Metabolismo ruminal: digestión de carbohidratos y proteínas en rumiantes

Biología2 jul 2024Actualizado el 7 nov 20267,01 KB

Resumen

El documento explica la digestión de carbohidratos y proteínas en el rumen de los rumiantes, incluyendo la acción de bacterias celulolíticas, amilolíticas y lactobacilos según el pH. También aborda la síntesis de proteína microbiana, el balance entre energía y proteína en distintos alimentos y los efectos de los desbalances. Finalmente trata brevemente el bajo aporte de lípidos en la dieta y sus efectos sobre la fermentación.

Puntos clave

Las bacterias celulolíticas actúan a pH 6,2-6,8 y producen ácido acético; las amilolíticas (pH 5,5-6,2) producen ácido propiónico y las lactobacilos (pH 4,8-5,5) producen ácido butírico.
El forraje fresco aporta mucho CHO soluble, mientras que el ensilaje tiene lenta solubilidad de CHO y mucho N soluble.
La proteína microbiana es la principal fuente proteica para el animal y depende de la disponibilidad simultánea de energía y proteína degradable.
La proteína no degradable en rumen (PNDR o by-pass) suministra aminoácidos a nivel intestinal.
Un exceso de proteína degradable con poca energía provoca pérdida de nitrógeno por la orina y riesgo de intoxicación.
La dieta de rumiantes es baja en lípidos (2-5%) y más de 10% de lípidos libres reduce la actividad celulolítica y la digestión de la fibra.

Ponte a prueba

Metabolismo Ruminal

Digestión de Carbohidratos

Carbohidratos CHO fermentados: (celulosa, hemicelulosa, almidón, pectina, azúcares)

El animal usa productos de la fermentación (el pH determina qué microorganismos actúan para producir ácido butírico y acético).

Exoenzimas: actúan sobre el sustrato y rompen celulosa o hemicelulosa, obteniendo glucosa (absorbida por el animal) para producir AGV.

Los AGV se absorben como tal en el rumen. En la pared del rumen, el butirato se convierte en cetona (β-hidroxibutirato). La mayor parte del acetato y todo el propionato se transportan al hígado.

Tipo de bacteria	pH óptimo	Producto principal	Efecto en el animal
Bacterias celulolíticas	6,2 – 6,8	Ácido acético	Ayuda a producir leche (transporte a la glándula mamaria) y grasa
Bacterias amilolíticas	5,5 – 6,2	Ácido propiónico	Permite la acumulación de grasa corporal
Lactobacilos	4,8 – 5,5	Ácido butírico	Entrega energía inmediata

En pastos (gramíneas) existe un aumento del contenido de NNP. Hay más proteína verdadera rápidamente degradable y más NNP rápidamente degradable. (Por lo tanto, más proteína cruda degradable).

Diferencias en la Digestión de CH y N

¿Qué diferencias se observan en las fracciones de CH y N a nivel del rumen cuando el animal consume forraje fresco o ensilaje?

El forraje fresco contiene mucho CHO soluble y N de lenta solubilidad.
El ensilaje posee lenta solubilidad de CHO y mucho N soluble (se pierde por no haber energía disponible rápidamente).

Digestión de Proteínas

Las proteínas proveen de N y AA a los microorganismos del ambiente ruminal.

La fermentación depende de:

Solubilidad: + solubles = + fermentable (degradable)

Proteínas de pastos verdes y ensilaje, granos de leguminosas y cereales no tratados con calor → + solubles y + fermentables
Proteínas fibrilares (tejido muscular), harinas de origen animal → - solubles y - fermentables
Proteínas desnaturalizadas por calor (heno) u otros tratamientos → menos solubles

Digestión y Utilización de Proteínas

Digestión enzimática: digestión de proteínas microbianas.
Digestión de PNDR o proteína by-pass: suministro de aminoácidos a nivel intestinal.

Proteína metabolizable: proteína verdadera que es digerida post-ruminalmente.

Proteína empleada para el metabolismo: aminoácidos que podrán ser absorbidos a nivel ruminal (cantidad de aminoácidos aprovechados por el animal).

Proteína microbiana: es la principal fuente proteica. Alta degradabilidad, microorganismos que pasan con el bolo alimenticio desde el retículo al intestino.

