UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Departamento de Producción Animal

1. ADITIVOS en la Alimentación de Rumiantes UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Departamento de Producción Animal Campus Maracay Dr. Álvaro Ojeda julio, 2014

2. Dinosaurios B Cretáceo A Paleoceno 65 54 38 26 7 2 0 Eoceno Oligoceno Mioceno Años antes del presente (x 106) Terciaria ? Plioceno Pleistoceno Bovinos Cervidos Perisodactilya Giráfidos Tragúlidos Tylopodos Gramíneas Antilocarpos Otras monocotiled Dicotiledóneas Cerdos e Hipos Hacia el rumiante moderno…

3. Utilización eficiente de proteína microbial ruminal Fuerte reciclaje de nitrógeno úrico (vía saliva y epitelio ruminal) Requerimientos metabólicos de AGV´s para Lipogénesis (acético y butírico) y Gluconeogénesis (propiónico) Dependencia de gluconeogénesis Herbívoro de fermentación pregástrica muy eficiente Sistema digestivo que optimiza uso de productos finales de la fermentación microbiana Síntesis microbiana de vitaminas suficientes para niveles medios de producción Perdidas energía dietaria en gases (8-10% EB) y calor de fermentación (15-20% EB) Perfil metabólico del rumiante… Fuente: Peña (1990)

4. Aditivo % Bicarbonato de sodio 75,4 Óxido de Magnesio 65,6 Levaduras 50,8 Minerales en base orgánica 47,5 Niacina 37,7 β-Caroteno 11,5 Colina 6,6 Muestra : 128 hatos con vacas lecheras en EUA Jordan (2007) Aditivos en piensos … Un aditivo alimentario o no nutritivo es toda sustancia que, sin constituir por sí misma un alimento ni poseer valor nutritivo, se agrega intencionadamente a los alimentos y bebidas en cantidades mínimas con fines: • Tecnológicos Conservantes, aglutinantes, secuestrantes, enzimas, etc. • Sensoriales Colorantes, aromatizantes, etc. • Zootécnicos Mejoradores de la flora intestinal, promotores de crecimiento no microbianos, etc. • Sanitarios Antibióticos. CEE (2003)

5. Promover desarrollo del rumen, modular pH ruminal y reducir acumulación de lactato • Reducir riesgo de desarrollo de enfermedades metabólicas, tales como diarrea en neonatos, y acidosis o timpanismo en animales adultos • Mejorar eficiencia de utilización de la energía en rumen al reducir metanogénesis y la relación acetato:propionato ,sin reducir síntesis de grasa láctea • Mejorar eficiencia de utilización del nitrógeno por: • Reducción de proteólisis, peptidólisis y deaminación de AA`s, lo que reduce perdida de NH3 al medio ambiente • Reducción de la actividad ruminal de protozoos que fagocitan bacterias deseables, y contribuyen a la proteólisis y deaminación, y sirven de hospederos para metanógenos • Incremento de la síntesis de proteinamicrobial y facilitan sincronismo de P:E • Incrementar degradabilidad de materia orgánica y fibra • Garantizar seguridad y salubridad • Ayudar al procesamiento, transporte y conservación del producto • Permitir la disponibilidad de alimentos fuera de temporada • Potenciar la aceptación del consumidor Por qué ?… Adesogan (2009)

6. Reguladores del pH … Bicarbonato de sodio (NaHCO3)es un polvo blanco cristalino derivado de la soda y que posee un pH de 8,4. Actúa como buffer de naturaleza no nutritiva, y su uso se recomienda fundamentalmente cuando: • Se suministran raciones con elevada participación de concentrados • Durante el cambio de raciones de baja a alta en energía, como ocurre en el postparto. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ácido Ácidos producidos en el abomaso Ácidos producidos en el rumen pH óptimo para la fermentación ruminal Neutro Saliva Bicarbonato Básico o Alcalino Gómez (2010)

