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Nutrición Animal Alimentos Voluminosos M.V. Darío N Camps 3º Edición Todos los derechos reservados Por Darío N Camps Queda hecho el depósito que marca la ley ISBN.: 987-43-3240-9 IMPORTANTE El derecho de propiedad de esta obra comprende para su autor la facultad de disponer de ella, publicarla, traducirla, adaptarla o autorizar su traducción y reproducirla en cualquier forma, total ó parcial, por medios electrónicos o mecánicos, incluyendo fotocopia, grabación magnetofónica y cualquier sistema de almacenamiento de información; por consiguiente nadie tiene la facultad de ejercitar los derechos precitados sin permiso del autor, por escrito, con referencia a una obra que se haya anotado o copiado durante su lectura, ejecución o exposición públicas o privadas, excepto el uso con fines didácticos de comentarios, críticas o notas, de hasta mil palabras de la obra ajena, y en todos los casos sólo las partes del texto indispensables a ese efecto. Los infractores serán reprimidos con las penas del artículo 172 y concordantes del Código Penal (arts. 2º, 9º, 10º, 71º, 72º, ley 11.723) IMPRESO EN LA REPUBLICA ARGENTINA Se terminó de imprimir el día 23 de marzo de 2002, en talleres Gráficos Servi-Ser S.H. El Tordo 1314, Ituzaingó, Buenos Aires. República Argentina. Indice Introducción. 1 Términos y Definiciones. 8 Clasificación de los Alimentos. 13 Composición Química de los Alimentos. 23 Introducción. 23 Composición del Cuerpo Animal. 23 Composición del Aumento de Peso. 27 Composición de los Alimentos. 28 Composición “Tal cual” y “Base Materia Seca”. 32 ¿Acaso un mismo alimento aporta lo mismo a diferentes especies? 34 Composición Química de los Subproductos Agroindustriales. 36 Los Alimentos Voluminosos (forrajes). 38 Características y Clasificación. 39 Composición y Desarrollo de la Pared Celular de las Plantas. 42 Las microfibrillas de celulosa 44 Polisacáridos no celulósicos 47 Azucares simples (monosacáridos) de las paredes 49 Ligninas 50 Glicoproteínas ricas en hidroxiprolina 52 Fracciones lipídicas y mineralización 53 ¿Qué es la fibra para los rumiantes? 53 Fibra cruda 54 FDA 54 FDN 55 Pasturas. 58 ¿De que depende la calidad nutricional de las pasturas? 61 Componentes nitrogenados de las pasturas 64 Nitrógeno No Proteico de las Pasturas. 65 Proteínas de las Pasturas. 66 Carbohidratos de las Pasturas. 67 Acidos orgánicos 71 Taninos 71 Lípidos y pigmentos de las Pasturas. 72 Pasturas de Otoño y Pasturas de Primavera. 73 Factores nutricionales que afectan las ganancias otoñales 74 Forrajes Conservados. 77 Henos. 79 Henolajes. 82 Silajes. 83 Pajas y Rastrojos. 87 Harina de Alfalfa. 89 Harina de Hojas de Alfalfa Deshidratada. 90 Cáscaras de soja 90 Bibliografía. 92 Alimentos Voluminosos 1 Introducción. “Quienes no conocen la historia de su profesión son extraños en su propia casa”. n nutrición, más que en cualquier otra ciencia, la historia es muy importante. En último análisis, los animales y los alimentos no sólo son inseparables de la historia, sino que forman parte de ella. Sin ellos no habría historia, no habría humanidad. El gran químico francés Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) tiene el mérito de haber fundado la ciencia de la nutrición. Experimentando con cobayos encerrados en una cámara construida por él y valiéndose del termómetro y la balanza, Lavoisier midió la pérdida de calor corporal, el oxígeno consumido y el anhídrido carbónico espirado, y luego llegó a la conclusión de que la respiración es un proceso de combustión similar al que tiene lugar cuando se queman sustancias fuera del cuerpo. Además demostró que la producción de calor en el cuerpo del animal está en relación directa con el consumo de oxígeno. Lavoisier comparó el calor animal con el que produce una lámpara o vela. La ciencia de la nutrición, sin duda alguna, sufrió un retraso de muchos años cuando la carrera de Lavoisier fue truncada por la guillotina. A pesar de algunas inexactitudes técnicas del trabajo de Lavoisier y de su interpretación de los resultados, los perfeccionamientos ocurridos después, en los instrumentos y en el pensamiento científico, poco agregaron a los conceptos básicos surgidos de sus experimentos. La química y la fisiología, de las cuales Lavoisier fue un precursor, sirvieron de base para establecer la ciencia de la nutrición, pero desde los clásicos de Lavoisier hubieron de transcurrir casi 100 años hasta que se identificaron los hidratos de carbono, grasas y proteínas como fuentes de energía para el cuerpo del animal. Los animales como productores de alimentos para la humanidad. Detrás de los animales están los alimentos, y detrás de éstos se encuentran los recursos del suelo, las lluvias de la primavera y la energía del sol. Con ayuda de la ciencia, la tecnología y los animales, los cabañeros y granjeros combinan dichos elementos para producir una sabrosa fuente de carne y de huevos para la mesa, de crema para los duraznos, de manteca para las galletitas, y de queso para las pastas; todos ellos derivados del sol. El crecimiento de la población y la tecnología de la producción de alimentos, crean tensiones en una medida y urgencia sin precedentes en cuanto a los alimentos para los animales, para el hombre y el uso de la energía disponible (recursos no renovables) que amenazan la propia existencia del hombre. Es que hay demasiadas personas que consumen los recursos naturales con mayor rapidez de lo que tarda la tierra en combinar la energía del sol, la lluvia y los minerales para producir alimentos. E 2 Nutrición y Alimentación Animal Si de pronto todo el mundo adoptara los métodos de países de avanzada de explotación de granjas y procesamiento de alimentos, aumentando la producción al mismo nivel de éstos para mejorar la alimentación de la población del planeta, la energía consumida agotaría las reservas de petróleo en el mundo entero en sólo trece años. Amenazado el mundo por el fantasma del hambre, como lo predijera el clérigo inglés Thomas Robert Malthus en 1798, el interés se ha centralizado en los animales. Durante los períodos de escasez de alimentos es inevitable que algunos sugieran que se deberían suprimir los granos de la alimentación del ganado y de las aves, impug- nando la eficiencia de los animales para convertir su alimento en alimento para el ser humano, así como el lugar de los animales en la producción económica de alimentos para el hombre. Así se pone a prueba la “agricultura animal”. Es cada vez más frecuen- te que se atribuya el hambre mundial, a la sustitución del consumo directo de granos por carne, leche y huevos. La respuesta a esta acusación exige que los especialistas en agricultura animal sustituyan con sus conocimienos dichas reservas morales. El grano de cereal, constituye el componente aislado más importante del suministro de alimentos del mundo, y representa entre el 30 y el 70% del alimento que se produce en todas partes. Es la fuente principal, y a veces casi exclusiva de alimento para muchas de las personas más pobres del universo y suministran del 60 al 75% de las calorías que consumen muchos de ellos. Sin embargo en muchos países desarrollados se alimenta a los animales con mayor cantidad de granos de lo que consumen directamente los seres humanos. En estas circunstancias la escasez esporádicade los alimentos, y el hambre en diferentes partes del mundo, plantean las siguientes preguntas ¿Quiénes deben comer los granos: los animales o las personas? ¿Tendremos alimentos para el ser humano o alimentos para los animales? ¿Podemos tener ambas clases de alimentos? Sobre la base de la conversión en calorías o proteínas de los alimentos animales no resulta eficiente alimentarlos con granos y luego consumir los productos de la ganadería. Alimentos Voluminosos 3 Este hecho se pone de relieve en las Figs. 1 y 2. Figura 1. C or de ro B ov ./c ar ne C er do Pa vo Po llo pa ril le ro G al lin a po ne do ra Pe z B ov ./l ec he 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 K ilo ca lo ría s C or de ro B ov ./c ar ne C er do Pa vo Po llo pa ril le ro G al lin a po ne do ra Pe z B ov ./l ec he Kilocalorías de alimento para producir una kilocaloría de producto. Figura 2. C or de ro Bo v. /c ar ne C er do Pe z G al l. po ne do ra Pa vo Bo v. /le ch e0 1 2 3 4 5 6 7 8 Pr ot ei na re q. (k g. ) C or de ro Bo v. /c ar ne C er do Pe z G al l. po ne do ra Pa vo Bo v. /le ch e Kg. de proteína requeridos para producir 1 kg. de producto proteico. Así en los países en vías de desarrollo donde la explosión demográfica es mayor, prácticamente todo el grano es consumido directamente por las personas; muy poca cantidad es convertida en productos animales. 