White paper. La amilasa: una innovación radical en la nutrición para el ganado lechero
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- Patricia Rojo Quintana
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1 White paper La amilasa: una innovación radical en la nutrición para el ganado lechero Dr. Irmgard Immig Director Internacional de la Categoría de Rumiantes en DSM HEALTH NUTRITION MATERIALS
2 La amilasa: una innovación radical en la nutrición para el ganado lechero Dr. Irmgard Immig, Director Internacional de la Categoría de Rumiantes en DSM Descubra más sobre RONOZYME RumiStar > Los niveles de inclusión de ensilado y granos de maíz en la ración diaria del ganado están en aumento. Ningún otro cultivo tiene la gran disponibilidad de suministro, densidad de energía y consistencia. El ensilado de maíz tiene una gran palatabilidad y ofrece una considerable cantidad de almidón que sobrepasa el rumen. El almidón bypass se digiere en el intestino y es más eficiente como fuente de glucosa para el ganado lechero en lactación comparado con la ruptura de ácidos grasos volátiles en el rumen. El trigo y la cebada son fuentes escasas de almidón bypass porque se degradan rápidamente en el rumen (solo entre el 5 y el 10 % deja el rumen sin fermentar). Por otra parte, el almidón de maíz es una fuente de energía de degradación lenta y es más probable que sobrepase el rumen. De hecho, hasta el 30 % del almidón de maíz puede abandonar el rumen sin ser digerido. Una vaca al comienzo de la lactación que produce 40 kg de leche por día tiene un requisito de glucosa de aproximadamente 3 kg por la producción de leche 1 (Tabla 1). Por lo tanto, el almidón de maíz que sobrepasa el rumen puede fácilmente aportar alrededor del 60 % del requisito de glucosa diaria para la producción de leche (Tabla 2). Tabla 1: Componente de la leche y los requisitos de glucosa para producir 40 kg de leche (Matthé et al, 2000) Composición de la leche Componentes en 40 kg de leche (kg/día) Proteína (3,2 %) 1,3 Grasa (4,0 %) 1,6 Lactosa (4,8 %) 1,9 Requisito de glucosa 2,85 Tabla 2: El almidón bypass obtenido del maíz puede proporcionar hasta el 60 % del requisito de glucosa diaria de una vaca lechera con gran producción Maíz Trigo Consumo de granos (gramos/cab/día) Consumo de almidón (gramos/cab/día) Degradabilidad del rumen (%) Almidón bypass (gramos/cab/día) En % del requisito de glucosa diario Por lo tanto, el productor lechero no solo invierte en la genética del ganado sino también en la genética de los híbridos del maíz. Los híbridos del maíz modernos que se cultivan para el ensilado y/o los granos de maíz deben ofrecer el máximo de cada hectárea en términos de energía del almidón pero también del forraje. Para lograr una gran concentración de energía en la alimentación, se debe prestar especial atención al contenido de almidón y su degradabilidad en el rumen como también al contenido en fibras y su digestibilidad. 2 1 Matthé et al, 2000
3 Degradabilidad y digestibilidad El tipo de híbrido de maíz que se utiliza en la alimentación y su correspondiente maduración influye significativamente en la degradabilidad ruminal del almidón de maíz. Las variedades con endospermo duro o vítreo se denominan flint mientras que aquellas con un endospermo más suave o harinoso se denominan híbridos dentados. Por lo tanto, la proporción de almidón a partir del maíz que se fermenta en el rumen puede variar considerablemente, entre el 50 % al 95 % según las variedades y la maduración del maíz 2 (Figura 1). Figura 1: La zona de digestión del almidón en ganado lechero que recibe mazorca de maíz con alto contenido de humedad y de creciente madurez (Brandt et al, 1986) maturity (Brandt et al, 1986) Heces Pérdidas Intestino posterior Sitios preferidos de digestión Duodeno Rumen Granos de maíz molido Masa al final del proceso Masa a la mitad del proceso Masa al inicio del proceso (Brandt et al., 1986) Degradación del almidón (%) La degradabilidad reducida del almidón de maíz retarda la digestión del almidón hacia los intestinos. El ir más allá del duodeno resulta en pérdidas del almidón y en heces blandas. El almidón no degradable proveniente del rumen fluirá hacia el intestino delgado, donde las enzimas endógenas producidas por la vaca lo digerirán. A pesar de que el flujo incrementado de almidón intestinal puede aumentar la absorción directa de la glucosa, que es un precursor importante de la lactosa para ganado lechero de alta producción, la capacidad del intestino delgado de digerir grandes cantidades de almidón es limitada. Por lo tanto, parte del almidón no digerido puede moverse a través del duodeno hacia el intestino grueso y perderse a través de las heces, lo cual produce un impacto negativo en el porcentaje de uso de alimentos e incurre en mayores costos para el productor lechero (ver figura 1). 3 2 Brandt et al, 1986