7. pH ruminal y reguladores… OFERTA LIMITADA DE ALIMENTO CONCENTRADO OFERTA ABUNDANTE DE ALIMENTO CONCENTRADO 7,0 6,8 6,6 6,4 6,2 6,0 5,8 5,6 Como suplemento dos veces al día Como ración completa, con suministro ad libitum Como suplemento dos veces al día Como ración completa, con suministro ad libitum Control 1,3 % buffer 1,5 % buffer 1,9 % buffer pH ruminal pH ruminal pH ruminal • Apetito reducido • Pobre crecimiento microbial • Limitada digestión de celulosa Acidosis Ruminal • Apetito reducido • Pobre crecimiento microbial • Limitada digestión de celulosa Tiempo post ingesta (h) 0 2 4 6 8 10 Oferta de concentrado Oferta de concentrado Gómez (2010)

8. Mineral % Calcio 1,90 Fósforo 0,90 Potasio 0,25 Azufre 0,20 Sodio 0,15 Cloro 0,10 Magnesio 0,05 Microminerales 0,04 Microminerales Hierro (Fe), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Manganeso (Mn), Cobalto (Co), Iodo (l), Molibdeno (Mo), Selenio (Se) Sulfatos, carbonatos y óxidos Sulfato Cu vsProteinato Cu Minerales en base orgánica … Minerales en el cuerpo animal • Absorción pasiva vía canales iónicos o por gradiente de concentración. • Absorción activa por mecanismos de transporte iónico específico o no específico. • Diferencias en la tasa de disociación y solubilidad. Problemas de los “minerales inorgánicos” … • En su forma de sales (sulfatos o carbonatos) u óxidos mezclados con vitaminas alteran la estabilidad de A, D3, K, C y ácido fólico. • Interactúan con otros minerales (Exceso de Fe reduce absorción de Zn, Mn y Co) • Interactúan con otros componentes de la ración (ej. Ac. Fítico reduce absorción de Fe, Cu, Mn y Zn).

9. Los complejos orgánicos... • Complejo Metal-Aminoácido Sal soluble del metal mas un aminoácido (1:1), generando complejo de bajo peso molecular y de absorción directa. • Quelatos Sal soluble del metal mas varios aminoácidos (1:2 ó 1:3), generando complejo de peso molecular superior al anterior y de absorción directa si es soluble. • Proteinatos Sal soluble del metal con proteína parcialmente hidrolizada, generando complejo de elevado peso molecular y absorbidos previa digestión. • Complejo Polisacárido-Metal Reacción de sal soluble del metal con solución de polisacáridos.Son de alto peso molecular y absorbidos previa digestión. Jordan (2007)

10. Selenito Se-Orgánico P Neutrófilos fagoc. (%) 38,1 30,9 0,02 Retención de placenta (%) 10,8 8,6 0,04 Descarga cervical purul. (%) 17,1 9,3 0,03 Prod. láctea (kg/d) Total 36,4 37,1 NS 3% FCM 38,5 40,4 0,02 Grasa 1,3 1,4 0,02 P<0,01 Calostro Leche NS Silvestre et al. (2007) Selenometionina Se-orgánico Se - Mineral Selenito de sodio Guyot et al. (2006) S ( x10-3 g/ml) Días postparto Selenio “orgánico”… • Ingesta deficiente… • Retención de membranas fetales • Mastitis clínica • Reducida actividad de seleno enzimas (ej. Glutationperoxidasa) • Incremento en células somáticas en leche (células epiteliales y células inmunes) • Sistema inmune deprimido en postparto • Mortalidad de becerros Selenio orgánico… • Fuente como Selenometionina • Disponibilidad de metionina en sangre para síntesis de proteína láctea • Selenio en leche para la cría y humanos Vacas Holstein 40 lts/d 0,3 mg Se/kg MS Inseminación artificial (81 d)

