Determinación de Urea en Leche

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACION AGROPECUARIA Determinación de Urea en Leche 1. Generalidades Ing Agr (MSc) Yamandú M. Acosta 1 Nut. (MSc) Ma. Inés Delucchi 2 Desde mediados de los 90 se ha incrementado notoriamente la oferta para la determinación del contenido de nitrógeno uréico en leche o MUN (milk urea nitrogen) por parte de los Laboratorios de Determinación de Calidad de Leche en el mundo, particularmente en Europa y los Estados Unidos. En los últimos años ha habido un interés creciente en medir el nitrógeno uréico de la leche en rodeos lecheros, no obstante el costo del equipamiento necesario para su determinación, además de los costos operativos asociados al procesamiento de las muestras han enlentecido la difusión de esta tecnología en nuestro país. Por otra parte la limitada información relativa al mejor uso de los resultados de MUN ha contribuido también a frenar la difusión de esta herramienta técnica en nuestras condiciones. 2. Para qué nos sirve en dato de MUN? Indudablemente los productores y asesores lecheros, así como la industria procesadora están siempre ávidos por disponer de métodos de laboratorio objetivos, que los ayuden a hace un monitoreo dinámico y funcional del comportamiento de un grupo de vacas lecheras. En este sentido, la determinación de MUN permite: Tener una indicación indirecta del nitrógeno en sangre sin toma y procesamiento de muestras de sangre Disponer de indicios de excesos de nitrógeno en alimentación que, por la vía de la orina, pueden indicar un mal uso del nitrógeno en los alimentos y un indicio de contaminación ambiental potencial Disponer de información sobre la ingesta alimentaria del rodeo en general o de grupos de vacas en particular Relacionar el dato de la concentración de urea en leche con el funcionamiento reproductivo Indicador de lo adecuado de la provisión de proteína degradable al rumen 1 INIA La Estanzuela, Programa Nacional de Lechería, E-mail: yacosta@inia.com.uy 2 INIA La Estanzuela, Programa Nacional de Lechería, Lab. de Calidad de Leche, E-mail: delucci@inia.org.uy 1

Desde el punto de vista de la industria láctea, la urea forma parte del nitrógeno no proteico o nocaseínico y si bien el pago de la leche se basa en el contenido proteico total, esta fracción en el proceso de elaboración de queso se pierde en el suero por lo tanto es de interés que sea una fracción minoritaria. Entre otras cosas se ha determinado una relación positiva entre MUN y tiempo de coagulación con renina. Está aún bajo discusión la utilidad del indicador obtenido sobre muestras individuales de leche o sobre leche de un grupo de vacas con características de manejo, alimentación y estatus productivo comparable. 3. Qué es la Urea? La urea es una pequeña molécula orgánica, sumamente soluble y no tóxica, compuesta por carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno que normalmente se encuentra en la sangre y otros fluidos corporales. O 5 H 2 N ) C ) NH 2 Urea Se forma en el hígado y riñones a partir del amoníaco producto del catabolismo de las proteínas. Este amoníaco producido es sumamente tóxico a tal punto que si no se produjera su conversión a urea ocurriría una intoxicación severa. Un funcionamiento normal de la vía metabólica que convierte el amoníaco en urea, el ciclo de la urea, es esencial entonces para la detoxificación a un agente inocuo de este compuesto residual del metabolismo interno (Figura 1). a Amino ácido a Cetoglutarato NADH + NH 4 + a Ceto ácido Glutamato NAD + + H 2 O O 5 H 2 N ) C ) NH 2 UREA Figura 1. Flujo global del nitrógeno en el catabolismo en aminoácidos. Este ciclo está vinculado al ciclo del ácido cítrico en la recuperación de energía, siendo entonces la guanosina tri fosfato (GTP) y la adenosina tri fosfato inhibidores alostéricos de este ciclo. Como contra cara la guanosina di fosfato (GDP) y la adenosina di fosfato (ADP) son activadores alostéricos del ciclo. En otras palabras con alta proporción de ADP y GDP (escasez de energía) la deaminación de amino ácidos y la utilización de sus esqueletos carbonados como combustible en 2