4 Otro efecto indeseable que puede resultar de la alimentación de grandes cantidades de almidón de degradación muy lenta es una disponibilidad limitada de oligosacáridos o de energía rápidamente disponible en el rumen directamente después de una comida. Esto resulta en una falta de energía para las bacterias colonizantes y digestivas de fibras y por lo tanto, limita la capacidad y la velocidad de los microrganismos para degradar la fibra dietética (NDF) de la ración. Además, la biomasa bacteriana y por lo tanto, la producción de proteínas microbianas, puede resultar comprometida debido a la falta de energía fácilmente disponible. Sin embargo, la sincronización del metabolismo de energía y proteína en el rumen es la clave para maximizar la producción de proteína microbiana, para optimizar el uso de alimentos y por lo tanto, de rendimiento. Modular la degradabilidad del almidón Varios métodos de procesamiento de granos pueden modificar el índice y el sitio de la digestión del almidón en el tracto gastrointestinal, siempre que se coseche el maíz cuando la madurez sea la correcta y el contenido de materia seca sea el apropiado. Recientemente se ha demostrado que las enzimas para la alimentación también pueden repercutir en la degradabilidad del almidón en el rumen. Los experimentos in vitro, utilizando rumen fluido tamponado, demostraron que el agregado de enzima alfa amilasa a diferentes variedades de granos aumentó la producción de gas como indicador de la intensidad de la fermentación. El efecto más fuerte se produjo en los granos del maíz donde la alfa amilasa demostró una intensidad mayor de fermentación de aproximadamente el 80 % 3 (Figura 2). Además, las distintas variedades de maíz reaccionaron de manera diferentes a la alfa amilasa. Por ejemplo, la intensidad de la fermentación es mayor en el maíz flint que en los híbridos de maíz dentados. Figura 2: El maíz responde mucho mejor a una alfa amilasa in vitro que a otras fuentes de almidón (DSM/BioPract, 2006) 80 Después de 4 horas de incubación % de producción adicional de gas en comparación con testigos no tratados Harina de maíz cebada centeno trigo avena papa 3 DSM/BioPract,
5 Enzimas para la alimentación que funcionan en el rumen Las enzimas para la alimentación son una innovación radical para la nutrición del ganado lechero y especialmente pueden utilizarse como un nuevo enfoque para maximizar el uso del almidón y la digestión de la fibra al inicio de la lactación. RONOZYME RumiStar está registrado como un aditivo alimentario y actualmente es la única enzima para ganado lechero en el mercado que funciona en el rumen. RONOZYME RumiStar cataliza la hidrólisis del almidón del maíz a oligosacáridos en el rumen sin comprometer el ph 4 (Figura 3). Figura 3: A pesar de que RONOZYME RumiStar aumenta la fermentación de almidón que se degrada lentamente en el rumen, no reduce el ph ruminal (Bach, 2013) Valores promedio de ph del rumen a lo largo del día 6,45 6,40 6,35 6,30 6,25 6,20 6,15 6,10 6,05 6, Source: Bach 2013 Medida en el día Testigo RONOZYME RumiStar Los oligosacáridos pueden utilizarse como fuente de energía a través de los microrganismos degradantes de fibras (también conocido como alimentación cruzada ). Se puede reducir el tiempo en que la fibra es digerida cuando los microrganismos fibrinolíticos tienen más energía disponible. Se ha demostrado que RONOZYME RumiStar casi duplicó el índice de degradación ruminal del almidón y la fibra (NDF) in situ 5 (Figura 4). Por lo tanto, la degradación de la materia orgánica en el rumen aumentó, lo cual resultó en una mejora general de la digestibilidad total de la ración por parte del tracto. Una digestibilidad mayor de la materia orgánica del tracto aumenta la energía potencial de la ración y resulta en un mejor rendimiento en el animal. 5 4 Bach, Bach et al, 2013
6 Figura 4: RONOZYME RumiStar mejora el índice de degradación ruminal in situ y moviliza la digestión más hacia el rumen, por lo tanto, aumenta la degradabilidad del alimento en el rumen (Bach 2010; Nozière et al) Índice/h de degradación Testigo RONOZYME RumiStar Grano de maíz Almidón 0,049 a 0,088 b Ensilado de maíz Fibra (NDF) 0,010 a 0,020 b P<0,10 Bach (2010) Degradabilidad en el rumen (%) Testigo RONOZYME RumiStar Materia orgánica (MO) 64,6 67,3* Fibra (NDF) 44,6 47,5 Almidón 73,9 81,1** * p<0,05; ** p<0,01 Noziere et al., 2012 La mejor digestibilidad de la dieta resulta en más energía que está disponible para el ganado para la producción de leche. Esto se demostró en un ensayo realizado en la Universidad de Delaware en los EE. UU. RONOZYME RumiStar mejoró la digestibilidad de la materia seca, de la materia orgánica y de la fibra (NDF) en una dieta basada en maíz y esto también resultó en un aumento del 9 % en la producción de leche corregida para el porcentaje de grasa o +3,6 kg por vaca por día 6 (Figura 5). Figura 5: RONOZYME RumiStar mejoró la digestibilidad y la producción de leche en ganado lechero de alta producción (Klingerman et al, 2009) 45 43,0 3,5 % de FCM (kg/día) 40 39,4* 35 Testigo RONOZYME RumiStar p < 0,05 6 Klingerman et al,