4 Nutrición y Alimentación Animal Cuando los pueblos mejoran sus condiciones económicas utilizan en realidad mayor cantidad de granos pero gran parte de los mismos son convertidos en productos animales porque comienzan a consumir leche, carne y huevos en mayor proporción. Asimismo, es evidente que en ningún país parece haberse llegado a un nivel tal de opulencia que se haya detenido el aumento del consumo per capita de granos. Gran parte de la superficie de la tierra no está cultivada. Grandes superficies en todo el mundo, incluyendo campos de pastoreo áridos y semiáridos, montes, bosques y tierras pantanosas, no se adaptan a la producción de granos, ni a otro tipo de trabajos de granja. Su principal empleo es y ha de seguir siéndolo, el pastoreo y la forestación. En los EE.UU. solamente el 21% de la superficie de los 50 estados se halla cultivado y el 46,8% de la superficie con exclusión de Alaska y Hawai, son tierras de pastoreo. En China única-mente el 11,25% de la tierra es cultivada. Al norte de la gran muralla la vida se desarrolla alrededor de las zonas pastoriles, grandes manadas y rebaños de ganado vacuno, bovino y equino, se encuentran en éstas vastas regiones. La superficie del mundo es de 13.076.000.000 has., de las que sólo el 10% es arable, el 22% tiene pastos permanentes y el resto no es productivo. La Tabla 1 muestra la distribución de los animales domésticos productores de carne, leche y lana, su distribución en los países desarrollados (América del Norte, Europa, países de la ex-URSS, Australia, Nueva Zelandia, Japón, Sud Africa e Israel), Europa con exclusión de los paises ex-URSS y países subdesarrollados (América Latina, resto de los paises africanos, resto de Oceanía, cercano y lejano Oriente. Sus producciones, la aptitud de tierras y la distribución de la población se encuentran detalladas. Con un total de 3.187 millones de animales de producción, los rumiantes representan un 77%, correspondiendo un 40% a bovinos. En Europa, la producción agrícola, está essencialmente destinada a consumo humano Alimentos Voluminosos 5 Informe FAO-1990. MUNDO PAISES DESARROLLADOS EUROPA PAISES EN DESARROLLO Población (millones) 5.294 1.248 500 4046 Población rural (% del total) 46,6 8,3 9,3 59,6 Superficie (millones de Has) 13.076 5.489 473 7.587 Tierras arables (%) 11,3 12,3 26,6 9,5 Campo Natural (%) 25,3 22,6 17,6 27,2 Bosques y Tierras Bajas (%) 31,3 34,6 33,2 28,9 Nº de animales (millones) Bovinos 1.279,30 400,6 124 878,4 Búfalos 140,8 0,8 0,4 140 Camélidos 19,4 0,3 19,1 Caprinos 557 31,7 15,4 525,3 Ovinos 1.190,50 560,5 152,2 630 Caballos, mulas y asnos. 119,3 18,4 5,6 100,9 Cerdos 856,7 341,6 181,9 515,1 Aves de corral 11.571 4.789 1.388 6.782 Producción de carne total (millones de Tn) y por especie (% del total). 175,18 (100%) 104,61 (100%) 43,88 (100%) 70,57 (100%) Ganado bovino 51,15 (29,2%) 34,56 (33%) 11,08 (25,3%) 16,59 (23,5%) Búfalos 1,63 (0,9%) 0,01 0,01 1,62 (2,3%) Cabras 2,51 (1,4%) 0,17 (0,2%) 0,11 (0,2%) 2,34 (3,3%) Ovejas 6,87 (3,9%) 3,84 (3,7%) 1,42 (3,2%) 3,03 (4,3%) Cerdos 69,46 (39,7%) 38,7 (37%) 21,94 (50%) 30,76 (43,6%) Aves de corral 39,86 (22,8%) 25,57 24,4%) 8,23 (18,8%) 14,29 (20,2%) Producción de leche (millones de Tn) Vaca 475,51 378,46 170,9 97,05 Búfalo 38,58 0,13 0,13 38,45 Oveja 8,47 3,68 3,6 4,78 Cabra 8,78 2,11 1,75 6,66 Lana lavada (millones Tn) 2,1 1,54 0,2 0,56 Cueros y Pieles (millones de Tn) en peso fresco). Bovinos 7,02 3,34 1,18 3,68 Ovinos 1,34 0,69 0,23 0,66 Caprinos 0,48 0,02 0,01 0,46 Prod. de Huevos (millones de Tn) 35,76 18,99 7,17 16,77 Prod. de leche/vaca (kg/an) 2.129 3.605 3.771 820 6 Nutrición y Alimentación Animal El forraje proporciona la mayor parte de alimento para el ganado. Las pasturas y otros forrajes, que no se adaptan al consumo humano, represen- tan la mayor parte del alimento para el ganado, especialmente los rumiantes en todo el mundo. Afortunadamente las características únicas del estómago del ru- miante, le permiten consumir forrajes y por medio de la síntesis bacteriana, convertir ésos elementos no comestibles para el ser humano en proteínas de alta calidad: carne y leche. De allí que los rumiantes (principalmente bovino y ovino), fabrican alimentos para el hombre, a partir de los forrajes no comestibles. A pesar de que los granos son relativamente abundantes, el forraje representa la mayor proporción de los alimentos para los animales; las pasturas y otros tipos de forrajes constituyen el 94% del total del alimento para el ganado ovino, el 83% para el bovino, el 66% para el ganado de tambo y el 65% de la alimentación de todo el ganado en pié. Los granos para alimento humano, y los granos para alimento animal, no son sinónimo. Los animales no compiten en grado apreciable, con los pueblos hambrientos del mundo por los granos que a éstos le sirven de alimento, como son el arroz o el trigo. Por el contrario, comen granos forrajeros y productos secundarios que son alimentos para animales, cómo maíz, sorgo granífero, cebada, avena, productos derivados de la molienda de granos, subproductos de destilería y residuos frutales y vegetales, para los cuales no existe demanda en la mayoría de los países para ser empleados en la alimentación humana. Los animales aumentan el contenido proteico y la calidad de los alimentos. Los granos como el maíz, tienen un contenido proteico mucho menor en forma de cereal que después de su conversión en leche, carne o huevos. Sobre la base del producto seco, el contenido proteico de ciertos productos seleccionados es maíz, 10,45%, carne de vaca para venta al detalle cruda, 30,7%; leche 26,4%; huevos 47%. Asimismo los animales mejoran la calidad de la proteína, es decir, el valor biológico. Los rumiantes pueden utilizar el nitrógeno no proteico como la urea, para producir proteínas para el ser humano, en forma de carne y de leche. Alimentos Voluminosos 7 El sentido práctico indica que un mundo hambriento, debe proceder, y así lo hará, en el siguiente orden para solucionar el dilema de los alimentos para animales versus los alimentospara el hombre; Consumir una mayor proporción de granos y semillas comestibles para el ser humano y sus subproductos, directamente, sin que pasen por los animales, simplemente porque de esta manera se podría alimentar aproximadamente cinco veces más personas. Utilizar una mayor proporción de forrajes y concentrados derivados de la agroindustria en las raciones animales, a medida que se necesite para el consumo humano mayor cantidad de cereales en grano. Dar prioridad a aquellas especies que pueden utilizar un máximo de alimentos no comestibles para el hombre, y un mínimo de productos que se adaptan al consumo humano. Direccionar en la medida de la disponibilidad de recursos alimenticios para los animales, los que convierten de manera más eficiente su alimento en alimento para el ser humano. Aumentar la eficiencia dentro de cada especie mediante el uso de la selección de todos los animales, y eliminar los ineficientes. Mejorar las pasturas y las praderas. Las investigaciones continúan. Los científicos de todo el mundo han de acelerar el proceso y continuarán estudiando, descubriendo, creando y avanzando. Compartiendo y aplicando sus conocimientos, nosotros y el mundo entero, tendremos un mañana brillante. Nuestros sueños serán pronto una realidad y en nuestro futuro habrá más abundancia de alimentos para el hombre y mayor cantidad de animales. 8 Nutrición y Alimentación Animal Términos y definiciones. Dice E.W.Crampton que uno de los problemas con los que se encuentra todo autor de un libro sobre alimentos es el comienzo. Aparentemente no importa por donde comience, siempre hay algo que debería haber sido explicado o considerado anteriormente! Es así que suponemos que el estudiante tiene un conocimiento elemental de los fundamentos de la Nutrición y por lo tanto de la Bioquímica, Fisiología y Matemática que constituyen sus cimientos. ¿ En qué se parece la nutrición a la náutica? Imaginemos que estamos navegando a vela en el Delta en una hermosa mañana de octubre. Próxima maniobra: “Viraje a estribor”. Juan a Pedro: “cazá la Genoa”. P: ¿que haga qué? J: que tires de la vela. P: ¿de cuál vela?. J: de la vela de proa. P: ¿de qué proa? El velero se desliza suavemente sobre un banco de arena y hunde majestuosamente la quilla hasta.....encallar. Por eso queridos estudiantes, para navegar por las aguas de la nutrición y la alimen- tación es necesario conocer su lengua. Consideramos indispensable conocer las definiciones y poder utilizar con fluidez (para no malograr una hermosa mañana de octubre), una variedad de términos que serán empleados durante el dictado de la materia. Nutrición: “Es la ciencia que estudia la interacción entre un principio nutritivo y alguna parte de un organismo vivo”. M. E. Ensminger. La nutrición implica diversas reacciones químicas y procesos fisiológicos que transforman los alimentos en tejidos corporales y actividad. Alimentos Voluminosos 9 “La nutrición estudia los nutrientes, sus interacciones y el balance en relación con la salud y las enfermedades. Involucra todos los procesos por los cuales el organismo consume, digiere, absorbe, transporta, utiliza los nutrientes y elimina los productos de desecho”. Leonard A Maynard Alimento: “Son sustancias que tras ser ingeridas por los animales pueden ser digeridas, absorbidas y utilizadas.” Mc Donald, Eduards y Greenhalgh (1993) “Indica un material comestible que proporcionará nutrientes.” Church y Pond. (1977) Alimentos básicos: Este término, de origen canadiense fue primeramente utilizado para designar a todos los granos y sus subproductos cuya proteína y fibra bruta no excedían del 16 y 18% respectivamente. Los alimentos de esta categoría constituyen la base de las mezclas normales para el ganado. Desde el punto de vista nutritivo, los alimentos básicos son fundamentalmente fuentes concentradas de energía por ser especialmente ricos en almidón y azúcares. Alimentación: acción y efecto de alimentar ó alimentarse. Ración: Consiste en un suministro diario de alimentos utilizados para nutrir a un animal. Church y Pond. (1977) Ración: es la cantidad de alimento suministrada a un animal, generalmente para un día. Alimento es toda sustancia capaz de aportar nutrientes a los individuos que los consumen y digieren. 