11. Guyot et al. (2006) El Zinc “orgánico”… Biodisponibilidad (%)

12. Incorporación en jabones cálcicos 3% de Nicotinamida para enriquecer jabones Protección con lípidos Cloruro de colina Uso de antioxidantes Vitamina A Uso de secuestrantes EDTA en matriz de gelatina (Vit. A y D) Alternativas de protección … (Torre y Caja, 2006) Vitaminas protegidas… • Características del producto Presentación y estado físico, tamaño de partícula, solubilidad, etc. • Condiciones de distribución Nivel de alimentación, número de comidas al día, incorporación al concentrado, raciones completas mezcladas, granulación, etc. • Asociadas al animal Edad, estado fisiológico, estado sanitario, etc. Impacto del medio ruminal sobre disponibilidad depende de… Factores que afectan su estabilidad … De tipo físico Temperatura, humedad, luz, presión y fuerza de fricción; entre otros. De tipo químico pH, reducción-oxidación y presencia de microminerales; entre otros. En general • B6 y Biotina son muy estables en el rumen • Tiamina (B1) presenta degradabilidad intermedia • Las restantes vitaminas hidrosolubles (B2, Niacina, Ác. pantoténico, Ác. fólico, B12 y C) se degradan casi en su totalidad en el rumen.

13. Probióticos… Cultivos simples o mezclados de microorganismos vivos que, aplicados a los animales o al hombre, benefician al hospedador mejorando las propiedades de la microflora intestinal. Los de uso más tradicional son levaduras (Saccharomyces cerevisae), hongos (Asperrgillus oryzae) y bacterias productoras de ácido láctico (Lactobacillus,Streptococcus y Bifidobacterium). Se emplean a los fines de: • Estimular flora microbial deseable • Estabilizar pH ruminal • Modificar el patrón de fermentación ruminal y los productos finales • Mejorar la digestibilidad de la ración • Incrementar el flujo de nutrientes • Reducir el stress y aumentar la respuesta inmune Mecanismos de acción: • Competencia por los receptores de adhesión y colonización del tracto • Competencia por determinados nutrientes • Producción de sustancias antimicrobianas • Estimulación de la inmunidad del hospedador. Caja et al. (2003)

14. Levaduras… Saccharomyces cerevisae Cepas vivas (108 – 1010) o sus productos (vitaminas, aminoácidos ó pared celular) En rumen: • Producción de ácidos grasos volátiles (no significativa). • Reducción de la producción de metano • Disminución de la concentración de amoniaco • Favorecen la estabilidad del pH. En microflora: • Aumento de la actividad de la flora celulolítica • Incremento de la flora anaerobia total • Favorecen la flora que deriva lactato a propiónico. Saccharomyces cerevisiae

15. Peptona glucosa Jugo de uva Remoción de Ocratoxina (%) Maíz en grano Cepa de Aspergillus flavus 8 ppb AFB1 AFB1:SA…. 1:75.000 Cepas de Levadura Bejaoui et al. (2004) Saavedra y Ojeda (2010) Levaduras… Como material absorbente: Presencia de macromoléculas específicas en la pared celular de las levaduras, tales como mananoproteínas y ß y D-glucanos. Señaladas como efectivas contra aflatoxina, zearalenona y ocratoxina A. Micotoxinas se asocian a: • Reducción del consumo • Disminución de la absorción de nutrientes • Hemorragia y necrosis en tracto digestivo • Gangrenado en extremidades • Desórdenes reproductivos, muerte embrional y aborto • Alteraciones nerviosas (temblores e incoordinación) • Supresión del sistema inmune • Muerte Whitlow y Hagler (2004) Mecanismo: Actividad de puentes de hidrógeno y uniones de van der Waals, básicamente entre ß y D-glucanos y micotoxinas. Mananos y quitina parecen menos eficientes en el “secuestro” .

