VALORACIÓN PROTEICA. Objetivo: Dar un valor único y aditivo a cada alimento

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1 VALORACIÓN PROTEICA Objetivo: Dar un valor único y aditivo a cada alimento CAPACIDAD DE PROPORCIONAR AAS ESENCIALES Y OTRAS FUENTES DE NITRÓGENO AL ANIMAL Cantidad Calidad MONOGÁSTRICOS AAs dieta AAs duodeno AAs disponible en los tejidos RUMIANTES AAs dieta Sint. Microb. Prot microb. Prot no degradada AAs en tejidos

2 VALORACIÓN PROTEICA PARA MONOGÁSTRICOS CRITERIOS CANTIDAD CALIDAD PROTEÍNA Proteína Bruta Proteína Verdadera P.B. digestible Pruebas de Crecimiento Balance de Nitrógeno AMINOÁCIDOS Aminoácidos totales Aminoácidos digestibles Aas esenciales /limitantes Aminoácidos disponibles

3 PROTEINA BRUTA (Método Kjeldahl) PB = N total x 6,25 Asume: Composición media de 160 gn/kg proteína Todo el N es proteico. PROTEINA VERDADERA Precipitación de la proteína (Hidróxido cúprico, calor...) Filtración Determinación N total (Kjeldahl). PROTEINA BRUTA DIGESTIBLE = PB (g/kg) x dpb Digestibilidad: Aparente dpb apa = Real dpb real = Ni - Nf Ni Ni - (Nf - NMF) Ni 2.0 gn/kgmsi

4 PRUEBAS DE CRECIMIENTO - PER RAZÓN DE EFICIENCIA PROTEICA: - Absoluta PV(g) Proteína consumida(g) - Relativa a la caseína PER proteína problema PER caseína A: Dieta base 8 % PB B: Dieta base + 3 % proteína problema C: Dieta base + 3 % caseína PV B-A / g prot. problema PV C-A /g caseína Crítica: - La composición de las ganancias (N, g/kg) no es cte. - No es proporcional la retención de N a la GMD - no informa sobre las causas del valor obtenido

5 PRUEBAS DE BALANCE DE NITRÓGENO VALOR PROTEICO NETO (g/kg)= PB x dpb x V.B. Porcentaje de lo ingerido que es retenido N ingerido N heces N orina BN = N INGERIDO -N HECES -N ORINA N INGERIDO VALOR BIOLÓGICO Porcentaje de lo absorbido que es retenido VB aparente VB real N I -N H -N O N I -N H N I -(N H -N MF ) - (N O -N EU ) N I -(N H -N MF ) UTILIZACIÓN PROTEICA NETA (%/100)= dpb x V.B. (ratio)

6 VALORES BIOLOGICOS PARA EL PORCINO DE LA PROTEÍNA DE ALGUNOS INGREDIENTES Ingrediente V.B. Leche H.Pescado T. Soja H.Algodón 0.63 T.Linaza 0.61 Maíz Cebada Guisantes Armstrong y Mitchell, 1955

7 CRITICAS A LAS PRUEBAS DE CALIDAD DE PROTEÍNA PROTEINA A AMINOACIDO LIMITANTE VB A PROTEINA 1/2A-1/2B Leucin Alanin Metion Lisina VB A-B PROTEINA B Leucin Alanin Metion Lisina VB B Leucin Alanin Metion Lisina VB A < VB B < VB A-B No es aditivo.

8 METODOS BASADOS EN AMINOACIDOS 1- AMINOÁCIDOS TOTALES (BRUTOS) NUTRI-I Aminograma: Análisis Esenciales vs. Limitantes No contemplan la ineficiencia digestiva y metabólica 2- AMINOÁCIDOS DIGESTIBLES Donde? Real o Aparente? 3- AMINOÁCIDOS DISPONIBLES: Un AA o Nutriente es disponible si al entrar en el tejido vivo es susceptible de ser empleado en las distintas funciones metabólicas (SIBBALD, 1987)

9 Intestino Delgado Intestino Grueso Endogenos A.A. Digeridos NH3 / Aminas Orina A.A. Dieta A.A. Microb. Dieta Microb. A.A. Endógenos A.A. Digeridos NH3 / Aminas Orina

