El uso de extractos naturales como modificadores de rumen para mejorara la productividad en vacas

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Departamento Técnico de Pancosma

Introducción

En la práctica, la utilización de antibióticos promotores del crecimiento ha existido por más de 50 años y representa al mercado europeo estimado en aproximadamente 200 millones de Euros. Tradicionalmente, en las dietas de rumiantes, los antibióticos convencionales (avoparcina, flavofosfolipol y virginiamicina, zinc bacitracina) y los ionoforos (lasalocid, salinomicina, monesina sódica) han sido utilizados para incrementar la baja digestibilidad, modificar favorablemente la población microbiana del rumen, e incrementa la respuesta productiva (por ejemplo, rendimiento en leche, composición, etc.). Sin embargo, la producción animal siempre está en este momento bajo una presión social, económica, y política, tendiente a desarrollar estrategias alternativas para los sistemas de producción animal actuales. La calidad y seguridad en la alimentación, preocupa de manera similar a consumidores, legisladores y a expertos de la industria, sobre la presencia de residuos y patógenos resistentes en los alimentos, han llevado, en parte, a la prohibición de la mayoría de los antibióticos como aditivos de alimentos desde el año 1999 en Europa y 2007 en Estados Unidos.

La Necesidad de Estrategias Nutricionales en Sistemas de Alta Producción Lecheros.

Muchos de los establos de altas producciones tienen actualmente un promedio superior a los 11.000 litros de leche. En un futuro cercano, los desarrollos genéticos y el manejo proveerán a los establos la oportunidad de promediar los 13.000 litros de leche. Por este motivo, estamos obligados a incorporar nuevos conceptos de nutrición en programas nutricionales para sincronizar el balance entre los niveles óptimos de proteína y de energía.

La proteína es requerida para mantenimiento, crecimiento, lactancia y reproducción. El NRC (1989) recomendó la concentración dietaria del 19% durante las 3 primeras semanas posteriores al parto y 16-18% luego de éste, dependiendo de la cantidad de leche que se produzca. Justo después del parto, las vacas son sometidas a tremendos cambios metabólicos, por ejemplo cambian de un estado homeostático a homeorético para priorizar la producción de leche. La demanda de glucosa se vuelve intensa y la gluconeogénesis prominente. Se movilizan a menudo durante los primeros 60 días de lactancia más de 16 kg de proteínas de las reservas de proteínas en el cuerpo y tejidos. La ruta de degradación de cada aminoácido requiere la separación del grupo amino del esqueleto carbonado y estas estructuras ingresan al ciclo de Krebs, o bien son canalizados en gluconeogénesis. En esta conversión de aminoácidos a glucosa, se liberó amonio y debe ser transformado a urea por el hígado para prevenir la toxicidad del amonio. La desintoxicación del amonio a urea, por el hígado, es un proceso que consume energía.

Este proceso continúa a expensas del animal hasta que todos los requerimientos de proteína y de energía puedan ser cubiertos a través del consumo de la dieta. Pero usualmente esto no ocurre hasta la 6-10 semana después del parto. Si se consumió más proteína de la que efectivamente puede ser utilizada, la urea y el amonio aumentan en los tejidos y fluidos del cuerpo. Esto dificulta la fertilización, el desarrollo del embrión, y la implantación del concepto, con lo cual, debido a esto, se retarda la génesis de un nuevo ternero.

Se han investigado ya desde hace varios años, nuevos aditivos alimenticios para reducir la degradación de las proteínas a amonio, y maximizar metabolismo energético. Una de estas soluciones está basada en los extractos naturales de plantas y sus fitomóleculas de bioactividad secundaria, de familias diversas en estructura, modo de acción, y metabolismo y beneficios para los animales (Kamel, 2003).

La Metodolog├şa

Nueve años atrás, se inició una propuesta multidisciplinaria, con los siguientes objetivos:
1). La identificación y depurado de un panel de 25 metabolitos secundarios de plantas, representando una exhaustiva investigación de la literatura publicada.

2). La validación de sus efectos in vitro y en animales canulados vivos.

3). Los efectos del nivel de inclusión y obtención de moléculas seleccionados en la performance zootécnica en producción lechera y de carne.

4). La trazabilidad de estas fito moléculas individuales en el alimento, en el rumen y su posible identificación en productos lácteos y cárnicos.

