Ultimos Avances de Aditivos Rumiantes
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Avances en aditivospara rumiantes:
probióticos, enzimas yácidos orgánicos
Gerardo CajaGrupo de Investigación en Rumiantes
Universitat Autonoma de Barcelona
Avances en Alimentación AnimalLaboratorio ‘Finca de Mouriscade’
Lalín (Pontevedra), 2 de octubre de 2006
Aditivos en Alimentación Animal: UE (1/4)Nuevo Reglamento CE 1831/2003 (publicadoDOCE 18/10/03)
En vigor a partir de 18/10/2004.Retirada de todos los antibióticos de usoalimentario.Autorización temporal (hasta 1/1/2006) deantibióticos con principio activo no usadoen humanos (avilamicina, flavofosfolipol,monensina, salinomicina).Informe de alternativas a coccidiostáticosantes 1/1/2008 (retirada progresiva a partir31/12/2012).
Aditivos en Alimentación Animal: UE (2/4)CE 1831/2003: Art. 5 ‘Requisitos autorización’EFSA (Autoridad Europea de SeguridadAlimentaria).Aptdo. #2: Los aditivos no deberán...
Tener efecto adverso en sanidad animal,salud humana y medio ambiente.Ser presentados de forma que induzca aerror al consumidor.Perjudicar al consumidor reduciendo lascaracterísticas distintivas de los productosanimales o inducirle a error.
Aditivos en Alimentación Animal: UE (3/4)CE 1831/2003: Art. 5 Requisitos autorizaciónAptdo. #3: Deberán cumplir al menos una delas siguientes características...- Influir positivamente en:
El piensoLos productos animalesColor de los pájaros y peces ornamentales.La producción, actividad y bienestar de losanimales, actuando en la flora intestinal o en ladigestibilidad
- Satisfacer:Las necesidades de los animales
- Tener:Efecto coccidiostático.
Aditivos en Alimentación Animal: UE (4/4)
TecnológicosOrganolépticosNutricionalesZootécnicos: ‘utilizados para influir en laproductividad de animales sanos o en el medioambiente’.
DigestivosEstabilizadores de la flora intestinalSustancias que influyen en medio ambienteOtros aditivos zootécnicos
Coccidiostáticos e histomonóstatos
CE 1831/2003 Categorías (Art. 6) y Gruposfuncionales (Anexo I):
‘Probióticos’:Concepto extendido y bien aceptado, eliminadopor el nuevo Reglamento.
Metchnikoff (1907) propone que el consumo delactobacilos vivos mejora la salud intestinal ybienestar del hospedador.Fuller (1989) introduce el concepto general de‘probiótico’Havenaar & Huis in’t Veld (1992)‘Cultivos, simples o mezclados, de micro-organismos vivos que benefician al hospedador,mejorando su microflora intestinal original’Van Eys & den Hertog (2003)Dosis suficiente o ‘efectiva’
9
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Efectos del pH sobre el ecosistema ruminal
Alcalosis graveLimite superior alcalino
Limite inferior ácido
Acidosis grave
Zonade
normalidad
Valorescomunes
Fosf
atos
Bic
arbo
nato
s
Sale
s AG
V
Saliva (8.3)
Zona deevoluciónirreversible
Zona deelevación natural(ayunas)
Acético (4.75)Propiónico (4.87)Butírico (4.81)
D-Láctico (3.86)L-Láctico (3.79)
Amoníaco (9.26)
Carbónico (6.25)
Fórmico (3.75)
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Efectos del pH sobre el ecosistema ruminal
Alcalosis graveLimite superior alcalino
Limite inferior ácido
Acidosis grave
Zonade
normalidad
Valorescomunes
Fosf
atos
Bic
arbo
nato
s
Sale
s AG
V
Saliva (8.3)
Zona deevoluciónirreversible
Zona deelevación natural(ayunas)
Acético (4.75)Propiónico (4.87)Butírico (4.81)
D-Láctico (3.86)L-Láctico (3.79)
Amoníaco (9.26)
Carbónico (6.25)
Fórmico (3.75)
Regulación natural
y
fácil control
Metabolismo de los Hidratos de Carbono (CHO)en el rumen y formación de los AGV
AlimentoCHO