10 Nutrición y Alimentación Animal Nutriente o Principio Nutritivo: Son constituyentes naturales o sintéticos del alimento que deben ser suministrados en cantidades suficientes para cubrir requerimientos específicos del animal y que se metabolizan con la finalidad de proveer energía o regenerar estructuras o secreciones. Son sustancias indispensables que relacionan el metabolismo con el medio ambiente. Comprenden hidratos de carbono, grasas, proteínas, minerales, vitaminas y agua. El oxígeno, al que muchas veces se menciona de paso, también debería figurar como principio nutritivo. De acuerdo a la cantidad o proporción en que se encuentren clasificamos a los nutrientes en: Macronutrientes: Monosacáridos, Ac. grasos, Aminoácidos, Agua, Macrominerales. Micronutrientes: Microminerales y Vitaminas. La energía no es un nutriente, ya que proviene del metabolismo (oxidación) de algunos de ellos. Valor Alimenticio o Valor productivo de un alimento es el producto de la concentración de nutrientes contenidos en el alimento: valor nutritivo y la cantidad del alimento consumido voluntariamente. Moore,1994. Valor alimenticio Valor Nutritivo x Consumo Voluntario. Nutriente: Todo compuesto natural o de síntesis capaz de satisfacer requerimientos específicos. Agua, glucosa, aminoácidos, ácidos grasos volátiles, calcio, fósforo, etc. Alimentos Voluminosos 11 Valor Nutritivo puede ser definido como la respuesta animal por unidad de consumo de alimento, y está conformado por tres factores: 1. La composición química: aportes del alimento: Factor Alimenticio. 2. La proporción que es digerida: Interacción alimento/animal. 3. La eficiencia con que los nutrientes digeridos son utilizados: Eficiencia metabólica: Factor Animal. De esto resulta que el Valor Nutritivo puede expresarse como una función de dichos factores: Valor Nutritivo = f (Composición química, Digestibilidad, Eficiencia de Utilización). Componente: Los componentes de los alimentos (proteínas, celulosa, sales minerales, almidón, etc.) son los que proveen de nutrientes a los animales que los consumen. Ingrediente: Del latín “entrar en”. Cualquier cosa que entra con otras en un compuesto. Diccionario Enciclopédico Espasa Calpe (1957). Es toda sustancia que integra una dieta. De acuerdo a la cantidad o proporción que se encuentre en la misma los clasificamos en: -Macroingredientes: Cuando constituyen un alto porcentaje dentro de la fórmula alimentaria. Se expresan en % o g./kg. -Microingredientes: Es todo componente de una dieta (minerales, vitaminas, antibióticos, drogas, etc.) que suelen medirse en miligramos o microgramos por kilogramo o en partes por millón. Se agrega al alimento para mejorar la salud, estimular el crecimiento, conservar y mejorar la utilización del alimento, etc. Aditivo: microingrediente no nutritivo. 12 Nutrición y Alimentación Animal Dieta: Es el conjunto de alimentos que un animal consume. Dieta balanceada o Alimento balanceado: Mezcla de alimentos con la que se procura alcanzar un determinado nivel en uno o más componentes o nutrientes. Establece relaciones entre nutrientes. Suplemento: Alimento ó mezcla de alimentos que se adicionan a otro principal conalgún propósito determinado (suministrar energía, proteína, fibra, minerales, etc.). Núcleo Concentrado: Como su nombre lo indica es una mezcla de ingredientes y microingredientes concentrados, es decir con poca fibra y ricos en proteínas y/o energía, que gene- ralmente se mezclan con cereales o ingredientes fibrosos. Ej.: mezclas equilibradas de harinas proteicas vegetales y animales con microingredientes (harina de soja con harina de carne, vitaminas y minerales, etc). Dieta balanceada: es un alimento equilibrado en sus nutrientes. Suplemento = mejora o equilibra. Alimentos Voluminosos 13 CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS. ¿Por qué es necesario clasificar? 1. Los alimentos de propiedades similares pueden considerarse potenciales sustitutos. Conociendo la categoría o clase, dentro de la cual se ubica un alimento, nos permite inferir las características generales del mismo y la posibilidad de sustituirlo por otros componentes del grupo. 2. Para lograr el objetivo propuesto en cada planteo de formulación o balanceo de dietas, es necesario contar con el conocimiento de las características nutricionales (valor energético, calidad proteica, aceptabilidad por parte de los animales, deficien- cias, etc.) de cada ingrediente o alimento que se utilice en la misma. 3. La clasificación de alimentos es el primer paso para la realización de una nomenclatura internacional de los alimentos. Clasificación: Muchas tablas de composición de los alimentos son utilizadas en diferentes partes del mundo para alimentación animal. Las primeras listas de análisis de alimentos de Morrison contenían datos sobre 173 forrajes secos, 243 forrajes verdes, 46 silajes y 432 alimentos concentrados. En 1968 el Subcomité de Composición de los Alimentos del N.R.C. (National Research Council. U.S.A) publicó un Atlas con 7.500 alimentos y su composición. En esas tablas, variedades y graduaciones de alimentos de origen vegetal y “animal” son colocados como alimentos separados. El objetivo de esta nomenclatura es establecer un ordenamiento y presentar las características de los alimentos que se utilizan en la nutrición de los animales. El nombre del alimento debe establecer claramente su origen y citar cual- quier proceso, alteración o circunstancia que pueda afectar su valor nutricional. Nomenclatura del N.R.C. (National Research Council, U.S.A.) En las tablas del N.R.C. los nombres de los alimentos están basados en el esquema propuesto por Harris y colaboradores. Los nombres, llamados nombres N.R.C. indican una descripción cualitativa de cada producto. Comprende tanto como ocho componentes; estos se escriben en forma lineal y se encuentran separados por comas. Los componentes son: 14 Nutrición y Alimentación Animal 1. Origen está relacionado con su procedencia: animal: nombre del animal de donde proviene: caballo, cangrejo, pollo, ballena, bovino, etc. vegetal: nombre de la planta: alfalfa, cebada, avena. Cuando el origen específico de un alimento no vegetal es desconocido, el origen se expresa como: “animal”, “ave”, “peces”. 2. Especie, Variedad o Clase: Medicago Sativa var. W.L. 320. 3. Parte del alimento que consumen los animales ya sea en forma directa o después de haber recibido algún tratamiento: Parte aérea, grano, etc. 4. Proceso/s y tratamiento/s a los que ha sido sometido o de los cuales se origina: secado, tostado, deshidratado, molido, picado, peleteado, extrusado, etc. 5. Estado de madurez o desarrollo: se refiere tanto a animales como a vegetales. Ej.: Principio de floración (10% de plantas florecidas). 6. Corte o cosecha: hace referencia al número de corte en el período de crecimiento del forraje. Ej.: 1º corte. Este dato tiene importancia ya que los primeros cortes, a veces llamados “cortes de limpieza” son los que presentan mayor número de malezas que hacen disminuir la calidad del producto obtenido, generalmente los sucesivos cortes son de una calidad superior. 7. Grado, Pureza y Designación: Se utiliza para alimentos comerciales o ingredientes que cuentan con garantía oficial. Para el caso de un alimento balanceado podría ser su tenor de humedad máximo, máximo de fibra, mínimo de proteína, químicamente puro, etc. 8. Clasificación: Este ordenamiento del N.R.C está basado en el empleo del alimento y así, alimentos del mismo origen, especie, variedad o clase, han sido agrupados en ocho categorías, cada una de las cuales es designada con un número entre paréntesis. Ejemplo: Soja, semillas sin cáscara, extracción con solventes, polvo, máx. 3% fibra (5). El (5), según veremos corresponde a los concentrados proteicos. Alimentos Voluminosos 15 Los números y las categorías son: (1) Forrajes y alimentos groseros secos (Henos, pajas, cáscaras), contienen un porcentaje mayor al 18% de Fibra Bruta (F.B.) y su contenido energético es inferior a 2,2 Mcal EM / Kg.MS (Megacalorías de Energía Metabólica por Kg. de Materia Seca). (2) Pastos y forrajes consumidos verdes. (3) Ensilados. (4) Alimentos energéticos o básicos (granos de cereales), poseen un contenido de Fibra Bruta menor al 18%,un contenido de Proteína Bruta (P.B.) menor al 20%. (5) Concentrados proteicos: P. B. > 20%, F.C. < 18%. (6) Suplementos minerales: macro y microminerales. (7) Suplementos vitamínicos: vitaminas hidro y liposolubles. (8) Aditivos: antibióticos, colorantes, condimentos, hormonas, etc. Un número de referencia de seis dígitos está colocado a continuación del nombre de la NRC, este “nombre numérico del alimento” puede ser utilizado cuando se trabaja en programación lineal. Muchos alimentos tienen nombres que les fueron dados por la Association of American Feed Control Officials (AAFCO), el Canada Feeds Acts (CFA), o el Canada Grain Act (CGA). Además algunos alimentos tienen nombres regionales y/o locales. En las tablas del NRC, estos nombres están incluidos dentro de un paréntesis luego del nombre AAFCO. Esta clasificación adolece de un claro significado nutricional, puesto que en cada grupo se ubican alimentos que poseen características muy disímiles y, por lo tanto es necesaria su diferenciación. Es por ello que para el desarrollo de este curso hemos adoptado la clasificación cuyas bases y esquema detallamos a continuación y que utilizaremos a lo largo del mismo. De cualquier manera es necesario advertir que siempre en este tipo de clasificaciones, se producen sobreposiciones, si bien en pocos casos, notaremos algunos al ir penetrando en los distintos grupos. La composición en general responde al resultado del análisis proximal de Weende, que veremos más adelante en detalle, pero del cual hablaremos brevemente en esta sección con la finalidad de que se interpreten las distintas fracciones a que hace referencia dicho procedimiento químico. Así mismo daremos definiciones de algunos términos correspondientes al análisis de Van Soest. 