procesos oxidativos es estimulada, y la alta concentración de ATP y GTP (alta disponibilidad de energía) inhiben la utilización de amino ácidos para fines energéticos. La urea producida difunde rápidamente a la sangre y de allí a la leche, por lo que normalmente la encontramos en la fracción de nitrógeno no proteico de la misma en equilibrio con la BUN (blood urea nitrogen). El resto de la urea producida es excretada a través de la orina. En rumiantes los niveles de urea no solo reflejan el catabolismo proteico del animal huésped, sino también el metabolismo proteico del rumen por parte de las bacterias. La digestión de las proteínas en el rumen libera amoníaco que en parte es utilizado por las bacterias ruminales para su crecimiento y multiplicación, y un remanente variable escapa del rumen y es arrastrado por el torrente sanguíneo, el que una vez absorbido debe ser convertido en urea por el hígado. Esta fracción que puede escapar del rumen depende básicamente de la ingesta de proteína soluble y de proteína degradable en rumen y de la disponibilidad de energía para fermentación y crecimiento bacteriano ruminal. 4. Concentración de urea en leche Medir la concentración de urea en leche es una buena forma de estimar la concentración de urea en sangre con la ventaja que desde el punto de vista práctico obtener una muestra de leche es más simple. Además el acompañar el análisis con el de producción, contenido de grasa, proteínas y lactosa nos permite identificar mejor los posibles problemas. Todos los factores que afectan la concentración de urea en sangre, tienen influencia sobre la concentración de urea en leche. De una forma general, dietas altas en proteínas pueden elevar la concentración de urea en leche, dietas altas en energía frecuentemente disminuyen la concentración de urea en leche y la ingesta alta de agua, generalmente aumenta la excreción urinaria de urea. En cuanto a factores de los animales, se ha reportado que la concentración de urea en leche suele ser más baja al comienzo y al final de la lactancia que en el periodo medio de la misma. La concentración más alta ha sido reportada entre los 60 y 90 días previos al secado. Aparentemente estas variaciones observadas responden más a cambios en la demanda de nutrientes de ésta etapa de lactancia que a los cambios en la dieta. Es también frecuente encontrar cierta variación entre la concentración de urea medida en el ordeño de la mañana y en el ordeño de la tarde por lo que para tener una idea mas real se debe utilizar una muestra compuesta de un día completo de ordeño (ordeño matutino + ordeño vespertino). Altas y bajas concentraciones de urea en leche se han relacionado a reducciones en la eficiencia reproductiva y reducidas tasas de preñez en varios trabajos de investigación, asociadas tanto a toxicidad para los embriones por altas concentraciones de nitrógeno en estructuras reproductivas, como anestros por déficits profundos y prolongados en la ingesta energética. 5. Métodos de análisis La concentración de urea en leche puede ser medida de diferentes formas. Existen una serie de métodos que utilizan espectrofotómetros para medir los cambios de color que ocurren cuando se rompe la molécula de urea, se libera amoníaco y este se tiñe con un colorante específico. La intensidad del color producido se correlaciona con la concentración de urea en la muestra. El método más reciente es la utilización de tecnología infrarroja. Esta tecnología hace algunos años que se utiliza con gran suceso para medir grasa y proteína en la leche. Las moléculas orgá 3

nicas cuando son calentadas ofrecen un reflejo en el espectro infrarrojo que es consistente con el tipo y composición de la molécula presente. Esto ha permitido desarrollar tecnología de química instrumental que es capaz de analizar rápidamente un gran numero de muestras ya que estos equipos tienen un rendimiento de alrededor de 100 muestras/hora, con una muy alta precisión. 6. Interpretación de resultados En temas de interpretación y usos de la información de MUN hay aún bastante debate. La concentración de urea en leche es variable entre rodeos y entre vacas o grupos de vacas del mismo rodeo. Datos reportados por el Laboratorio DHIA de Pennsylvania, en un estudio realizado sobre 312.005 muestras procedentes de 1.731 productores encontraron un rango de 0,5 a 39,5 mg/100 ml de leche. La media fue de 14 mg/dl con una desviación estándar de 4,03 con un 95% de las muestras analizadas en el rango de 6 a 20 mg/dl. En otro estudio analizando 1.505.934 muestras recibidas entre el 25 de setiembre de 1995 y el 31 de mayo de 1998 observaron lo siguiente: Con relación a la edad en número de lactancias, las vaquillonas presentaban valores medios de 13,56 mg/dl (SD=3,90), las vacas con 2 lactancias 13,82 (SD=4,09) y las vacas con 3 lactancias y más 13,63 mg/dl (SD=4,21). Con respecto a la raza, las vacas Holando (1.418.603 animales) presentaron valores medios de 13,57 mg/dl (SD=4,04), las vacas Jersey 15,69 mg/dl (SD=4,54) y otras razas en general 15,69 mg/dl (SD=4,18). También encontraron variaciones con respecto a la región de procedencia. De todos modos en términos generales se entiende que contenidos de 18 mg/100 ml de leche o mayores son considerados valores elevados, aunque en la práctica se encuentra una proporción elevada de observaciones en este rango, en predios con estándares y resultados productivos normales. Así vacas en lactancia temprana, manejadas intensivamente, con dietas con tenores proteicos en dieta total del orden de 17% o algo mayores, típicamente tendrán valores de MUN de 20 mg/100 ml o mayores. En otras palabras, esquemas de alimentación intensivos, resultarán en valores de MUN más altos, y las posibilidades de mantener niveles productivos de leche destacados con dietas más restrictivas en proteína cruda parecen poco probables. Típicamente vacas alimentadas a pastoreo tenderán a tener valores de MUN más elevados. Dietas abundantes en nitrógeno altamente disponible en rumen, densidades energéticas menores y niveles productivos individuales inferiores serían la causa principal. En este sentido la bibliografía documenta casos con valores de MUN superiores a 25 mg/100 ml. En teoría al menos, valores de MUN superiores a 18 comenzarían a comprometer desempeño reproductivo, no obstante, no hay indicios claros y concluyentes que las vacas manejadas en pastoreo tengan performances reproductivas peores que las alimentadas a corral. A continuación se presenta en forma tabulada un criterio de interpretación de los resultados de MUN desarrollada por algunas universidades americanas en base a resultados de Laboratorios DHIA. Información adaptada de Stallings, C.C. What s happening with milk urea nitrogen testing?, Dairy Science, Virginia Tech, 1996. 4