-C6 -C6 -C6 --C5 -C5 -C5 -
-C6 -C6 -
-C6 -C6 -C6 -
C6
G-1P
Hidró
lisis G
Fermen
tación
G-6P F-6P
Gliceraldehido-3P
Piruvato (C3)
El Piruvato es clave en la formación de AGV en elrumen: 1 Hexosa (C6) = 2 Piruvato + 2 ATP
CH3-CO-COOH
Metabolismo de los Hidratos de Carbono (CHO)en el rumen y formación de los AGV
AlimentoCHO
-C6 -C6 -C6 --C5 -C5 -C5 -
-C6 -C6 -Hid
rólis
is
-C6 -C6 -C6 -
C6
G
Fermen
tación
G-1P
G-6P F-6P
Gliceraldehido-3P
Acetil-CoA
CO2
CH4
Formiato
Acetato
Piruvato (C3)
Piruvato =Acetato (C2) + CO2 + H2 + ATPCO2 + 4 H2 = CH4 + 2 H2O + ATP
Metabolismo de los Hidratos de Carbono (CHO)en el rumen y formación de los AGV
AlimentoCHO
-C6 -C6 -C6 --C5 -C5 -C5 -
-C6 -C6 -Hid
rólis
is
-C6 -C6 -C6 -
C6
G
Fermen
tación
G-1P
G-6P F-6P
Gliceraldehido-3P
Piruvato (C3)
Acetil-CoA
CO2
Malonil-CoA
Aceto-acetil-CoA
Butirato2 Piruvato =Butirato (C4) + 2 CO2 ++ 2 H2 + ATP
Metabolismo de los Hidratos de Carbono (CHO)en el rumen y formación de los AGV
AlimentoCHO
-C6 -C6 -C6 --C5 -C5 -C5 -
-C6 -C6 -Hid
rólis
is
C6
G
Fermen
tación
G-1P
G-6P F-6P
Gliceraldehido-3P
Piruvato (C3)CO2
Oxalacetato (C4)
Succinil-CoA PropionatoSuccinato (C3)
Fumarato (C4)
Malato (C4)
Piruvato = Propionato (C3) + ATP == Lactato (C3)
COOH-CHOH-CH2-COOH
COOH-CO-CH2-COOH
Lactato
Acrilil-CoA
Propionil-CoA
LDH
0102030405060708090
7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6
pH ruminal
AG
V (%
Mol
ar)
AcetatoPropionatoLactato
Efectos del pH sobre la orientación de lasfermentaciones ruminales (Kaufman et al., 1980)
Floracelulolítica
activa
Zona de normalidad
Acidosis
Floraamilolítica
activa
Lact
obac
ilos
0102030405060708090
7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6
pH ruminal
AG
V (%
Mol
ar)
AcetatoPropionatoLactato
Efectos del pH sobre la orientación de lasfermentaciones ruminales y la flora dominante
Selenomonas
Zona de normalidad
Lactobacilos
Megasfera
Metanógenas
Streptococos
Microorganismos usados en alimentaciónanimal como ‘probióticos’: 1/4Microorganismo Género EspeciesBacterias lácticas Lactobacillus L. Acidophillus(Gram +) L. caseiNo esporuladas L. GG
L. bulgaricusL. plantarum
Bifido- B. bifidumbacterium B. brevi
B. longumB. termophilusB. animalis
Streptococcus S. termophilusS. lactisS. leuconostoc
Lactobacilos: L. acidophilus (Kunkel, 2001)
Lactobacilos: L. plantarum (Kunkel, 2001)
Bifidobacterias: B. bifidum (MAGPIE project)(http://magpie.ucalgary.ca/)
L. acidophilus
Microorganismos usados en alimentaciónanimal como ‘probióticos’: 2/4Microorganismo Género EspeciesBacterias lácticas Enterococcus E. faecali(Gram +) E. faeciumNo esporuladas
Lactococcus L. lactisPedicoccus P. acidilacticiLeuconostoc L. mesenteroides
Bacterias lácticas Sporolacto- S. inulinus (Gram +) bacillusEsporuladas
Enterococos: E. faecium (Kunkel, 2001)
Microorganismos usados en alimentaciónanimal como ‘probióticos’: 3/4Microorganismo Género EspeciesBacterias no lácticas Bacillus B. subtilis(Gram +) B. cereus (toyoi)Esporuladas B. coagulans
Propioni- P. freudenreichiibacterium
Bacilos: B. cereus (Kunkel, 2001)
Microorganismos usados en alimentaciónanimal como ‘probióticos’: 4/4Microorganismo Género EspeciesLevaduras Saccharomyces S. cerevisiae
S. boulardiiHongos Aspergillus A. niger
A. oryzae
Levaduras: Saccharomyces cerevisiae(Kunkel, 2001)
Aspergilos: A. niger (Kunkel, 2001)
Levaduras:
Efectos consistentes en vacas lecheras yterneros en transición.Regulación de pH ruminal y mejora de lainmunidadEfectos positivos sobre la digestión de lafibra:
Aumento acetato y grasa lecheReducción del propionato y proteínaleche?