16 Nutrición y Alimentación Animal Análisis Proximal o de Weende. En el siglo pasado ya eran conocidos los principios inmediatos de la biología, aunque no de forma tan precisa como en los tiempos actuales. Basándose en las propiedades físicas y químicas de éstos, en 1859 un grupo de investigadores de la estación experimental de Weende (Alemania), idearon unos estimadores de esos principios inmediatos, los que en su conjunto se conocen cómo análisis proximal, o “Esquema de Weende”. El éxito del esquema de Weende consistió en desarrollar técnicas analíticas sencillas cuyos resultados no son exactamente los principios inmediatos (nutrientes y principios no nitrogenados), sino “algo”, suficientemente próximo a ellos. Ese “algo”, son las fracciones en que se particiona la materia seca de un alimento, las cuales estiman los principios inmediatos. Así es que el esquema de Weendesirvió para clasificar los alimentos, y estudiar su aprovechamiento por los animales. El análisis continúa aplicándose en la actualidad sin modificaciones substanciales, en cuanto a su concepto, las diferencias radican en el empleo de instrumentos analíticos más precisos y rápidos. En el esquema de Weende, la Materia Seca (MS: residuo seco del alimento tratado a 110 ºC hasta peso constante) de un alimento, se particiona en cinco fracciones; 1. Cenizas: es el residuo inorgánico de incinerar el alimento en un horno de mufla a 550 ºC. Incluye los elementos minerales. 2. Extracto Etéreo (E.E.): se define como la fracción del alimento que es soluble en éter de petróleo con un punto de ebullición de 40º a 60 ºC. Pretende ser un estimador del principio inmediato “lípidos”, pero incluye otras sustancias no lipídicas solubles en éter de petróleo (pigmentos, hormonas, vitaminas liposolubles, ceras, etc.). 3. Proteína Bruta (PB): también se la conoce como Proteína Cruda y se define como el contenido de nitrógeno (Kjeldahl) multiplicado por el factor 6,25. La fracción PB pretende ser un estimador de la “proteína” del alimento, pero en realidad comprende dos fracciones; la proteína verdadera y el nitrógeno no proteico (NNP), por ejemplo aminoácidos libres, ácidos nucleicos, sales de amonio, y otros compuestos orgánicos con nitrógeno (aminas, amidas, etc.). 4. Fibra Bruta (FB); también conocida cómo Fibra Cruda o Celulosa Cruda, pretende ser un estimador de los hidratos de carbono estructurales de los tejidos vegetales (de la pared celular y espacio intercelular) y sustancias indigestibles (lignina) ligadas a los mismos. El método se basa en someter el alimento a una hidrólisis ácida y otra alcalina simulando el proceso digestivo en estómago e intestino, por lo tanto, el residuo representa la fracción indigestible de los carbohidratos. Sin embargo no tiene en cuenta la capacidad de los microorganismos anaerobios de digerir en parte los hidratos de carbono estructurales que forman parte de la pared celular de los vegetales. Alimentos Voluminosos 17 La fibra bruta no representa algo químicamente definido. Una parte variable de la celulosa y hemicelulosa es disuelta y también una fracción variable pero importante de la lignina (que es la causa principal de la indigestibilidad de la pared celular en los rumiantes), mientras que algunos compuestos nitrogenados pueden quedar retenidos en esta fracción. A pesar de este error conceptual, el esquema de Weende ha sido de mucha utilidad y se continúa utilizando en nuestros días, aunque tiene más de un siglo de antigüedad. Por fortuna, aunque la fibra bruta no representa con precisión a los carbohidratos estructurales, sí se observa que a mayor contenido de fibra bruta, menos digestible resulta el alimento analizado. Esto fue y sigue siendo útil para el desarrollo de la nutrición y alimentación animal. 5. Extractivos libres de nitrógeno (ELN): se define como el complemento a 100% de la suma de las otras cuatro fracciones; es decir, se obtiene por diferencia acumulándose los errores de las demás determinaciones. El ELN pretende ser un estimador de la suma de almidón, azúcares solubles y otros compuestos orgánicos, todos ellos digestibles para el animal, pero en realidad es una fracción del alimento no caracterizable químicamente pues incluye también celulosa, hemicelulosa, y parte de la lignina. La mayor crítica al método de Weende, es la gran imprecisión de las fracciones FB y ELN. Se conocen casos en que las diferencias son muy notables. A mayor contenido de lignina en el alimento, más acentuada será dicha diferencia. Por lo tanto; El análisis de Weende no resulta adecuado para analizar los alimentos voluminosos como pasturas, henos, silajes, rastrojos o cualquier otro alimento fibroso. 18 Nutrición y Alimentación Animal Análisis de Van Soest. El método de Van Soest, fue propuesto en 1963. Este investigador intentó desarrollar un nuevo esquema de análisis que evitase los inconvenientes que tiene el sistema de Weende, al ser aplicado a los forrajes y demás alimentos con alto contenido de fibra. Conceptualmente, el análisis de Van Soest, parte de la anatomía de la célula vegetal, (Weende partía de los principios inmediatos), y la divide en dos fracciones: Contenido celular Pared celular, la cual es parcialmente digestible dependiendo, entre otros, del grado de lignificación que posea. El método analítico consiste en separar el contenido y la pared celular y dentro de ésta sus principales constituyentes; celulosa, hemicelulosa y lignina. La técnica emplea detergentes neutros y ácidos en la determinación de la fracciones. Al tratarse la muestra de alimento seco con un detergente neutro, una parte se solubiliza y otra queda como residuo. La parte que se solubiliza, se denomina Soluble Detergente Neutro (SDN), que es el contenido celular. El resto que queda como residuo (insoluble en det. neutro) se denomina Fibra Detergente Neutro (FDN). Si a la pared celular, se la trata con un detergente ácido, una parte se solubiliza. Esta, que se denomina Soluble Detergente Ácido (SDA), es la hemicelulosa. El resi- duo que queda está compuesto por la celulosa y lignina, y se denomina Fibra Detergente Ácido, (FDA). El método de Van Soest, si bien utiliza conceptos más precisos para hidratos de carbono que el de Weende, también tiene imprecisiones y errores. La separación entre contenido celular y pared celular no es perfecta, la solubilización de algunas hemicelulosas en el detergente neutro (no aparecen en la FDN), y el tratamiento de la FDN con detergente ácido que no disuelve totalmente a la hemicelulosa. El FDA de los forrajes resulta una mezcla de celulosa (45 a 65%), de lignina (10 a 20%), de polisacáridos no celulósicos (10 a 20%) y de residuos nitrogenados de composición variable (Riquet 1979, Jarrige 1981). No hay que descartar la posibilidad de que las anteriores imprecisiones queden eliminadas con modificaciones futuras en la técnica analítica. A pesar de ello, el método de Van Soest, se aplica fundamentalmente en estudios sobre forrajes, aunque su uso también se extiende a los alimentos en general. También se utiliza en alimentación humana, donde a partir de los conceptos desarrollados por Van Soest, se originó el de “Fibra Dietética”. Tomando como punto de partida el contenido en fibra (F.B.= Fibra Bruta obtenida por análisis proximal o de Weende, y Fibra Detergente Neutro: F.D.N. obtenida por análisis de Van Soest.) y contenido de Materia Seca hemos determinado tres grandes grupos de alimentos: Alimentos Voluminosos 19 Voluminosos: Contienen más del 18% de F.B. y más del 35% de F.D.N. Pertenecen a este grupo los forrajes, entendiéndose como tales al “material vegetal fresco (pasturas naturales o cultivadas, verdeos de invierno y de verano, etc.), seco (pajas, rastrojos, fardos, rollos, etc.) o ensilado (silaje, henolaje, etc.) que se da como alimento al ganado (rumiantes, herbívoros mayores y cerdos)”. Concentrados: Contienen menos del 18% de F.B., menos del 35% de F.D.N. Los alimentos Concentrados son a su vez clasificados de acuerdo a su contenido de proteína bruta. Es así que todos aquellos concentrados que posean menos del 20% de P.B., son clasificados como Concentrados energéticos. Los que superan el 20% de P.B. pertenecen al grupo de los Concentrados proteicos y, según su origen, podrán ser clasificados como concentrados proteicos animales (harinas de sangre, carne, pescado, leche en polvo, etc.) o vegetales (harina de soja, heces de malta, gluten meal, pellets de girasol/soja, etc.). Suculentos: Existe un reducido tercer grupo de alimentos que contienen menos del 18% de F.B. y menos del 35% de F.D.N, pero se caracterizan por poseer un alto tenor de humedad o bajo contenidode Materia Seca (< 35%) cosa que los diferencia de los concentrados; son los Alimentos Suculentos. Pertenecen a este grupo: las raíces y tubérculos: papa, remola-cha, nabo, topinambur, etc. V O L U M I N O S O S FB > 18% FDN > 35% PB< 20% Forrajes Secos Forrajes verdes HENOS PAJAS RASTROJOS PASTOREOS DIFERIDOS Praderas Verdeos Campo Natural Silajes 20 Nutrición y Alimentación Animal H de C = 2/3 del peso. FC = 6% ( Avena 8-12%) ( Cebada 6%) P.B.