Resultados

Este proyecto ha identificado al menos cinco metabolitos secundarias de plantas distintos, los cuales tienen el potencial para mejorar la productividad del ganado lechero y de carne, modificando uno o más de los siguientes parámetros:

ÔÇó Mantener un pH de rumen deseable.
ÔÇó Estimular la s├şntesis de prote├şna microbiana del rumen y/o producci├│n ├ícidos grasos vol├ítiles.
ÔÇó Incrementar la tasa de pasaje o flujo de nutrientes fuera del rumen.
ÔÇó Mejorar la digesti├│n del almid├│n y fibra en el rumen.
ÔÇó Estabilizar el ecosistema del rumen.

Como trabajan estos productos en la reducci├│n de la degradaci├│n de prote├şnas?

La prote├şna es la fuente m├ís importante de nitr├│geno para el crecimiento microbiano. La prote├şna es degradada r├ípidamente por las bacteria rumen en p├ęptidos, amino├ícidos y amonio.

Seleccionando entre m├ís de 30 extractos de plantas y fito mol├ęculas se ha demostrado que s├│lo una peque├▒a parte de estas pueden reducir la degradaci├│n de prote├şnas. De las testeadas, el cinamaldehido (de Cinnamomum spp, la canela) ha brindado repetidamente los efectos m├ís fuertes reduciendo N-amonio (Tabla 1), comparado con 4 mg/d de monensina. A un nivel de 100 mg/d, la reducci├│n en N-amonio fue 16.7% comparado con el control.

Extractos de plantas como modificadores de Rumen para mejorar la productividad en vacas lecheras

 

En la tabla anterior, es interesante notar que, incrementando 10 veces la dosis (1000 mg/d de cinamaldehido) no tuvo un efecto mayor en la reducci├│n del amoniaco-N que en la menor dosis. Esto fue confirmado en una prueba siguiente de dosis-respuesta, que demostr├│ que incrementar la dosis de cinamaldehido no conduce a una mayor reducci├│n de N-amonio (Figura 1)

Extractos de plantas como modificadores de Rumen para mejorar la productividad en vacas lecheras

Investigaciones adicionales realizadas con un sistema de fermentaci├│n de cultura doble y continua han demostrado que cinamaldehido interfiere con la degradaci├│n de prote├şnas a nivel de la lisis de p├ęptidos y deaminaci├│n (Busquet et al., 2003; Cardozo et al., 2003). Ferme et al. (2003) demostraron por el perfil molecular, que el cinamaldehido puede proporcionar la misma respuesta metab├│lica que los ion├│foros aunque apuntando a diferentes poblaciones y/o actividades microbianas. Los resultados de estos cambios se pueden explicar los pasos espec├şficos en los cuales cinamaldehido afecta los caminos metab├│licos involucrados con las prote├şnas. Como se ver├í en una secci├│n posterior, la inclusi├│n de cinamaldehido en dietas pastoriles conduce a una reducci├│n significativa en el nitr├│geno ureico en leche.

Como trabaja este producto en mejorar la energ├şa metab├│lica?

Los carbohidratos son la fuente principal de energ├şa para los microbios del rumen. Sin estos, el ecosistema del rumen deja de funcionar. Los carbohidratos son degradados a ├ícidos grasos vol├ítiles (acetato, propionato, butirato, etc.). De estos, el propionato tiene un esqueleto de 3 carbonos, el cual es usado como un precursor para la s├şntesis de glucosa. Como m├ís del 80% de todas las vacas lecheras sufren un balance energ├ętico negativo luego del parto, por lo tanto son importantes las estrategias que incrementan la energ├şa del animal. Es m├ís, la glucosa incrementa la sensibilidad de los fol├şculos a la estimulaci├│n de las hormonas para que se optimice la ovulaci├│n.

Muchas preparaciones comerciales basadas en combinaciones de aceites esenciales de plantas est├ín limitadas en sus efectos por mejorar el metabolismo energ├ętico en el rumiante. Investigando individualmente los extractos de plantas surgieron varios candidatos que afectan individual o totalmente a los ├ícidos grasos vol├ítiles. Entre estos, el aceite del clavo de olor, cuyo ingrediente activo principal es el eugenol, se ha demostrado que baja la relaci├│n C2:C3, al disminuir el acetato e incrementar los niveles de propionato (Tabla 2) en una forma similar al monensina.