16. Otros hongos… Se emplean esporas y micelios inactivados del hongo Aspergillus oryzae, desarrollados sobre una base de afrecho de trigo Mecanismo de acción: • Mejora en la degradabilidad de la pared celular a partir de enzimas (celulasas, xylanasas y estearasas) presentes en el sustrato • Incremento en la población de bacterias ruminales totales, particularmente las celulolíticas • Mejora la palatabilidad de la ración • Efectos variables sobre metanogénesis, deaminación y flujo de N-microbial al tracto posterior

17. Monensina 0 150 300 450 (mg/d) Producción leche (kg/d) 35,3 +1,41 +1,18 +1,89 Contenido graso (%) 4,7b -0,09b -1,89ab -4,09a Contenido proteico (%) 3,3 -0,01 +0,13 -0,41 Producción grasa (g/día) 1597ab +45b -25ab -81a Producción proteína (g/día) 1137 +41 +40 +43 Ingestión (kg) 25,6 +0,01 -0,24 -0,53 Eficiencia Energía Neta (%) 87b +5a +3ab +3ab Ionóforos… Se trata de un grupo de antibióticos (capaces de modificar de forma selectiva la flora ruminal mejorando la eficiencia digestiva. Destacan entre estos Rumensin™ (Monensina sódica), Bovatec™ (Lasalocid de sodio), Salinomicina y Cattlyst™ (Laidlomicina propionato de postasio). Aunque de uso prohibido en Europa, se emplean para prevenir coccidiosis, mejorar eficiencia de uso de alimentos y respuesta animal. Mecanismo de acción: • Alteración del metabolismo energético asociado a la membrana celular. • Mayor sensibilidad de Gram (+) por menor complejidad de su membrana. • Gram (+)= digestión de CHO, síntesis de lactato, acetato, hidrógeno y producción de metano. Efectos: • Aumento de producción de propionato. • Reducción in vivo e in vitro de la producción de metano. • Aumento de la digestibilidad de materia orgánica y almidón. • Reducción de producción de proteína microbiana. • Aumento de retención de nitrógeno. • Reducción de la movilización de grasa corporal. Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)

18. Tratamiento Control Monensina Levadura Mon+Lev GDP (kg/d) 1,28 1,32 1,37 1,36 Consumo MS (kg/d) 10,6 9,5 10,8 10,2 Conversión 8,3 7,2 7,9 7,5 Fermentación ruminal Total AG V (mM) 95,0 94,5 97,7 95,6 Proporción molar (mol/100 mol) Acetato 55,5 53,0 58,3 51,4 Propionato 31,5 35,3 27,2 35,1 Butirato 10,1 9,0 10,7 9,5 Acetato:propionato 1,9 1,6 2,3 1,6 ALMIDÓN FIBRA Levadura (+) Monensina (-) GLUCOSA Monensina (-) Monensina (-) Levadura (+) Acetato/Hidrógeno Lactato Succinato Levadura (+) Fuente: McLeod et al. (1990) Metano Disfunción Ruminal Propionato Glucosa Tisular Ionóforos y Levaduras… Fuente: Dawson (2005) y Acedo-Rico (2006)

19. Producción de leche Variable Tratamiento EE Prob. -enz +enz Prod. Láctea Total (kg/d) 26,6 28,2 0,86 NS FCM (kg/d) 27,9 29,6 0,91 NS Grasa (%) 3,61 3,58 0,12 NS Condición corporal 2,93 2,88 0,05 NS Producción in vitro de gases (mL/g MS) Tratamientos Tiempo (h) 9 12 16 24 Dosis PB FND FAD Hemicelulosa LAD 0 8,0 50,0 30,0 20,1 4,9 1 8,3 46,3 28,6 17,7 4,3 10 X 8,3 47,4 29,7 17,7 3,3 100 X 8,1 42,9 27,7 15,3 3,7 Prob. NS * * * * Ensilado de maíz tratado con diferentes niveles de un comlpejo enzimático Acedo-Rico (2006) Control 2,1 4,2 6,5 15,5 Enzima CEC 0,04 3,8* 7,2* 10,7* 19,4* Pinos-Rodríguezet al. (2005) CEC 0,08 2,5 5,6 9,3* 19,9* Prob <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 * Medias con superíndice indican diferencias significativas (*P<0,01) con respecto al testigo Lorenzo y Ojeda (2014) Enzimas… • De uso extendido en no rumiantes e incipiente en rumiantes • Básicamente fibrolíticas , proteasas y fitasas • Adicionadas directamente o dentro de otros aditivos Acedo-Rico (2006) Bacterias Lactobacillus acidophilus (PB), L. Plantarum (PB), Bacillus subtilis (PB) y Streptococcus faecium. Levaduras Saccharomyces cerevisiae (PB). Hongos Aspergillus oryzae (PB), Trichoderma reesei, Humicola insolens y Thermomyces amiginosus. Fuentes de enzimas