10 3- PREDICCIÓN: in vivo (cánulas) in vitro (Variables) AMINOÁCIDOS DIGESTIBLES 1- ILEAL vs FECAL (Canulación, Bolsas móviles,...) 24 raciones porcinas (Just y Fernandez, 1991) Digestib. (%) ILEAL FECAL P.B. Lisina Metionina Treonina (67) (78) (82) (65) (76) (73) (75) (74) 2- APARENTE vs REAL: Aparente < Real

11 AMINOACIDOS DIGESTIBLES ILEALES Digest. Ileal Aparente = Digest. Ileal Estandarizada = A - B A A (B E) A Alimento A AA Digestibles % Dig.Ileal Estandarizada Aparente Nivel AA en dieta Contenido ileal B AA No digestibles End. Espécífico f(x) Ingrd C Endógeno End. basal f(x) MSI E

12 AMINOÁCIDOS DISPONIBLES CONCEPTO ABSTRACTO: FÁCIL DE DEFINIR Y DIFICIL DE MEDIR Alimento Heces Orina Retenido Disponible (1-2)/1 = DIGESTIBILIDAD 4/(1-2) = V.B. (4 = 1-2-3) 5/1 = DISPONIBILIDAD No todos los aminoácidos absorbidos son utilizados con la misma eficiencia CAUSAS DE LA NO-DISPONIBILIDAD 1- Procesos industriales: Reacciones de Maillard, Reacciones de Oxidación (Met, Cys, Trp) 3- Reacciones con polifenoles o alcalis. 4- Interferencia con aminoácidos modificados.

13 Metodos predicción disponibilidad. 1. Pruebas de crecimiento. Ratio de pendientes. Crecimiento α 1 α 2 α 2 Nivel AA Dieta A (AA sintético) Dieta B (Ingrediente) α 1 Dietas deficientes en un AA que es suplementado de forma creciente. Asume disponibilidad 100 % de AA sintéticos Difícil formular raciones 2. Métodos microbiológicos. Valora el crecimiento bacteriano en medios de cultivos. 3. Métodos químicos. Lisina Reactiva o método de Carpenter. (Colorimétrico)

14 RECOMENDACIONES PRÁCTICAS Lecc PORCINO CRECIMIENTO Cantidad: Calidad: PB AAs Totales AAs Digestibles (PRO. IDEAL) REPRODUCTORAS: PB y AAs Totales ( Digestibles?) 2- AVES Cantidad: Calidad: PB AAs Totales + Lis disponible. AAs Digestibles?? 3- PERROS Y GATOS Cantidad: Calidad: PB PBD / PAD o AAs Totales

15 VALORACIÓN PROTEICA PARA RUMIANTES A/ SISTEMA TRADICIONAL (PAD, PBD) INSUFICIENTE No describe el valor proteico del sustrato como promotor de proteína digestible en intestino PB PAD o PBD PDI B/ SISTEMAS ACTUALES. Proteína digestible en intestino (PDI) El objetivo será determinar cuanta proteína verdadera llega a intestin -Origen dietético: f(degradabilidad de la proteína). -Origen microbiano. f (MO fermentable, N degradable) Y determinar la digestibilidad en intestino delgado de esta proteína

16 Plasma Saliva UREA NH 3 Hígado UREA DIETA NNP Proteína Pool NH 3 f (MOD; Nd) f (eficiencia síntesis) Péptidos AA P.microbian Energía MOF Proteína Microbiana Proteína dietética sin degradar Proteína by pas f (Curva de Degrad.) f (TMR) Cantidades adicionales de Nd por encima del necesario por la población microbiana pueden PAD pero no proporcionan un aporte adicional de AAs absorbidos. Un mayor aporte de N by pass a costa de Nd puede comprometer la síntesis microbiana

17 Degradabilidad de la proteína Métodos in vivo Necesario trabajar con animales canulados en duodeno. Nitógeno endógeno (?) Difícil de medir % del N duodenal Dg = 1 - NNA (NM + NE) N ingerido Nitrógeno no amoniacal en duodeno - Marcadores de flujo Nitrógeno microbiano en duodeno -Marcadores microbianos. -Marcadores de flujo.