PNDR: alimentos tratados con calor, el N se une a la lignina quedando no digestible (fibra ligada a N). Al degradarse, se transforma rápidamente en amonio (by-pass).

N endógeno: corresponde a secreciones nitrogenadas. Descamación de tejido, mucus. El nitrógeno generado por el metabolismo del animal puede ser estimulado por algún alimento.

Fracciones de Proteína en la Ración

Proteínas degradables (solubles)
Proteínas no degradables (poco solubles)

Los microorganismos procesan la proteína degradable del alimento y la proteína microbiana. También se recicla una pequeña cantidad de proteína.

Efectos del Desbalance entre Energía y Proteína

Déficit de proteína degradable y mucha energía:

Menos proteína microbiana y menor fermentación.
Ocurre en pocas ocasiones.
Afecta a los microorganismos del rumen, se afecta la actividad fermentativa, va a haber menos sustrato para el rumen, afecta los consumos.

Exceso de proteína degradable y baja energía:

Poca producción de proteína microbiana, mucha pérdida de nitrógeno por la orina, riesgo de intoxicación.
Gasto de energía en eliminar excesos de N.

Tipos de Proteínas y Características

Albuminas: hidratables, solubles en agua. Leguminosas, buena calidad, rápidamente degradable.
Globulinas: hidrosolubles en agua o alcohol.
Gluteína: degradabilidad lenta, baja calidad.
Prolamina: baja solubilidad (alta en alcohol).

Balance entre Energía y Proteína

Si el animal tiene mucha energía, necesita proteína para que sea útil esa energía. Se debe entregar energía de liberación rápida junto a proteína de liberación rápida, para que haya síntesis de proteína microbiana (rápida disponibilidad).

Se deben proporcionar CHO (energía) y proteína que se liberen o aprovechen al mismo tiempo para la SPM (síntesis de proteína microbiana).

- Alfalfa: mucha energía las primeras 4 horas proveniente de CHO solubles para que sea aprovechada hay que administrar un suplemento proteico. - Avena: rápida liberación, pero el aporte total es menor que el maíz y trigo. - Maíz: lenta fermentación por la cantidad alta de almidón, pero mayor entrega de energía total.

- Forraje fresco: mucho CHO soluble. - Forraje ensilado: lenta solubilidad de CHO y fracciones simples de proteínas, no hay buen balance Nota: mucho N soluble se pierde por no haber energía de CHO. Por lo que se recomienda dar avena que entrega energía rápida. MEDIO RUMINAL (anaeróbico, pH 6,2-6,8) Fermentación CHO àATPàmetabolismo y reproducción de microorganismos (síntesis de proteína microbiana) àAGV (energía para el animal).

PREGUNTA PRUEBA: Se observa una disminución de la eficiencia de SPM a medida que envejece la pradera, por qué? A medida que envejece la pradera disminuyen los azúcares y no existe un balance entre energía y proteína. Se lignifica la pared pro lo que hay rápida entrega de CHO Existe más ácido acético por lo tanto más actividad celulolítica por el ph

LIPI

La dieta del rumiantes es baja en lípidos (2 – 5%)-- Poca degradabilidad de lípidos porque se necesita oxígeno --- Condiciones anaerobias del rumen limitan reacciones oxidativas para generar ATP (B oxidación). Por eso no se puede usar ácidos grasos como fuente de energía. ----- Bacterias ruminales son sensibles a exceso de ácidos grasos libres >10% de lípidos reduce actividad celulolíticas y digestión de la fibra. --

EXCESO Actividad de microorganismos, - digestibilidad de la Éibra, - consumos de forraje, - producción microbiana ADECUADO Puede mejorar reporducción y condición corporal aniam

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Preguntas frecuentes

¿Qué bacterias producen ácido propiónico en el rumen?

Las bacterias amilolíticas, que actúan a un pH óptimo de 5,5 a 6,2, producen ácido propiónico y permiten la acumulación de grasa corporal.

¿Por qué el ensilaje pierde nitrógeno soluble?

El ensilaje tiene mucho N soluble, pero como posee lenta solubilidad de carbohidratos no hay energía disponible rápidamente, por lo que ese nitrógeno se pierde.

¿Por qué no pueden usarse los ácidos grasos como fuente de energía en el rumen?

Las condiciones anaerobias del rumen limitan las reacciones oxidativas necesarias para generar ATP mediante la beta oxidación.