Digestibilidad en rumiantes: métodos in situ, in vitro e in vivo y equipos necesarios

Digestibilidad: concepto y consideraciones sobre el nitrógeno

Digestibilidad es la proporción de alimento ingerido que no aparece en las heces; por lo tanto, se asume que es utilizable por el animal luego de su absorción en el tracto digestivo y se expresa en porcentaje. La digestibilidad puede determinarse para un alimento completo o para alguno de sus componentes.

Es importante tener en cuenta la validez de los coeficientes debido a que la digestibilidad aparente es más fácil de calcular, pero no contempla algunos factores que sí considera la digestibilidad verdadera. Esta última contempla las pérdidas de productos procedentes del propio animal, como:

• Descamación de células epiteliales del tubo digestivo.
• Enzimas y secreciones digestivas presentes en las heces.
• Compuestos nitrogenados exógenos y el nitrógeno endógeno.

Algunas fuentes de nitrógeno endógeno incluyen:

• Células epiteliales del tracto digestivo.
• Enzimas digestivas.
• Sustancias segregadas en el intestino.
• Síntesis microbiana en el ciego y el colon.

En el caso de la digestibilidad aparente, el nitrógeno carece de un significado absoluto en rumiantes debido al variado origen y magnitud del nitrógeno detectado en las pérdidas fecales. Se estima que el nitrógeno metabólico puede representar aproximadamente el 3% de la materia seca en las pérdidas fecales.

Tipos de métodos para medir la digestibilidad

Digestibilidad in situ

La digestibilidad in situ es una técnica que se utiliza para estudiar la digestión de los rumiantes dentro del rumen de un animal vivo. El término "in situ" se refiere a que los estudios se realizan en el lugar mismo, en lugar de simular las condiciones del rumen en un laboratorio.

Procedimiento

Se realiza mediante una intervención veterinaria en la que se instala una fístula ruminal que permite acceso al contenido del rumen. El experimento consiste en colocar fracciones de alimento en bolsas de incubación con porosidad adecuada para permitir el ingreso de microorganismos al interior y establecer contacto con el alimento. Se colocan tantas bolsas como mediciones diarias se vayan a realizar; según el diseño experimental, se retiran las bolsas en intervalos determinados y su contenido se lleva al laboratorio, donde se analiza la degradación de:

• Materia seca (MS).
• Fibra detergente neutro (FDN).
• Fibra detergente ácido (FDA).
• Nitrógeno total y nitrógeno asociado a la FDN.

Gracias a estos parámetros se obtiene la degradabilidad ruminal en función del tiempo de los alimentos introducidos en el rumen del animal.

Ventajas

• Mayor realismo que in vitro: al colocar la muestra directamente en el rumen se simulan condiciones reales de fermentación (microorganismos ruminales, pH, temperatura y motilidad ruminal).
• Menor costo y complejidad que in vivo: no requiere la recolección total de las heces, lo que reduce tiempo y recursos.
• Información cinética: permite evaluar no solo la cantidad degradada sino también la velocidad de degradación, útil para ajustar dietas.
• Versátil: aplicable a una amplia variedad de alimentos y aditivos.

Desventajas

• Menos precisa que in vivo: la presencia de la bolsa puede afectar la accesibilidad de los microorganismos al alimento y subestimar la degradabilidad real.
• Variabilidad: los resultados pueden verse afectados por factores como el tipo de bolsa, tamaño de partícula de la muestra, ubicación de la bolsa en el rumen y variabilidad individual de los animales.
• Requiere animales fistulados: limita la aplicación y puede aumentar costos y consideraciones éticas.

Equipo e instrumentos utilizados

• Animales fistulados: bovinos, ovinos o caprinos con fístula ruminal.
• Bolsas de incubación: de distintos materiales y porosidades según el alimento y objetivo.
• Muestras de alimento: molidas y homogéneas.
• Sutura o clips para cerrar las bolsas.
• Balanza analítica para pesar las muestras antes y después de la incubación.
• Horno para secar las muestras.
• Equipos de determinación: espectrofotómetro, cromatógrafo, etc., para medir nutrientes y marcadores.

Digestibilidad in vitro

La digestibilidad in vitro es una técnica de laboratorio que simula las condiciones del rumen para evaluar la capacidad de un alimento de ser digerido. Se coloca una muestra del alimento en un medio que contiene microorganismos ruminales (inóculo) y se incuba durante un tiempo determinado. Al final de la incubación se mide la cantidad de materia orgánica degradada por los microorganismos, lo que ofrece una estimación de la digestibilidad del alimento.