18 Degradabilidad de la proteína Métodos in situ o in sacco Periodo de Incubación en el Rumen horas Tras su incubación: -Lavado de las bolsas. -Secado -Pesado -Análisis del N en el residuo Degr. = N inicial - N final N inicial

19 Cálculo degradabilidad efectiva % Curva de Degradación del N [Mi [ Ritmo fraccional de tránsito Dg = a + b (1-e -ct ) a degradable a tiempo 0 (soluble) b lentamente degradable c ritmo de desaparición [Mi] = A e -kt k ritmo de paso (% salida/hora) 1/k = TMR tiempo medio retención Dg efectiva= a + b c c + k

20 Degradabilidad de la proteína Ejemplos % 100 Girasol Soja H pescado Fracción soluble: G > P > S Ritmo desap. S > G > P k TMR TMR (h) ,02 50 (Mantenimiento) 0,05 20 (Terneros, vacas prod. Media) 0, (Vacas alta producción) G S P

21 Degradabilidad de la proteína Métodos laboratoriales -Solubilidad de la proteína en soluciones tampón. -Solubilidad en soluciones enzimáticas (bacterianas, fúngicas). -Análisis químicos Poco precisos. Valido dentro de grupos de ingredientes -Regresiones con PB o FND. -Fraccionamiento en Tampón borato y soluciones detergentes (NRC 2001). Tampón borato Detergente neutro Detergente ácido Soluble Insoluble Soluble Insoluble Soluble A B1 B2 B3 C A B1 B2 B3 C A B1 B2 B3 Insoluble C -NIRS (Near-infrarred reflectance spectroscopy). (En desarrollo)

22 FACTORES QUE AFECTAN LA DEG. EFECTIVA RUMINAL A. Afectan la curva de degradación (a, b, c) 1. Solubilidad de la proteína en el líquido ruminal. 2. Estructura de la molécula proteica 3. Localización de la molécula en la celula y tejido 4. Actividad de la población microbiana: Tipo de dieta B. Afectan al tiempo medio de permanencia en el rumen (1/k) 1.- Nivel de Alimentación. 2.- Tipo de dieta - Relación forraje/concentrado - Molido o granulado 3.- Estado fisiológico 4.- Temperatura ambiente 5.- Variación individual

23 SINTESIS MICROBIANA EN EL RUMEN f (Energía Fermentable Disponible) 1 Kg MOFr = 25 Mol ATP (5 mol Gluc. x 5 ATP/Mol) YATP = 13 g m.o. / Mol ATP disponible 13 g x 0.6 = g Proteína microbiana 1 Kg MOFr = 195 g Proteína microbiana MOFr 0.65 MOD en todo el tracto 1 Kg MOD = 127 g Proteína microbiana 1 Kg MOD 3.65 Mcal EM 35 g Proteína microbiana / Mcal EM ingerida

24 EFICIENCIA DE SINTESIS MICROBIANA (ver Nutrición I) Factores de variación: -Tipos de fuentes de Energía -No toda la MO produce la misma energía para los m.o. -No todos los CH son iguales: CH estructurales/ch no estruct. -No todos los almidones son iguales: maíz/cebada. -Fuentes de nitrógeno: Proteico vs. No proteico -Sincronización E/P: Ensilados ej. Mala sincronización -Ritmo de paso. Cinética ruminal. -Protozoos.

25 EFICIENCIA EN LA FIJACION DEL N (ver Nutrición I) -Un exceso de proteína degradable se puede perder como urea sin formar proteina microbiana. -Importancia sincronización con E. -Proteína lentamente degradable eficiencia 1 -Proteína inmediatamente degradable (soluble) eficiencia 0,8 -La UREA plasmática se puede reciclar en el rumen (10-70%). -El porcentaje reciclado depende del nivel de proteína de la ración.

26 DIGESTIBILIDAD DE LA PROTEINA -Proteína Microbiana - Aprox. Un 80 % de la PB microb. es proteína verdadera. - La digestibilidad de la prot. microb. no es del 100 % -Bacterias 75 % - Protozoos 90 % -Proteína dietética sin degradar. -AA. Péptidos, globulinas, albúminas y gluteínas. 100 % -Prolaminas, prot pared celular, denaturalizadas 80 % -Maillard. N-Lignina Indigestible PID = 0,9 (Indegradable NIAD x 6,25) Inconveniente: No tiene en cuenta reacciones de Maillard.