Gran variación de respuesta según la dosisefectiva, especie y cepa de Saccharomyces
Efectos relativos de la suplementación conlevaduras en 10 experimentos en vacas lecheras
(van Vuuren, 2003)
Control(min.-máx.)
Ingestión, kg MS/d Producción leche, kg/d Composición leche: Proteína, % “ kg/d Grasa, % “ kg/d
15.7 – 24.122.5 – 40.5
2.87 – 3.570.70 – 1.271.14 – 4.050.74 – 1.46
Levaduras (% control)
103 (94-113)1
103 (96-118)
99 (94-105)102 (92-123)102 (94-115)105 (91-116)
1: Media (min-máx)
Efectos de la suplementación con levaduras enen ovejas lecheras de dos razas (Caja et al., 2003)
Efecto(P <)Control Control
Ingestión, kgMS/dProducción leche, l/d Real Corregida energíaComposición, % Grasa Proteína total Proteína verdadera Caseína
Eficacia, l leche/kgMS
2.84
1.471.51
7.716.055.364.58
0.53
ManchegaLevadura
2.95
1.541.52
7.196.065.444.59
0.51
3.59
2.632.55
7.105.704.924.32
0.71
LacauneLevadura
3.30
2.592.49
6.925.784.914.39
0.75
0.344
0.9440.887
0.0090.5270.7740.465
-
Efectos de la suplementación con levaduras en elconcentrado (SC) y en la leche (SB) en terneros
lactantes (Galvao et al., 2005)
Efectos de la suplementación con levaduras en elconcentrado en corderos Awassi en cebo
(Haddad y Goussous, 2005)
+25% +7%
Enzimas:Fundamentalmente Celulasas y Xilanasas.Procedentes de microorganismos ‘probióticos’Resultados poco consistentes.Efectos esperados sobre la digestión de lafibra:
Aumento de la ingestiónAumento acetato y grasa lecheReducción del propionato y proteína leche?
Gran variación de respuesta según enzima,dosis, especie, condiciones de aplicación yración.
Efectos de la suplementación con enzimas enen vacuno de engorde a base de forraje
(Beauchemin et al., 1995) Dosis de enzima
Control 1× 2× 4× 8× 16×Heno de alfalfa: ADP, kg/d
1.03a
10.2a
9.9
1.27bc
10.8a
9.0
1.28bc
10.5a
8.7
1.34c
11.7b
8.5
1.19abc
10.9a
9.6
1.12ab
10.3a
9.5 MSI, kg/d IC, kg MS/kgHeno de fleo: ADP, kg/d
1.21a
8.8bc
7.3b
1.32a
8.3ab
6.5ab
1.13a
7.5a
7.5b
1.24a
9.2bc
6.3ab
1.27a
8.6bc
6.8ab
1.64b
9.3c
5.9a MSI, kg/d IC, kg MS/kg
Ensilado de cebada: ADP, kg/d
1.127.5ab
7.1
1.158.1b
7.0
0.996.8a
7.2
1.027.8b
7.6
1.127.3ab
6.9
1.117.3ab
7.0 MSI, kg/d IC, kg MS/kg
Efectos de la suplementación con enzimas enen vacuno de leche (Beauchemin et al., 1995)
Ingestión, kgMS/d
Producción de leche, kg/d
Leche corregida 4%, kg/d
Grasa, %
Proteína, %
Eficacia (kg leche/kgMSI)
Control
20.4
23.7b
22.7b
3.79
3.4
1.20
Dosis enzima
Baja Media
20.7 20.7
24.6ab 25.6a
23.3ab 24.6a
3.70 3.78
3.4 3.4
1.22 1.29
Ácidos orgánicos:Fundamentalmente Málico y Fumárico.Estimuladores de microorganismos(‘prebióticos’?)Resultados muy prometedores en condicionesintensivas.Producto natural contenido en algunosforrajes (leguminosas)Variación de respuesta según condiciones deaplicación y ración.