Ventajas

• Rapidez: los resultados se obtienen en pocos días, frente a semanas o meses en ensayos in vivo.
• Bajo costo: requiere menos recursos que ensayos in vivo (menos animales y menor cantidad de alimento).
• Repetibilidad: permite realizar múltiples réplicas, aumentando la precisión.
• Versatilidad: aplicable a forrajes, concentrados y otros ingredientes.
• Ética: no implica sacrificio de animales, siendo una alternativa más ética que algunos ensayos in vivo.

Desventajas

• Simulación: aunque simula condiciones ruminales, siempre existe diferencia respecto a lo que ocurre in vivo.
• Variabilidad: resultados dependientes de la composición del inóculo, condiciones de incubación y tipo de alimento.
• No considera el paso post-ruminal: sólo evalúa la degradación ruminal, sin incluir la digestión en intestino delgado y grueso.
• No proporciona todos los datos de fermentación: mide degradación de materia orgánica, pero no siempre detalla los productos de fermentación.

¿Cuándo utilizar la digestibilidad in vitro?

• Evaluación preliminar de alimentos: herramienta útil para una primera valoración de la calidad nutricional antes de ensayos más complejos.
• Comparación de alimentos: permite comparar digestibilidad entre productos bajo condiciones controladas.
• Estudio de aditivos: útil para evaluar el efecto de aditivos sobre la digestibilidad.

Equipos

• Incubadora: para mantener temperatura constante adecuada para el inóculo ruminal.
• Baño de agua: para mantener temperatura precisa durante la incubación.
• Centrífuga: para separar sólidos y líquidos tras la incubación.
• Estufa: para secar las muestras antes de pesarlas.
• Balanza analítica: para pesadas precisas de muestras y residuos.
• Material de vidrio: probetas, matraces, pipetas, etc.
• Sistemas de incubación in vitro: sistemas comerciales que permiten controlar pH, temperatura y atmósfera gaseosa.
• Viales de incubación: recipientes especiales para muestras y inóculo.
• Bombas de vacío: para crear atmósfera anaeróbica similar a la del rumen.
• Sistemas de medición de gases: para medir producción de gases durante la incubación y proporcionar información sobre fermentación.
• Espectrofotómetro: para determinar concentraciones de compuestos como glucosa o ácidos grasos volátiles.

Digestibilidad in vivo

La digestibilidad in vivo evalúa directamente la capacidad de un animal para digerir y absorber nutrientes de un alimento. A diferencia de los métodos in vitro e in situ, este método se realiza directamente en el animal, proporcionando una medida más precisa de la digestibilidad real.

¿Cómo se realiza?

Generalmente implica alimentar al animal con un alimento marcado con un marcado indigestible (por ejemplo, óxido de cromo o ciertas fibras), recolectar las heces durante un periodo determinado y analizar el contenido de marcador y nutrientes en heces y alimento. A partir de estos datos se calcula la cantidad de nutrientes digeridos y absorbidos.

Ventajas

• Realismo: evalúa la digestibilidad en condiciones reales, considerando variabilidad individual, interacción entre nutrientes y efectos ambientales.
• Completa: permite evaluar la digestibilidad total, incluyendo degradación ruminal y digestibilidad post-ruminal.
• Información detallada: ofrece datos sobre digestibilidad de distintos nutrientes (proteínas, fibra, grasas, etc.) e identifica factores que afectan la digestibilidad.

Desventajas

• Costosa: requiere mayor número de animales, tiempo y recursos que la digestibilidad in vitro.
• Compleja: los procedimientos de recolección y análisis son laboriosos y requieren personal capacitado.
• Variable: los resultados pueden verse afectados por edad, estado fisiológico, composición de la dieta y condiciones ambientales.
• Consideraciones éticas: el uso de animales en investigación plantea importantes consideraciones éticas.

Equipo e instrumentos utilizados

• Animales: pueden usarse animales de laboratorio (roedores) o de producción (bovinos, ovinos, porcinos) según el objetivo.
• Alimentos: deben ser homogéneos y de calidad para garantizar precisión.
• Marcadores indigestibles: óxido de cromo, fibras (celulosa, lignina), etc.
• Balanza analítica: para pesar muestras de alimento y heces.
• Molinillos: para moler muestras de alimento y heces.
• Tamices: para obtener fracciones de diferentes tamaños de partícula.
• Horno: para secar muestras antes de pesarlas.
• Equipos de determinación: espectrofotómetro, cromatógrafo, etc., para medir nutrientes y marcadores.
• Software estadístico: para el análisis de los datos experimentales.

Nota: la elección del método depende de los objetivos del estudio, recursos disponibles, consideraciones éticas y el nivel de precisión requerido. A menudo, los estudios combinan métodos (por ejemplo, in vitro para cribado y in vivo para validación) para obtener resultados robustos y aplicables en condiciones productivas.