Extractos de plantas como modificadores de Rumen para mejorar la productividad en vacas lecheras

Validaci├│n del XTRACT en pruebas sobre vacas lecheras

La formulaci├│n del XTRACT para rumiantes adultos es la culminaci├│n de 3 a├▒os de una intensa investigaci├│n en fitomol├ęculas ideales a una dosis ideal. El objetivo permaneci├│ firme: optimizar el metabolismo del rumen. Esto condujo a la selecci├│n de 2 componentes: cinamaldehido, para sus efectos reduciendo el N-amonio, y el eugenol, para sus efectos incrementando el propionato y reduciendo la relaci├│n de acetato y propionato. Varias pruebas en animales han demostrado que la inclusi├│n de XTRACT condujo a reducciones en amoniaco ruminal y nitr├│geno ureico en leche. Una de estas pruebas, mostr├│ que la inclusi├│n de XTRACT en el concentrado proteico de la dieta, en vacas lecheras en pasturas, coincidi├│ con una reducci├│n mensual de la concentraci├│n de nitr├│geno ureico en leche (Figura 2)

Extractos de plantas como modificadores de Rumen para mejorar la productividad en vacas lecheras

Están en desarrollo, pruebas intensivas para mostrar los beneficios de agregar XTRACT en concentrados y TMRs (Raciones Totales Mezcladas). Un estudio de este tipo, fue desarrollado en la Universidad de Purdue (USA) en el cual mostró los beneficios del XTRACT en TMR en lactancia temprana en materia seca consumida, producción y composición de leche (Tabla 3).

En esta prueba, se registraron beneficios significativos en el consumo de alimento. Esto condujo a un aumento de m├ís de un litro por d├şa en la producci├│n de leche en el grupo de XTRACT. El rendimiento en composici├│n de leche, fue tambi├ęn significativo para grasa, prote├şna y s├│lidos no grasos. Y aunque el nivel de nitr├│geno ureico en leche estaba ya a muy bajo nivel (12.3 mg/dL) la inclusi├│n del Xtract disminuy├│ el MUN en un 2.5% adicional.

Extractos de plantas como modificadores de Rumen para mejorar la productividad en vacas lecheras

 

Recomendaciones de uso

La figura 3 representa el ciclo fisiol├│gico normal en una vaca adulta de una vaca lechera. Con esto en mente, se pueden hacer las siguientes recomendaciones de uso de base cient├şficas para XTRACT en base a datos in vitro y in vivo.

Extractos de plantas como modificadores de Rumen para mejorar la productividad en vacas lecheras

 

Los beneficios de reducir la degradaci├│n de las prote├şnas e incrementar el metabolismo energ├ętico indican que la aplicaci├│n del XTRACT deber├şa comenzar en los primeros 100 d├şas siguientes al parto (vaca fresca y en periodo de lactancia temprana). Esto es cuando el rumiante adulto est├í enl riesgo de caer en un balance en├ęrtico negativo, con altos niveles de urea en la sangre, conduciendo a una producci├│n de leche por debajo del nivel ├│ptimo, como tambi├ęn a problemas de salud y de fertilidad. Sin embargo la aplicaci├│n continuada de XTRACT durante el ciclo entero de lactancia generar├í tambien beneficios al mejorar la producci├│n y composici├│n de leche en plena lactancia tard├şa cuando los niveles de producci├│n tienden a disminuir. Adem├ís, mejorar los niveles de producci├│n de leche en la ├║ltima lactancia ha sido correlacionado con incrementos en los niveles de fertilidad. (Alta incidencia de ovulaci├│n)

Referencias

  • Busquet, M., Calsamiglia, S., Ferret A., Kamel, C.2003. Screening of the effects of plant extracts and secondary plant metabolites on rumen microbial fermentation in a continuous culture system. Submitted.
  • Busquet, M., Calsamiglia S., Ferret, A Kamel, C.2003. Effects of cinnamaldehyde, garlic and monensin on nitrogen metabolism and fermentation profile in continuous culture. J.Anim.Sci.81 (Suppl.1):148.
  • Cardozo, P.W., Calsamiglia, S., Ferret A., Kamel C. 2004. Effects of natural plant extracts on protein degradation and fermentation profile in continuous culture. Submitted.
    Ferme, D., Banjac, M., Calsamiglia, S., Busquet, M., Kamel, C.,Avgustin, G.2003. The effects of plant extracts on microbial community structure in a rumen simulating continuous culture system as revealed by molecular profiling. Folia Microbiologia. In press.
  • Kamel, C.2003. Plant extracts and their application for improving animal productivity. In Alternatives to the use of growth-promoting antibiotics in animal feeds, Carro, M.D. and M.J. Ranilla, General Council of Veterinary Colleges, Spain. In press.

Source: bmeditores.mx

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