20. 1 x 1010-11 bacterias/mL en 28 especies 1 x 105-6 protozoarios/mL ciliados o flagelados 8% biomasa microbiana son hongos ruminales RUP PROTEÍNA DIETARIA AGV´s Modificado de Cuellar y Cruz (2001) Nitrógeno de lenta liberación … • Más económica que fuentes de proteína preformada • Uso limitado por su rápida ruptura y conversión a amonio • Requerimiento de cantidad y sincronía entre su tasa de hidrólisis y CHO´s rápidamente fermentables • Uso de fuentes de urea de liberación controlada

21. 69 g N/animal/d Nitrógeno de lenta liberación … 4 vacas mestizas (Bos indicus*Bos taurus ) Dieta basal: Heno de mala calidad (4,8% PC; 78,4% FND) Suplemento: • Melaza de caña (3,8% PC; 10,1% cenizas) ….. 1kg g/anim/d • Mezcla mineral (50 g/anim/d) • Urea (46% N) ….... 150 g • Optigen (41%) … 168,2g Reyes, Rodríguez y Ojeda (2012)

22. Tratamientos Composición (%) Control NNP Maíz 70,5 70,5 Hna. de girasol 26,0 Hna. de trigo 2,0 26,7 N-LL 1,4 Mezcla Min-Vit 1,5 1,5 Respuesta animal Peso (kg/animal/d) 1,16 1,17 Conversión 7,64 7,59 N-LL: Nitrógeno de lenta liberación Fuente: Mascardi (2007) N-LL Sin Con Cambio (%) Producción Láctea (kg/d) 31,3 33,1 +5,8 Consumo N (g/d) 592 594 +0,4 N -Microbial (g/d) 220 232 +5,5 N - Leche (g/d) 421 413 -2,0 N Fecal (g/d) 235 241 +2,6 N Urinario (g/d) 186 173 -7,0 N-LL: Nitrógeno de lenta liberación Fuente: Chalupa y Sniffen (2006) Tratamientos Sin N-LL Con N-LL Silaje de maíz 37,2 37,8 Alfalfa (heno + henolaje) 29 29 Harina de soya (48%) 4,4 4,3 Otros subproductos 27,8 27,3 Sebo 0,38 0,38 Grasa "by pass" 0,48 0,48 Urea 0,1 0,05 N-LL 0,03 Levaduras 0,03 0,03 Producción láctea (kg/d) 31,7 33,9 Costo aliment (BsF/d) 15,9 15,9 Beneficio (BsF/vaca/d) 1,3 Carbonato de calcio 0,29 0,29 Mezcla mineral 0,31 0,31 Fuente: Tikofsky y Harrison (2006) Nitrógeno de lenta liberación … Producción de carne Producción de Leche • Incrementa densidad de la ración • Inclusión de alimentos para salud animal • Aumenta producción láctea • Mayor eficiencia de síntessis de proteína ruminal

23. Conclusiones… • Existe una amplia gama de opciones tecnológicas en el área de aditivos para la alimentación de rumiantes de interés zootécnico. • La incorporación racional de aditivos en la ración de rumiantes es una alternativa para incrementar la eficiencia biológica del sistema y reducir el impacto ambiental. • La investigación en el área ha sentado las bases de uso, pero se requiere desarrollar estudios en sistemas de producción local y regional.

24. ADITIVOS en la Alimentación de Rumiantes UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Departamento de Producción Animal Campus Maracay Dr. Álvaro Ojeda julio, 2014