= 8-18% E.E.= 2 - 5% Residuos de semi- llas oleaginosas. Clasificación de los Concentrados Energéticos. Subp. ind. cerv, del maíz y cebada C O N C E N T R A D O S Energéticos PB<20% Alta Conc. Proteicos PB>20% Granos Subproductos Agroindustriale s De origen vegetal PB = 30 a 60% PB = 20 a 30% De origen animal o marino PB= 34 a 82% FC<18% FDN < 35% Derivados de la molienda de los granos Derivados de la ind. frigorífica de la car- ne, ind. de la leche, procesamiento del pescado, etc. Lípidos Alimentos Voluminosos 21 Tablas Nacionales de Composición Química de los Alimentos. Existen en el país datos de Composición Química de los Alimentos en tablas y publicaciones de distinta índole. Una de ellas, la Tabla de Composición Química de los Alimentos, publicada por la Estación Experimental Agropecuaria INTA - Rafaela, Centro Regional Santa Fe se origina a partir de una base de datos (correspondientes al resultado de los análisis efectuados sobre 5.600 muestras nacionales) del año 1993. Esta base de datos fue utilizada en los programas de Formulación de Raciones para el ganado bovino Reqnov (Invernada), Ración, Reqnov Plus, Ración Plus para rodeos lecheros que implementó la citada Estación Experimental. En dichas tablas, los alimentos se encuentran agrupados en: 1. Forrajes verdes. 2. Forrajes conservados. 3. Productos y subproductos de la agroindustria. 1. Para Forrajes Verdes consideran: Especie Estado fenológico: Vegetativo (VEG.), Rebrote basal (RB), Principios de Floración (PF), etc. Todas las abreviaturas están deta-lladas en las primeras pgs. de esa Tabla. Estación del año. 2. Para los Forrajes Conservados tienen en cuenta: Especie Estado fenológico, los códigos utilizados son los mismos que para el caso anterior. 3. Para los Productos y Subproductos de la Agroindustria considera: Alimento. Característica y/o presentación del alimento. 22 Nutrición y Alimentación Animal La información por alimento y para cada uno de los parámetros analizados se presenta con su valor medio, el desvío estándar, el valor máximo, el valor mínimo y la mediana. Para los dos últimos grupos de alimentos señalados se ha confeccionado un anexo donde figuran aquellos cuyo número de muestras es inferior a diez. Dentro de cada grupo los alimentos fueron ordenados alfabéticamente y los datos de esa tabla están en referencia al alimento 100% base seca . Comprenden; Materia Seca. Proteína Bruta. FDN y FDA. LDA (Lignina Detergente Ácido según Van Soest). DIVMS: Digestibilidad “In Vitro” de la Materia Seca. EE = Extracto Etéreo (Análisis Pro-ximal de Weende). En general las clasificaciones de los alimentos, aparecen con cierto grado de complicación y resultan de difícil estudio, sobre todo dada la gran cantidad que incluye cada grupo. Es por esta razón que con el objetivo de utilizar las ventajas de la clasificación, que agrupa alimentos con características bastante similares entre sí, introduciremos lo que pasaremos a llamar el “alimento clave”. Como metodología, al iniciar la descripción de cada grupo o subgrupo, tomaremos un alimento que será descripto en mayor detalle. Incluiremos una figura lo suficientemente clara para que el estudiante pueda fijarla fácilmente en su memoria como conocimiento básico y fundamental de las características del grupo que se está describiendo. Este alimento clave, nos será de utilidad para relacionar rápidamente cualquier otro alimento del mismo grupo. Esto, por supuesto, no quiere decir que todos los alimentos del mismo grupo ó subgrupo sean iguales, sabemos que biológicamente es imposible, además y para hacer esto más entretenido!!.., existen variaciones dentro de cada uno de los alimentos, inherentes al clima, suelo, momento de cosecha, variedad, método de procesamiento, etc. que al fin hacen variar su valor nutritivo en mayor o menor grado y nos hacen mucho más interesante el estudio de la nutrición. “Alimento clave” es aquel que representa las características de composición química del grupo o subgrupo al que pertenece. Alimentos Voluminosos 23 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS. “Los alimentos mezquinos debilitan al organismo”. Hipócrates. El ser humano es omnívoro, pues ingiere tanto alimentos vegetales como animales. El cerdo y la rata son otros ejemplos de omnívoros. Los animales herbívoros como el ganado y otros rumiantes, conejos, cobayos, caballos, y algunos omnívoros como los cerdos, las aves, etc., que dependen en su mayoría de las plantas, son las especies que más contribuyen para la alimentación del hombre. Los animales carnívoros tales como los perros, gatos, leones y aves de rapiña, por lo general no son aceptables como alimento del hombre, aunque existen algunas excepciones (peces). Es oportuno hacer una breve consideración de la composición química del organismo animal en relación con los componentes de sus alimentos, para ofrecer una imagen general y conceptual del proceso nutricional. Composición del cuerpo animal. La nutrición comprende las diversas reacciones químicas y fisiológicas por las cuales los componentes de los alimentos se convierten en componentes corporales. De esto se desprende que el conocimiento de la composición del cuerpo es útil para comprender la respuesta del animal a la nutrición. Existe una gran variedad en la composición corporal según la especie, raza, edad, sexo y estado de nutrición. Los datos de la Figura 1. muestran un notable descenso en el contenido en agua durante el transcurso del desarrollo. El embrión del ganado vacuno contiene 95% de agua, 74% el ternero recién nacido, 69% a los 200 kg; el novillito 66 a 72%, los animales adultos 50 a 70%, dependiendo de la cantidad de grasa depositada, (es importante recordar que los tejidos grasos carecen prácticamente de agua), por el contrario los tejidos proteicos la contienen en una proporción del 75%. Es así que un animal para depositar un gramo de aumento de peso vivo en base exclusivamente a deposición de grasa, en realidad desplaza 0,6 g. de agua y deposita 1,6 de grasa. Vemos entonces que el crecimiento animal va acompañado de un descenso en el contenido de agua, un aumento paralelo en el contenido de grasa, y un descenso moderado en los contenidos de proteína bruta y de cenizas. 24 Nutrición y Alimentación Animal Figura 1. La grasa es el más variable de los componentes mayoritarios del cuerpo, en tanto que la composición del cuerpo libre de grasa es relativamente constante respecto al agua, proteínas y cenizas. Asimismo la relación proteína/cenizases muy constante en relación a la materia seca libre de grasa. La distribución de los componentes en los distintos órganos y tejidos corporales, no es uniforme. El agua, que tiene numerosas funciones, está distribuida por todo el organismo. El contenido en agua de las distintas partes del cuerpo del ganado vacuno está representado en la Figura 2. Cambios en la composición corporal de un ternero durante el crecimiento 72% 44% Agua Grasa 37% 20% Proteína 16% Minerales 3% 4% 4% 45 kg. Peso del animal 680 kg. C o m p o n e n t e s % Alimentos Voluminosos 25 Figura 2. Plasma sanguíneo Corazón Riñones Pulmones Músculos Huesos esmalte dentario 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % Plasma sanguíneo Corazón Riñones Pulmones Músculos Huesos esmalte dentario Contenido de agua de las distintas partes del cuerpo del ganado vacuno. % de agua Las proteínas son el principal componente de la materia seca de órganos y tejidos blandos como los músculos, corazón, hígado, pulmones y riñones. Los músculos que representan casi la mitad del cuerpo del ganado vacuno, contienen 75 a 80% de proteína sobre materia seca. La proteína también se encuentra en el tejido conjuntivo y tendones, así como en la piel, pelo, plumas, lana, pezuñas e, incluso, en los huesos. Por término medio hay 3 a 4 kg. de agua por cada kg. de proteína corporal. Normalmente el porcentaje de grasa aumenta con el crecimiento y engorde. En porcinos por ejemplo el cuerpo del lechón recién nacido solo contiene un 2% de grasa, mientras que el de un cerdo muy gordo puede tener hasta el 43,5%. En bovinos, el cuerpo de un novillo flaco contiene el 18% de grasa, mientras que un novillo muy gordo (Fig 4.) puede contener el 41% o algo más. El porcentaje de cenizas es el que menos varía, pero es menor a medida que los animales engordan porque el tejido adiposo contiene menos mineral que el tejido magro. 