mecanismos de acción y predecir su eficacia con un grado de fiabilidad razonable.

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