FACULTAD DE MEDICINA
VETERINARIA Y ZOOTECNIA
PRINCIPIOS DE NUTRICION
EN RUMIANTES
Dr. Francisco I. Juarez Lagunes
Introducción
• Alimentación Rumiante: forraje
• Fresco, henificado, ensilado
• 40 - 80% MS forrajes: Fibra
• Celulosa, hemicelulosa, lignina
• Eficiencia por especie
• Microbiota: bacterias y protozoarios
• Gram (-): forrajes
• Gram (+): cereales (granos)
• Protozoarios
• Hongos
• Fermentación: AGV y Proteina Microbiana
RUMEN
Generalidades
• Rumen: representa 15 – 20% PV
• Bovino: 120 – 220 lts
• Oveja / Cabra: 8 – 12 lts
Especie
Cap. (%)
Rumen –
Retículo (%)
Bovino
71
69
8
23
Oveja /
Cabra
67
64
25
11
Omaso
(%)
Abomaso
(%)
Rumen
•
•
•
•
•
•
El más grande de los preestómagos.
Saculado por pilares musculares.
Numerosas papilas.
Almacén y mezcla de alimento.
Ambiente anaerobio para flora ruminal.
Poza de fermentación por excelencia.
Retículo
• Saco craneoventral del rumen.
• Epitelio reticular en forma de celdas con numerosas papilas.
• Receptáculo para objetos pesados ingeridos.
• Conectado al omaso por el orificio retículo-omasal (válvula que retiene
partículas alimenticias en el rumen hasta tener un diámetro de 1 a 2 mm).
Omaso
•
•
•
•
•
Recibe partículas de alimento masticadas y digeridas por microorganismos.
Esférico.
Anchos pliegues longitudinales u hojas en su interior, con pequeñas papilas.
Absorbe agua y electrolitos de los alimentos.
Retiene partículas de materia entre sus hojas.
Condiciones Ruminales.....
Temperatura
Medio Acuoso
Sustrato
pH
Motilidad
Microorganismos
Anaerobiosis
Microorganismos ruminales....un mundo dentro
del animal
Cuántos son muchos.....
Protozoarios...20 a 200 mil/mL de
líquido ruminal
200 a 1100 mg/100 mL de líquido
ruminal
Bacterias...1 a 10 mil millones/mL
de líquido ruminal
300 a 1600 mg/100 mL de líquido
ruminal
x100
x350
x3000
x5000
Fibra en la Alimentación del
Ganado
Qué es la
fibra y como
medirla
Importancia de
la fibra
Fibra físicamente
efectiva
Fuentes de fibra
de subproductos
que no son
forrajes
Qué es la
fibra
Contenido celular
Pared Celular
Proteínas, Lípidos,
Ácidos orgánicos
Azúcares, Almidón
Fructanas
Placa intermedia
Pectina
beta-glucanos
Pared celular
Contenido
Celular
Hemicelulosa
Celulosa
Lignina
Importancia de la fibra en rumiantes.....
Importancia
de la fibra
- Estímulo para la
motilidad ruminal
Mezclado de sustratos y
microorganismos
- Estímulo para rumia
Regurgitación
Remasticación
Reinsalivación
Redeglución
- Formación de una red
ruminal de fibras largas
Soporte para partículas
pequeñas para mejor
utilización
Estratificación Ruminal.....
Gases
Forraje del día
Granos y Forraje del
día anterior
Fibra
físicamente
efectiva
Fibra efectiva.....
- Formación de una red
ruminal de fibras largas
- Estímulo para
motilidad ruminal y
rumia
- Mantenimiento del %
de grasa en leche
Insuficiente fibra efectiva.....
- Poco estímulo para
motilidad ruminal y
rumia
- Nula formación de una
red ruminal de fibras
largas
- Disminución del pH
del líquido ruminal
- Disminución de
productividad
- Disminución del %
de grasa en leche
Distribución de partículas de forrajes
Ingrediente
Heno de pasto
Heno de leguminosa
Ensilado de leguminosa, picado
grueso
Ensilado de leguminosa, picado
fino
Ensilado de maíz
FDN
(% de
MS)
Fracción
retenida en
criba de 1.18
mm
65
50
50
50
51
0.98
0.92
0.82
0.67
0.81
Distribución de partículas de subproductos
considerados como fuentes de fibra no forrajera
Ingrediente
Pulpa de cítricos
Olote de maíz molido
Salvado de maíz
Salvado de trigo
Grano de cervecería
Cáscara de cacahuate molida
Grano seco de destilería
Cáscara de soya molida
Tamaño
promedi
o mm
Fracción
retenida en
criba de 1.18
mm
2.59
1.23
0.96
0.86
0.69
0.59
0.49
0.45
0.76
0.56
0.36
0.33
0.18
0.12
0.04
0.03
Microorganismos Ruminales.....
pilus
nucleoide
ribosomas
flagelo
membrana
plasmática
Gram (+)
pared
celular
cápsula
Gram (-)
Gram (+)
Gram (-)
Fibrobacter spp., Butyrivibrio spp.