27 Lecc06-06 PROTEINA DUODENAL: ARC 84, NRC 85, INRA 88 Psd = PB x (1-Dg) % Prot. Verdadera Digestibilidad(%) 100 0,85 ARC 0,5-0,95 NRC 0,53-0,8 INRA Ef. utiliz. N ARC 0,8-1 NRC 0,9 INRA 0,9 Ef. Sintesis microbiana. Y = n g P.m./Mcal EM ARC (F/C, silos) 80 0,85 ARC NRC (P.A.) 0,80 NRC 34 INRA 0,80 INRA

28 Comparación sistemas AFRC 1992/NRC 2001 Lecc06-06 % Prot. Verdadera Digestibilidad(% PSD = PB x (1-Dg Efectiva) AFRC f(x) nivel alimentación NRC f(x) N.A. Tipo forraje, % concent. 100 AFRC f(x) NIAD NRC 0,5-1 individ. Ef. utiliz. N AFRC 0,8 (a)-1(b) NRC 0,85 Ef. Sintesis microbiana. AFRC 9-11 gpm/mj FME f(x) nivel alimentación NRC 130 gpm/kg TDNc 80 80

29 DMP=FME (y x 0,75 x 0,85) si es FME la limitante Sistema Británico AFRC 1992 Necesidades Alimentos PM = DMP + DUP Sistema de P. Metabolizable Proteína Metabolizable PM DUP (Proteína indegradable digestible (PID)) ERDP (Proteína degradable en el rumen efectiva) FME (Energía disponible para los m.o.) Indegradable DUP = 0,9 ((PB (1- (a + (bc/(c+k)))) (NIAD x 6,25)) DMP ERDP = PB x (0,8 a + (bc/(c+k)) Tablas: Mantenimiento k = 0,02 Crecimiento k = 0,05 35 MJ/kg 0,1 silos 0,05 suprod Lactación k = 0,08 FME = EM EM grasa EM ferm Eficiencia síntesis microbiana y (g PM/ MJ FME) Prot verdadera 75 % Digestibilidad PM verdadera 85 % DMP 9 mantenimiento 10 crecimiento 11 lactación

30 Ejemplo de valoración de un ingrediente para una vaca de alta producción PM = DMP + DUP = 82, ,4 = Información del ingrediente. PB 550 g/kg MS a = 0,2 EE 20 g/kg MS b = 0,65 EM 12,5 MJ/kg MS c = 0,06 NIAD 0,20 g/kg MS k = 0,05 FME = 12,5 (35 x 0,02) = 11,8 MJ/kg MS ERDP = 550 (0,8 x 0,2 + (0,65 x 0,06 /(0,06 + 0,05))) = 283 g/kg MS DUP = 0,9 ((550 (1 0,2 (0,65x 0,06/(0,06 + 0,05))))- 6,25 x 0,2) = 219 g/kg MS ERDP/FME = 283/11,8 = 23,98 > 11 ( Ef. lactación) Energía es limitante DMP = (11,8 x 11 x 0,75 x 0,85) = 82,7

31 SISTEMA FRANCES (INRA 88) Energía: Necesidades y Alimentos en UFL, UFC o UFV Proteína: Necesidades: PDI (g/d) Proteína digestible en intestino. Alimentos: Dos valores PDIE y PDIN. Psd Pm PDI = Proteína digestible en intestino = PDIA + PDIM PDIE= PDIA + PDIME PDIN= PDIA + PDIMN f (E) f (Pd)

32 VALORES PROTEICOS DE DISTINTOS ALIMENTOS EN EL SISTEMA INRA UFL PDIN PDIE (g/kg) (g/kg) Forraje Verde Ray-grass vegetativo espigado Alfalfa vegetativo floración Maíz T. Soja

33 Sistema Americano NRC 2001 Necesidades Alimentos Proteína Metabolizable PM PIR (Proteína indegradable del alimento en el rumen) PDR (Proteína degradable en el rumen) TDNc (Energía disponible para los m.o.) De la proteína indegradable del alimento PIR = Fracción B (kp(kd+kp))+ Fracción C Kp = Ecuaciones de predicción. f(x) Tipo forraje, MSI, nivel concentrado... Digestibilidad PIR ( %) para cada ingrediente. De la proteína microbiana. PDR= Fracción A + Fracción B (kd/(kd + kp)) TDNc Total nutrientes digestibles coregidos. PBM = 130 g /kg TDNc Si PDR < 1,18 PBM (N limitante) PBM = 0,85 PDR (Ef. fijación N) Prot verdadera 80 % Digestibilidad PM verdadera 80 % PM microb = PBM 0,64