26 Nutrición y Alimentación Animal Figura 3. Composición del cuerpo de un ternero gordo. Composición del cuerpo de un ternero gordo sin el contenido del Tubo Gastro Intestinal. Agua 68% Proteína 18% Grasas 10% Ceniza 4% Figura 4. Composición del cuerpo de un novillo gordo. % del cuerpo sin cont. TGI Agua 43% Proteína 13% Grasas 41% Ceniza 3% Alimentos Voluminosos 27 Composición del aumento de peso: Los datos de las Figuras 5 y 6 indican claramente que el aumento de peso puede no reflejar con exactitud la ganancia real de energía del animal, porque no esclarece para nada en qué consiste dicho aumento (composición de ese aumento). Esto es importante porque la eficiencia de utilización de los alimentos (producción lograda por kg. de alimento consumido) está muy influida por la cantidad de grasa que se produce. Figura 5. 250 300 350 400 450 500 200 0 50 100 150 200 A cu m ul ac ió n pr ot ei ca (g ./d ía ) Kg.p.v. Acum ulación proteica por kg. de aum e nto de peso en relación al pe so vivo del anim al. Figura 6 10 0 P 20 0 P 30 0 P 40 0 P 50 0 P 0 100 200 300 400 500 600 700 800 g/ kg . 10 0 P 20 0 P 30 0 P 40 0 P 50 0 P Kg.p.v. y Frame Contenido de proteína y grasa retenida en 1 Kg. de ganancia de peso de novillos que crecen o engordan a tasas de 0,6 Kg./an./día. Proteína Grasa 28 Nutrición y Alimentación Animal Las columnas altas (identificadas con la letra P (Pequeñas) al lado del peso vivo en el eje de las abscisas) pertenecen al contenido de grasa y proteína del aumento de peso corporal de bovinos de razas chicas (Aberdeen Angus) y las columnas más bajas, a razas grandes de madurez más tardía (Charoláis). Podemos apreciar en la misma, que considerando un mismo aumento de peso diario para ambas razas, la mas pequeña, depositará proporcionalmente mayor cantidad de grasa a pesos más bajos que la raza de tamaño grande. Composición de los alimentos. Existen grandes diferencias entre los animales y los vegetales respecto a la composición y relaciones cuantitativas de los tres grupos de compuestos orgánicos (proteínas, grasas y carbohidratos). La materia seca de los vegetales se compone principalmente de carbohidratos (75- 80%); el organismo animal contiene aproximadamente el 1%, a pesar de que los carbohidratos realizan funciones vitales en la producción energética de los animales. Hay que señalar que los ritmos de síntesis y degradación de los carbohidratos en el organismo animal son muy rápidos. Los carbohidratos solubles -fundamentalmente el almidón- sirven como reserva energética en los vegetales, en tanto que los carbohidratos insolubles (celulosa) mantienen la forma y la estabilidad mecánica. Las proteínas forman la estructura de los tejidos blandos, y la grasa depositada en el organismo sirve como reserva energética para el animal. El contenido en proteína en el organismo animal suele ser mayor que en los vegetales excepto en las semillas oleaginosas, que son ricas en proteína. La síntesis de proteína en el organismo animal, que lleva a la formación de tejidos y productos animales (leche, huevos, etc.), debe considerarse como el objetivo fundamental de la nutrición del ganado. En general un alimento está compuesto por nutrientes, material inerte y en algunos casos, factores de anticalidad (contaminantes y tóxicos). Desde el punto de vista químico (existen distintos sistemas de análisis de laboratorio que veremos más adelante), se lo puede dividir en primera instancia en agua y materia seca. Figura 7. Alimentos Voluminosos 29 Figura 7. Composición química de la materia seca de los vegetales. Aminoácidos Ac. nucleicos Aminas Amidas Nitratos Materia Orgánica Compuestos Nitrogenados Nitrógeno no proteico Solubles Hidratos de Carbono Celulosa Hemicelulosa Lignina Pectina Estructurales Azúcares Almidón Proteínas Grasas Aceites Materia Seca Lípidos Vitaminas s Hidrosolubles Liposolubles Ac. orgánicos Pigmentos Hormonas, etc. Materia Inorgánica (Cenizas) Otros Solubles en ácido: Minerales Insolubles en ácido: Sílice (arena) 30 Nutrición y Alimentación Animal El desarrollo del método basado en la determinación del FDN fue un avance significativo en la caracterización nutricional de los alimentos. Van Soest (1964, 1967) percibió que un inadecuado entendimiento del significado y de la función de la fibra, dificultaba el desarrollo de métodos que pudieran reemplazar a la Fibra Cruda. El utilizó el concepto de “entidades nutritivas ideales” (componentes del alimento que tienen una constante digestibilidad verdadera y pérdidas endógenas), para desarrollar y evaluar el sistema de detergentes aplicado al análisis de fibra. El principio sobre el cual el Sistema FDN fue fundado, es que los alimentos pueden ser divididos en una fracción soluble, degradable, rápidamente disponible, y en un residuo fibroso que es digerido en forma incompleta. A pesar que el FDN no tiene características ideales, la fracción Soluble en Detergente Neutro (SDN) es casi completamente digerida (95 a 98%) y tiene una pérdida endógena constante (11 a 15% de la MS). Los métodos de fibra, separan distintos componentes de los alimentos como vemos en el Gráfico1 Gráfico 1. Partición conceptual de los alimentos en fracciones químicas y nutricionales indicando las interrelaciones entre ellos. FRACCIONES QUIMICAS: Humedad M. Seca Cenizas Lípidos M. Orgánica Proteínas Azúcares Almidones Ac. Orgánicos Pectinas Hemicel . Lign. Extracivo Libre de Nitrógeno. Paredes Celulares Fibra Det. Neutro FRACCIONES NUTRICIONALES:De digestión Incompleta. Fácilmente digestibles Soluble Det. Neutro Carboh. No Fibrosos Carboh. No Estructurales. Carbohid., Ac. Orgánicos y Polímeros Complejos Almidones F.C . F.D.A Celulosa Alimentos Voluminosos 31 Ácidos Orgánicos: incluyen los ácidos grasos volátiles de los silajes y otros alimentos fermentados. Ligninas: ligninas polimerizadas y complejos de ácido fenólico, muchos de los cuales pueden ser solubles. Extracto Libre de Nitrógeno: se supone que representa los carbohidratos fácilmente disponibles de los alimentos, pero esto no es cierto en su totalidad ya que en esta fracción se encuentra algo de lignina, complejos fenólicos y hemicelulosa, especialmente en forrajes. Carbohidratos No Fibrosos (NFC): determinados por diferencia. Así como en el caso de la pared celular y de la fibra, la terminología asociada con los carbohidratos que no entran en la composición de la pared es confusa. Teóricamente los carbohidratos rápidamente disponibles pueden ser calculados sustrayendo las Cenizas, el extracto etéreo (E.E) y la proteína cruda (P.C.) de la porción Soluble en Detergente Neutro (SDN). D.R. Mertens, sugirió que esta aproximación a la determinación de los carbohidratos altamente disponibles ( 100% MS - %PC - %E.E. – Cenizas - %FDN) sea denominada Carbohidratos No Fibrosos (NFC = Non-Fibrous-Carbohydrates) para indicar su origen. Mertens demostró que NFC es diferente a Carbohidratos No Estructurales: CNE (ó Non Structural Carbohydrates : NSC ó Total Non Structural Carbohydrates: TNC) determinados por medios analíticos. Desafortunadamente, el término Carbohidratos No Estructurales (CNE, NSC) y Carbohidratos No Fibrosos están siendo usados de manera indistinta e intercambiable por nutricionistas y laboratorios analíticos. Como se ilustra en el Gráfico1 , está claro que Carbohidratos No Fibrosos calculados por diferencia, no contienen los mismos componentes que son determinados por los métodos para Carbohidratos No Estructurales. Las pectinas, los ácidos orgánicos incluyendo los ácidos grasos volátiles AGV) presentes en los alimentos fermentados, son incluidos en los Carbohidratos No Fibrosos, pero no son incluidos en los No Estructurales. Para evitar confusiones, la terminología debería ser estandarizada con la finalidad de dejar claramente expresado que los Carbohidratos No Fibrosos son calculados por diferencia a partir del análisis de fibra y que Carbohidratos No Estructurales ó Total de Carbohidratos No Estructurales son determinados analíticamente. 32 Nutrición y Alimentación Animal Es importante destacar aquí, que de acuerdo a lo dicho anteriormente sobre Valor Nutritivo de los alimentos: Los análisis de laboratorio permiten identificar los componentes químicos o grupos relacionados de sustancias, pero no determinan el valor alimenticio. La estimación del valor alimenticio depende de una asociación entre la concentración de los componentes analizados y algún parámetro del valor alimenticio. Los nutricionistas dependen de los valores de los nutrientes provistos por los laboratorios de análisis de alimentos. En gran parte, esos análisis de nutrientes son exactos. Sin embargo, los valores expresan las diferentes solubilidades del alimento en químicos, y no son directa medida de la biodisponibilidad. La exactitud de los análisis químicos de los alimentos depende de cuán bien estos se aproximen a lo que ocurre en los animales. Los análisis químicos y los físicos (espectrofotometría infrarroja- NIRS) pueden llegar a ser realizados económicamente en un gran número de muestras; de cualquier manera la correlación de esos análisis con lo que sucede en el animal, es variable. En el futuro los métodos de evaluación tomarán en cuenta la degradabilidad y la digestibilidad y así proveerán una más exacta valoración del valor del alimento. Expresión de la Composición Química de los Alimentos: “Tal cual” y sobre “100% de Materia Seca”. Las tablas sobre composición de los alimentos pueden estar basadas en el alimento “tal cual” como se come (con su humedad.) o en base a: “100% de Materia Seca” (“Diets on a 100% Dry Matter Basis” según NRC o “Sobre base seca” (exenta de humedad) NRC traducido”). Los alimentos tienen variable contenido de materia seca, es mucho más sencillo y más exacto que los cuadros sobre composición de los alimentos se basen en el peso seco. A modo de ejemplo analicemos la siguiente figura (Figura 8). Los análisis de la composición química de los alimentos, no determinan por sí mismos el valor nutritivo y por ende tampoco el valor alimenticio. Alimentos Voluminosos 33 Fig. 8. Composición química (Análisis proximal de Weende) del grano de cebada y pradera de alfalfa “tal cual”. Cebada, grano, (4) "Tal cual". P.B. 12% E.L.N. 68% Agua 11% F.C. 5% Cenizas 2% E.E. 2% Alfalfa, parte aérea, fresca, pre-fl. (2) "Tal cual". P.B. 4% Agua 78% E.E. 1% E.L.N. 9% Cenizas 2% F.C. 6% Cuando la dieta se enuncia tal como se come y el técnico desea comparar los diversos ingredientes que contiene con los requerimientos expresados en el peso seco, la ecuación es: % del nutriente % de nutrientes en el alimento húmedo en el alimento seco = x 100 % de materia seca en el alimento Por ejemplo, una dieta que contiene el 34% de materia seca y el 7% de proteína estando húmedo, se convierte en un alimento con un 20,6% de proteína sobre una base libre de humedad. Veamos esto gráficamente (Figura 9), trabajando sobre los mismos alimentos del planteo anterior. 