7 Añadir RONOZYME RumiStar a una dieta típica en el norte de Italia incrementó no solo la producción de leche sino también el contenido de materia grasa de la leche, lo cual resultó en un 15 % más de leche corregida para el porcentaje de grasa (FCM) de 4,4 kg por vaca por día en ganado en lactación temprana (<150 días en leche) 7 (Tabla 3). Tabla 3: Efectos de RONOZYME RumiStar en ganado en lactación temprana en Italia (Masoero et al., 2011) Ganado en lactación temprana Testigo RONOZYME RumiStar Diferencia Producción de leche (kg/día) 42,9 a 46,0 b +3,1 Grasa láctea (%) 3,17 a 3,35 b +0,18 4 % de FCM (kg) 37,1 A 41,5 B +4,4 a, b: P< 0,01 A, B: P< 0,001 Ensayos de campo comerciales como también ensayos universitarios se realizaron durante varios años en Norteamérica, Latinoamérica y Europa. Estos muestran que RONOZYME RumiStar aumentó la producción de leche de vacas con dietas que contenían entre el 20 al 30 % de almidón de maíz en promedio en aproximadamente 2 kg por vaca por día, variando entre 0,5 y 4,4 kg por vaca por día (Figura 6). Además, el aditivo también podía reducir la típica brecha energética en los primeros 150 días de lactación, lo cual permitía que la vaca se recuperara más rápido de la deficiencia energética durante este período crítico 8. Figura 6: Quince de dieciséis ensayos mostraron que RONOZYME RumiStar presenta un efecto positivo en la producción de leche Alemania, prueba de campo Klingerman, EE. UU. Azern & Meda, México Pereira, Brasil Toth, Hungría Bach, España Masoero, Italia Vargas-Rodríguez, EE. UU. Gengoclu, Turquía Brasil, observación de campo España, prueba de campo Campo I CALIFORNIA, EE. UU. Campo II CALIFORNIA, EE. UU. Campo III CALIFORNIA, EE. UU. Campo I COLORADO, EE. UU. Campo II COLORADO, EE. UU. -0,8 0,5 0,8 1,4 1,3 1,5 1,2 1,3 0, Efecto de RONOZYME RumiStar en comparación con el testigo ( leche kg/cab/día) 2,3 2,2 3 3,6 3,8 3,8 4,4 7 7 Masoero et al., Bach, 2010
8 Un ensayo realizado en España (IRTA, Barcelona) mostró que RONOZYME RumiStar también produce un efecto en el metabolismo intermediario de la vaca. Las vacas que se alimentaron con enzimas obtuvieron niveles elevados de glucosa en la sangre y el índice de insulina/glucosa aumentó. Esta es una observación muy interesante porque indica que la enzima también está activa en el intestino delgado, lo cual ayuda a la amilasa endógena del páncreas a digerir el almidón bypass 9 (Tabla 4). Tabla 4: RONOZYME RumiStar aumentó la glucosa y el índice de insulina/glucosa (Bach, 2012) Testigo RONOZYME RumiStar Glucosa mg/dl 38,2 a 43,0 b Insulina µg/l 0,20 0,22 Insulina/glucosa 1,98 a 3,64 b Las vacas tienen una capacidad limitada para digerir el almidón que ingresa al duodeno y esto puede resultar en la excreción de cantidades considerables de almidón en las heces. Un cálculo simple muestra la dimensión económica de esta pérdida: en un hato lechero compuesto por 500 vacas con una ingesta diaria de 5,6 kg de almidón de maíz a una digestibilidad del 95 %, las vacas excretan el equivalente de 21 toneladas métricas de granos de maíz en los primeros 100 días de lactación. Esto constituye una necesidad adicional para cultivar 2,5 hectáreas más de maíz. A los niveles actuales de precio es una pérdida económica de Si se dispusiera aumentar la producción de leche de ese ganado en 2 kg por vaca por día en los primeros 100 días de lactación suplementando RONOZYME RumiStar en la dieta,, esto representaría kg más de leche y al precio actual de la leche de 0,28 /kg, la ganancia total sería de Conclusión En la actualidad, el problema de los productores lecheros es el precio de la leche que continuará bajando a lo largo de Por lo tanto, hay poco deseo de incrementar la producción de leche. Sin embargo, las actitudes hacia una mayor producción de leche quizás cambiarían con el conocimiento de que se podría producir la misma cantidad de leche con menos vacas. Los productores lecheros pueden lograr esto al recurrir a nuevos enfoques innovadores para la alimentación, como por ejemplo el uso de enzimas específicas para la alimentación. Esto resultaría en un aumento considerable en la eficiencia del ganado como también en una mejor salud del rumen y también permitiría obtener una rentabilidad máxima de cada hectárea destinada al cultivo de maíz. Descubra más sobre RONOZYME RumiStar > 8 9 Bach, 2012
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