Tabla 1. Interpretación de resultados del contenido de MUN. (Adaptado de Northeast DHI, Ithaca, N.Y., USA). Etapa de la Lactancia Temprana (0 a 45 días pos parto) Etapa Reproductiva (46 a 150 días PP) Lactancia media y tardía (>150 días PP) Proteína Total en Leche % <3,0 3,0 a 3,2 >3,2 <3,0 3,0 a 3,2 >3,2 <3,2 3,2 a 3,4 >3,4 MUN (mg/100 ml) Bajo <12 Moderado 12 a 18 Alto >18 Deficiencia de proteína degradable Adecuado nivel de proteína y CHO fermentables Baja proteína degradable en Buen balance de proteína comparación a la disponibilidad ruminal de energía composición de degradable, no degradable y AA Baja proteína degradable, exceso de energía, buen balance de AA Deficiencia de proteína degradable y/o no degradable Bajo tenor de proteína degradable/soluble. Bajo tenor de proteína degradable. Exceso de CHO/energía. Bajo consumo de proteína degradable y soluble, baja ingesta de CHO fermentables Baja ingesta de proteína degradable/soluble en relación al consumo de Buen balance de AA. Consumo restringido de Nivel de proteína degradable y no degradable en rumen adecuado. Adecuado balance de AA. Exceso de energía. Buen balance de proteína degradable, soluble y no degradable. Adecuado balance de AA Adecuado balance de fracciones proteicas y CHO fermentables. Adecuado balance de fracciones proteicas, AA y CHO fermentables. Adecuado suministro de proteína degradable y soluble. Desbalance de AA. Adecuado balance de proteína degradable/soluble y de balance de AA. Adecuado balance de AA y de Exceso de proteína soluble y/o degradable en relación a la disponibilidad de CHO fermentables. Desbalance de AA Exceso de proteína degradable en rumen. Exceso de NEL y AA en dieta. Exceso de proteína degradable en rumen. Adecuado balance de AA. Exceso de energía. Exceso de proteína soluble y/o degradable en relación a la disponibilidad de CHO fermentables. Desbalance de AA Buen balance de CHO. Exceso de proteína degradable y AA. Exceso de proteína degradable y soluble en relación a los CHO fermentables y en consumo de Exceso de proteína degradable y de proteína soluble en relación a los CHO fermentables. Desbalance de AA o inadecuada ingesta de Exceso de proteína degradable. Desbalances en la provisión de AA. Adecuado nivel de Exceso de proteína degradable. Adecuado nivel de suministro de AA y de 7. Bibliografía de apoyo About MUN, 1997 http://www.dhia.psu.edu/munnews.htm 25/3/98 Ferguson, J.D. 1996. Milk urea nitrogen. Center for animal health and productivity Numero: Data 5. Gustafsson, A.H. 1993. Acetone and urea concentration in milk as indicators of the nutritional status and the composition of the diet of dairy cows.repport 222 UPPSALA. Gustafsson, A.H. y Palmquist, D.L 1993. Diurnal variation of rumen ammonia, serum urea and milk urea in dairy cows at high and low yields. J. Dairy Sci. 76:475-484. Milk urea nitrogen 1996. http://www. agsource.com/milkun.htm CRI 1996 Rev 25/9/96 5

MUN testing 1997. http://www.agsource.com/muntest.htm CRI 1997 Rev.August 1,1997 Murray, R.K.; Granner D.K.; Mayes P.A. y Rodwell V.W. 1988. Bioquímica de Harper C. cap.30 p.268-277. Stallings, C.C. What s happening with Milk Urea Nitrogen testing? Dairy Science, Virginia Tech, December, 1996. (http://www.dasc.vt.edu/nutritioncc/9667.html), 24/01/2002. Waldner, D.N. 1997 Prueba del nitrógeno de urea de la leche. http://www.ansi.okstate.edu/exten/n9700708/mun.htm 30/7/97 6