34 Nutrición y Alimentación Animal Figura 9. Composición química (Weende) del grano de cebada y pastura de alfalfa base 100% de materia seca. Cebada, grano, (4) Base 100% MS. P.B. 13% F.C. 6% E.E. 2% E.L.N. 76% Cenizas 3% Alfalfa, parte aérea, fresca, pre-fl, (2) Base 100% MS. P.B. 20% F.C. 26% E.E. 2% Cenizas 10% E.L.N. 42% ¿Acaso un mismo alimento aporta lo mismo a diferentes especies animales? De la vista de la Figura 10, surge claramente que no. El resultado nunca va a ser el mismo en especies animales diferentes. Estas diferencias son muy marcadas cuando se trata de las capacidades para digerir alimentos voluminosos y lo son menos para los alimentos concentrados en general y comparativamente con los forrajes (voluminosos). Los coeficientes de digestión promedio que se dan en la figura para heno de alfalfa, la que contiene 86,1% de materia seca, 16,2% de proteína bruta, 1,6% de extracto etéreo y 26,9% de fibra cruda, muestran que los rumiantes digieren apreciablemente más nutrientes que el cerdo y el conejo. El caballo es un poco menos eficiente que el ganado bovino y ovino en digerir heno de alfalfa de alta calidad, pero la diferencia se amplía si los alimentamos con productos de baja calidad y ricos en fibra. Debido a la extensa fermentación bacteriana del rumen, los rumiantes son capaces de digerir celulosa y otros carbohidratos complejos, en forma más completa que los herbívoros no rumiantes. La mayoría de los animales no rumiantes no crecen ni se reproducen en forma normal a base de dietas voluminosas de forrajes sin enriquecer, pues no pueden extraer cantidades adecuadas de energía de dichos alimentos. Alimentos Voluminosos 35 Figura 10. Digestibilidad (%) de la energía (TND), del Extractivo Libre de Nitrógeno, de la Fibra Cruda, de la Proteína Cruda y de la Materia Orgánica del Heno de Alfalfa en el Conejo, Cerdo, Equino y Bovino. Materia Orgánica Proteína Cruda Extracto Etéreo Fibra Cruda Extractolibre de Nitrógeno TND 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Digestibilidad (%) Materia Orgánica Proteína Cruda Extracto Etéreo Fibra Cruda Extracto libre de Nitrógeno TND Digestibilidad del heno de alfalfa en ciertos animales. Conejo Porcino Equino Bovino Sin embargo, cuando se proporcionan dietas de alta energía las especies animales no rumiantes muestran una capacidad digestiva igual o superior a los rumiantes. Esto indica que como puede verse en la Figura 11, con las dietas bajas en fibra estudiadas, la fermentación bacteriana del rumen de los bovinos no muestra ninguna ventaja particular sobre la digestión enzimática sola. 36 Nutrición y Alimentación Animal Figura 11. Maíz Grano Avena Pell. Girasol Heno alfalfa Rumiantes Cerdo 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 E. M . M ca l./ kg .M S Energía Metabilizable de distinos alimentos en cerdos y rumiantes. Composición química de los subproductos agroindustriales. Los alimentos destinados a la alimentación de los animales que se obtienen de las plantas, no solo consisten en cosechas forrajeras, semillas y raíces, sino también en subproductos derivados del procesamiento de diversos elementos vegetales, como las semillas, que derivan de la fabricación de productos para consumo humano y otras aplicaciones industriales. El afrechillo que se obtiene de los molinos harineros; el gluten, subproducto de la fabricación del almidón de maíz y los expellers y harinas que son residuos provenien- tes de la extracción del aceite de semillas de oleaginosas, son ejemplo de la variedad de subproductos vegetales. Su composición es por lo general diferente a la de la semilla o material del que se ha obtenido. Así, la molienda del trigo, provee un alimento para animales que es más rico en proteínas, grasas, minerales y vitaminas que el grano completo, pero es menos digestible por su elevado contenido de carbohidratos estructurales. Del endosperma (81% para el trigo) se obtiene la harina blanca para alimentación humana. Su rendimiento en harina blanca es de aproximadamente 70%, (100 kg. grano de trigo= 70 kg. harina blanca, 25 kg. de salvado y 5 kg. de otros) lo que quiere decir que una porción variable del endosperma (81 - 70 = 11%) queda en los tegumentos y embrión de la semilla, que constituyen los subproductos de la molienda. Alimentos Voluminosos 37 Mientras que los subproductos del trigo tienen un alto valor alimenticio, no sucede así para todos los subproductos utilizados en nutrición animal. El salvado de avena, por ejemplo, que es el residuo de producción de harina de avena, contiene menos de la mitad de proteínas y más del doble de fibras que la semilla misma, ya que está formado en su mayoría por la cáscara y por lo tanto es de menor digestibilidad y valor nutricional. Por otro lado la extracción de aceites a partir de semillas de soja, algodón y lino, ya sea para empleo humano o industrial, provee subproductos de elevada digestibilidad y de especial valor por su contenido proteico. Más de la mitad del total de la materia seca de la mayor parte de los cultivos alimentarios, está compuesta por residuos no comestibles tales como cañas y paja de los cereales, vainas y hojas de las leguminosas, así como cultivos de tubérculos. Estos pueden ser importantes fuentes de nutrientes para los animales, pero a menudo son quemados (limpieza de rastrojos) o se echan a perder. La investigación también ha demostrado que la cama de gallinas de postura y pollo parrillero, así como el desperdicio que se saca en los corrales de sistemas de engorde intensivo de ganado (feedlots), puede servir como reemplazo de otros alimentos de uso común para animales. En forma semejante muchos alimentos importantes que se utilizan en las raciones de porcinos y aves, son derivados del procesamiento de productos animales. Aquí se incluyen la harina de carne, harina de hueso, harina de pescado, gluten meal, subproductos lácteos, plumas hidrolizadas, pelo, residuos de piel y muchos otros. Conocer el procedimiento de fabricación de estos subproductos y su origen, resulta muy valioso para comprender su composición y su valor alimenticio. 38 Nutrición y Alimentación Animal Los alimentos voluminosos (forrajes) Introducción. Los vegetales tienen los mismos nutrientes (glucosa, ác. grasos, aminoácidos, vitaminas, calcio, fósforo, magnesio, potasio, etc.) que se hallan en el organismo animal, pero las formas en que se encuentran combinados (celulosa, hemicelu- losas, almidones etc.) y las proporciones presentes son muy diferentes. Entre las diversas especies de plantas existe mayor variación en cuanto a composición que en los animales. La proteína es principalmente un constituyente de los tejidos activos, por tanto las hojas son más ricas en este nutriente que los tallos (dos a tres veces y media más proteína que los tallos, sea cual fuere la especie de planta). Los henos de leguminosas con muchas hojas como la alfalfa y el trébol, siempre contienen más proteína que el de gramíneas, como el de moha. Conforme la planta madura se observa un movimiento de proteínas de las partes vegetativas hacia la semilla, para proveerle de los nutrientes necesarios para el crecimiento durante la germinación. Así, a la madurez, la semilla contiene mayor porcentaje de proteína que el resto de la planta. Esto lo veremos más adelante en este curso al transcurrir los temas y comparar rastrojos y granos. El contenido de lípidos también es más elevado en las hojas que en los tallos y por lo general es mayor en las semillas, donde actúa como una reserva de energía para la germinación. En todos los productos vegetales, con excepción de las semillas de oleaginosas, los principales componentes son los carbohidratos, en el conjunto de la planta. Como dijéramos al inicio, la naturaleza de los carbohidratos difiere marcadamente según se encuentre como reserva o elemento estructural y de protección. Debido a que la celulosa y otros compuestos similares, clasificados por los químicos y nutricionistas como