Producción de AGV en el rumen: Resumen
GCHO
Gliceraldehido 3P
Lactato
Formiato
Acetil-CoA
Acetato
CH4
Butirato
Glucosa 6P
MalatoPiruvato
Propionato
CH2-CO-COOH
COOH-CH2-CH2OH-COOH
COOH-CO-COOHCH3-CH2-COOH CH3-COOH CH3-CH2-CH2-COOH
LDH
Producción de Propionato a partir de Piruvato
Piruvato
LactatoOxalacetato
Succinato
Propionato
Malato
Acrilil-CoA
Succinil-CoA
Propionato
Propionil-CoA
Selenomonas ruminantium
Megasphera elsdenii
pH < 6
pH > 6
Fumarato
6,00
6,10
6,20
6,30
6,40
Maíz Cebada Trigo Sorgo
0mM4mM7mM10mM
pH
******
******
Efecto de la dosis de Malato sobre el pH in vitro(Carro y Ranilla, 2002)
Efecto lineal de la dosis de malato *** P < 0.001)
0
50
100
150
200
Maíz Cebada Trigo Sorgo
0mM4mM7mM10mM
mg/l
** *
**
Efecto de la dosis de Malato sobre el lactato invitro (Carro y Ranilla, 2002)
Efecto lineal de la dosis de malato (*P < 0.05, **P < 0.01)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
Maíz Cebada Trigo Sorgo
0mM4mM7mM10mM
*** *** ******
Efecto de la dosis de Malato sobre elpropionato in vitro (Carro y Ranilla, 2002)
Efecto lineal de la dosis de malato (*** P < 0.001)
Cebada (C)
Efectos Malato (m) en corderos (Flores et al., 2003)
No. corderosPV final, kgADP, g/dPienso, gDM/dICDias a 25 kgPVpH rumen (matad.)
Papilas rumen1
Color
C C+mMaiz (M)
16 1625.2 25.9259b 330a
948a 923a
3.80a 2.87b
34d 28e
6.87b 7.05ab
29c 34b
Gris Pálido
16 1625.2 26.1 0.167299ab 307ab 0.013913a 844b 0.0073.25b 2.90b 0.00231de 29e 0.1206.93ab 7.13a 0.01726c 38a 0.001Gris Pálido
M M+mEfecto(P<)
1 : No. por 2 cm tejido; a,b : P < 0.01; d,e : P < 0.12.
Cebada Cebada + Malato
Cebada + MalatoCebada
Maiz + MalatoMaíz
1 cm
Cebada+MalatoCebada Maíz + Malato Maíz
Cebada (C)
Malato y digestibilidad corderos (Flores et al., 2003)
Ingestión, kgMS/dDigestibilidad, %: MS MO PB FND FAD EBHecespH rumen (vivo)
C C+mMaíz (M)
1.09 1.07
78.1b 82.1a
81.0b 84.5a
78.3b 82.2a
39.8b 49.7a
47.4b 55.9a
80.6b 83.4a
Blanda Dura5.88b 6.44a
1.03 0.97 0.131
79.3b 83.1a 0.00182.2b 85.6a 0.00176.1b 81.2a 0.00142.1b 48.6a 0.00254.9a 59.2a 0.01781.4b 84.5a 0.003Blanda Dura -5.90b 6.02a 0.001
M M+mEfecto(P<)
a,b : P < 0.01
Efectos de la suplementación con enzimasfibrolíticas (A y B) y malato en vacuno lechero
(Vicini et al., 2003)Exp. 1 en USA (n = 233 vacas)
Enzimas fibrolíticos de Trichoderma longibrachiatum: A (Finnfeeds, Helsinki,Finland; 1.25 L/t de MS forraje) y B (Biovance Technologies, Omaha, USA; 2L/t de MS forraje)SSMA = Aditivo de azúcares solubles y ác. málico (Milk Specialties, Dundee,USA).
1) Ningún efecto significativo (P > 0.10)
Efectos de la suplementación con enzimasfibrolíticas (A y B) y malato en vacuno lechero
(Vicini et al., 2003)Exp. 2 en UK (n = 116 vacas)
Enzimas fibrolíticos de Trichoderma longibrachiatum: A (Finnfeeds, Helsinki,Finland; 1.25 L/t de MS forraje) y B (Biovance Technologies, Omaha, USA; 2L/t de MS forraje)SSMA = Aditivo de azúcares solubles y ác. málico (Milk Specialties, Dundee,USA).
2) Ningún efecto significativo (P > 0.10)
Conclusiones:Problemática de la acidez irreversibleEl Piruvato como clave de la síntesis AGVSíntesis del Lactato: vía acrílica y succínica (si!)Interés y especificidad de los utilizadores dellactato:
Megasfera (pH < 6)Selenomona (pH > 6)
Estimulación de la vía succínica por el MalatoPosibilidad de favorecer a Propiónico y digestiónde la Fibra simultáneamenteNecesidad de profundizar la investigación deprobióticos y de estas nuevas vías.
... Gracias por su atención.