Fibra Bruta, Fibra Cruda, Fibra Detergente Neutro, Fibra Detergente Ácida, son mucho menos digestibles que el almidón o el contenido celular, las diversas partes de los vegetales difieren considerablemente en su valor nutritivo según sea la proporción y la digestibilidad de esa fibra. De hecho, los animales no producen las enzimas necesarias para digerir la pared celular pero han desarrollado una mutua y beneficiosa interrelación con microorganismos que sí las poseen. Las bacterias pueden degradar las paredes celulares pero ese proceso es relativamente lento, tomando horas ó días. El ganado bovino y otros rumiantes tienen un particular sistema digestivo que les permite maximizar la digestión de las paredes celulares. Alimentos Voluminosos 39 Los alimentos con mayor contenido de celulosa o compuestos similares y que, son por lo tanto menos digestibles, como el heno, paja, ensilado, etc., se clasifican como forrajes. En alimentación, los alimentos voluminosos se incluyen principalmente (aunque no exclusivamente) en las raciones de los herbívoros, en las que, aparte de suministrar nutrientes, desempeñan un papel fisiológico especial. La mayor parte de los alimentos voluminosos rinden menos del 65% en términos de Energía Metabolizable / kgMS en relación a la energía aportada por los granos de cereales. Cuando comparamos alimentos entre sí sobre la base de sustancia seca, suponemos que no hay diferencias en el consumo de los mismos para alcanzar cantidades de energía útil, y que los animales consumirían voluntariamente, según sus necesidades energéticas, si se les ofrece alimento suficiente. Esto no es forzosamente cierto. Como manifestáramos al inicio, cuando el animal consume únicamente forrajes, los rumiantes no digieren directamente el principal componente productorde energía del alimento; esta función es realizada por microorganismos simbióticos en el rumen o en el ciego, cuya función depende parcialmente de la forma en que son “bien alimentados” estos microorganismos. Según disminuye la tasa de digestión micro- biana, se reduce el consumo voluntario de forrajes (menor tasa de pasaje). Más adelante en este curso, volveremos sobre consumo de alimentos, aunque deseamos poner de manifiesto aquí que el nivel “apropiado” de algunos nutrientes de los forrajes (al igual que en otros alimentos) no depende de su concentración cuantitativa en el alimento, sino de su concentración en relación con la energía útil del mismo. La energía útil presente en la sustancia seca de un alimento concentrado es relativamente constante, mientras que la de un forraje (o producto no concentrado) puede presentar diferencias de un 40% y mayores. Esta importante diferencia es manifiesta si comparamos por ejemplo la composición de un pastoreo en estado vegetativo y en su estado de madurez. * Características y Clasificación. Tienen poco peso por unidad de volumen y un alto contenido en paredes celulares. En la República Argentina los alimentos voluminosos constituyen la base alimenticia de la ganadería mayor (bovinos, ovinos, equinos), y en muchos sistemas de producción son el único tipo de alimento que consumen los animales. Aunque otras especies, como los cerdos, pueden sobrevivir con alimentos groseros, su productividad, sin otra fuente de alimentos, sería muy baja para ser rentable en 40 Nutrición y Alimentación Animal nuestra economía actual. En aves, perros y gatos la naturaleza de su tracto digestivo restringe la cantidad de alimento fibroso que se les puede suministrar. El gran grupo de los alimentos voluminosos está constituido principalmente por las pasturas (naturales y cultivadas), los verdeos de verano (sorgos forrajeros, maíces, mijo, moha, etc) e invierno (avena, centeno, cebada, trigo, triticale, trigopiro, etc.), los rastrojos de cosecha y los forrajes conservados como henos en su forma de fardos, rollos, parvas, etc., silajes (de pasturas, maíz, sorgo granífero, etc.), henolajes u otras formas de conservación como los forrajes deshidratados y aglomerados, por ejemplo los pellets de alfalfa, cubos de alfalfa, harina de alfalfa, etc. Estos alimentos tienen características nutricionales muy diferentes, dadas por una amplia variabilidad en la composición física y química (tabla 1). Algunos permiten sostener altas ganancias de peso en vacunos: 1 Kg /día o algo más, con un promedio de 0,7 a 0,75 kg/día en invernada de novillos y una producción moderada de leche de alrededor de 15-20 lt / día promedio de una lactancia con buenas pasturas o verdeos. Otros en cambio solo posibilitan el mantenimiento de los animales (ganancia cero), o pérdidas de peso variables como ocurre con los rastrojos, henos de mala calidad o pasturas de gramíneas encañadas. Ello es debido a la diferencia de calidad (digestibilidad, valor energético, contenido de proteína bruta, pared celular o carbohidratos solubles) que entre otras cosas hacen que sean consumidos de manera diferencial (selección) y que determinen distintos procesos fermentativos en el rumen, lo cual afecta el metabolismo y la performance de los animales. Si la composición del forraje y su influencia sobre la nutrición, es desconocida, la combinación de recursos forrajeros o de diferentes alimentos cumple el rol de cubrir sólo deficiencias cuantitativas. Por otra parte existen al alcance de los profesionales y asesores, laboratorios de análisis e interpretación de calidad de alimentos. La tabla 1. permite ver el nivel de heterogeneidad de los alimentos voluminosos. Es importante conocer la composición bioquímica del forraje y de las materias primas a fin de proponer combinaciones de alimentos adaptadas a los requerimientos de los animales. El conocimiento y la interpretación de los parámetros de composición de los alimentos permite balancear cualitativamente una dieta destinada a los animales. Alimentos Voluminosos 41 Tabla 1. : Características generales de los alimentos voluminosos. Pasturas Tiernas Pasturas Maduras Heno alfalfa bueno Heno gramín. medio Silaje maíz Rast. trigo M.S.% 15-25 35-45 85-90 85-90 25-35 80-90 Los siguientes datos están expresados En base seca (M.S. = 100%) M.O.% 85-95 85-95 85-95 85-95 85-95 85-95 P.B.% 18-23 8 -10 16 -18 8 -10 8 - 9 4 - 5 Pared cel.% 35-40 60-70 45 60 55 75-80 Dig.% 70-75 50-55 62 55 60 30-40 E.M. Mcal / KgMS 2,5-2,7 1,9-2,1 2,3 2 2,2-2,3 1,4-1,6 Referencias: M.S. = Materia Seca; M.O. = Materia 0rgánica; P.B. = Proteína Bruta; Pared. cel. = Pared celular; Dig. = Digestibilidad; E.M. Mcal./Kg. MS = Energía Metabolizable en Megacalorías por Kg. de materia seca. La Tabla 1 nos permite las siguientes observaciones: 1. En la mayoría de los parámetros existen marcadas diferencias. 2. El contenido de materia orgánica (M.O.) en general oscila entre el 85-95 % lo que indica que la fracción mineral (cenizas) cuantitativamente tiene pocas variaciones (recordar que la M.S. es la suma de la M.O + Cenizas). Cualitativamente la fracción mineral puede tener una composición muy diferente, dependiendo esto de la especie, estado de madurez, tipo de suelo, empleo de fertilizantes, etc. (Composición mineral y metabolismo de los minerales se verá mas adelante en este curso). 3. El principal constituyente de los alimentos voluminosos es la pared celular. 42 Nutrición y Alimentación Animal Introducción. Los animales ingieren paredes celulares intactas y no “fibras”. Estas paredes, en conjunto con los polisacáridos que contienen sirven como substratos para los microorganismos del rumen. A semejanza de la célula animal, la célula vegetal contiene un citoplasma rodeado por una membrana plasmática o plasmalema. Las paredes elaboradas por las células adyacentes están constituidas por polisacáridos y están cementadas por una hoja central: la laminilla media. La célula vegetal tiene básicamente tres puntos de diferenciación con la célula animal: la presencia de plástidos conteniendo clorofi- la, una gran proporción de vacuolas y una rígida pared celular. En sistemas de pastoreo con rumiantes de producción media, las paredes celulares pueden aportar el 70 al 90% de los carbohidratos consumidos. Debido a que la pared celular se digiere con lentitud y de forma incompleta, deben ser limitadas en las dietas de rumiantes de alta producción, pero de cualquier forma, su proporción en las dietas continuará aportando el 40 al 60% de los carbohidratos (David Mertens, US Dairy Forage Center, 1996). Para los nutricionistas interesados en la evaluación y utilización de los materiales vegetales como alimentos, el desarrollode la pared celular es un hecho de importan- cia considerable. Composición y desarrollo de la Pared Celular de las plantas. Alimentos Voluminosos 43 La pared “esquelética” que reviste a las células vegetales por fuera de la membrana plasmática es muy variable en su espesor, en su arquitectura y en las proporciones respectivas de sus tres categorías de constituyentes principales: 1. El armazón de microfibrillas de celulosa. 2. La matriz envolvente de polisacáridos no celulósicos combinados con glucopro- teínas, comunes a todas las paredes. 3. Las sustancias de incrustación (ligninas) o de cubierta (cutina). Los polisacáridos constituyen del 70 al 80% de la Materia Seca de la pared, pero no debemos olvidar que el agua representa el 60 al 80% de las paredes primarias
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