Bacteroides spp., Megasphera spp.
Lactobacillus spp., Methanobacterium spp.
Selenomonas spp., Succinomonas
Ruminococcus spp., Streptococcus spp.
Succinivibrio spp.
Acetato
Acetato
Lactato
Propionato
Metano
Succinato
H+
Origen y Significancia
• Importantes:
• Acético
• Propiónico
• Butírico
• Fermentación:
• Rumen – retículo
• Intestino
• Hígado
• Acetato:
• Acetil CoA
• Acetileno
• Fosfato de acetilo
Origen y Significancia
• Propionato:
• Succinato
• Acrilato
• Butirato:
• Acetato
• Piruvato
• glutamato
• Interconversión
• Acetato : propionato : butirato
• Forraje: 65 : 20 :10 a 70 : 20 : 10
• Concentrado: 45 : 40 : 15 a 50 : 40 :10
• pH
• Síntesis de proteína
Substratos para la fermentación ruminal
• Todos los carbohidratos y proteínas de la dieta.
Carbohidratos
Ácido acético
Proteínas
Aminoácidos
Ácido propiónico
=
Ácido butírico
Valina
Isobutirato
Leucina
Isovalerato
Isoleucina
2-metilbutirato
ALMIDÓN, AZÚCAR, FIBRA
PROTEÍNAS
Péptidos
Aminoácidos
Microorganismos
AGV
CO2
CH4
+
NH3
Rutas de degradación ruminal de carbohidratos y proteínas
CELULOSA
ALMIDÓN
AZÚCARES SOLUBLES
PECTINA
HEMICELULOSA
Pentosas
Hexosas
Ciclo de la pentosa
Vía de Embden-Meyerhof
Piruvato
Formato
Vía del acrilato
Acetil CoA
CO2 + H2
Metano
Vía del succinato
ACETATO
BUTIRATO
PROPIONATO
Principales vías del metabolismo de los carbohidratos en el rumen
• Cambios en la proporción
forraje:concentrado de la dieta =
influyen en la cantidad y porcentaje
de AGVs producidos en rumen.
• AGVs: gran influencia en la
producción de leche, porcentaje de
grasa láctea, eficiencia de la
conversión de alimento a leche y
valor relativo de una ración para
producción de leche contrario al
depósito de grasa.
CELULOSA
HEMICELULOSA
PECTINAS
ALMIDONES Y AZÚCARES
Metano
Pentosas
Ácidos
urónicos
Hexosas
Ciclo de las
Pentosas
Ácido pirúvico
Rutas para la hidrólisis de los polisacáridos alimenticios en el rumen
• Formación de acetato y butirato vía piruvato: acetil CoA como
intermediario.
• Formación de propionato: vía del succinato y la vía alterna del acrilato.
• La fermentación de 1 mol de carbohidrato origina 2 moles de acetato, 2
moles de propionato o 1 mol de butirato:
Hexosa
2 piruvato + 4[H]* + 2ATP
2 piruvato + 2H2O
2 acetato + 2CO2 + 2H2 + 2ATP
2 piruvato + 8[H]
2 propionato + 2H2O + 2ATP
2 piruvato + 4[H]
butirato + 2H2 + 2CO2 + 2ATP
CO2 + H2
CH4 + 2H2O + ATP
*[H] = coenzimas reducidas
ruminal.
A partir del piruvato, y por diferentes reacciones, se forman los distintos AGVs que caracterizan la fermentación
PIRUVATO
CO2 +
Formiato
H2
Acetil CoA
Oxalacetato
Acetil CoA
CO2
CO2 H2
Acetil-P
4H
CoA
Malonil CoA
Acetacetil CoA
CoA
CH4
Lactato
Acetil CoA
ACETATO
Propionil CoA
Lactil CoA
Succinato
2H
ACETATO
B-hidroxibutiril CoA
H2O
Crotonil CoA
2H
Butiril CoA
ACETATO
Acetil CoA
PROPIONATO
Succinil CoA
H2O
Acrilil CoA
2H
Propionil CoA
ACETATO
Metilmalonil CoA
Acetil CoA
BUTIRATO
Vías de producción de AGVs a partir del piruvato
PROPIONATO
Absorción Ruminal
• Papilas de
rumen –
retículo:
• Difusión pasiva
(mayormente)
• Difusión
facilitada
• Determinada
por:
• [ ] en fluido
ruminal
• pH (bajo)
• Tamaño de la
cadena de AGV
• Orden: butirato,
propionato,
acetato
• Absorción:
• 76% rumen –
retículo
• 19% omaso –
abomaso
• 5% intestinos
Absorción Ruminal
Fuido Ruminal
Ac
Pared
Ruminal
Sangre
Portal
50
70
20
Prop 20
10
10
But
1
4 ( OH but)
10
5
Metabolismo Hepático AGV
• Mayor parte en hígado
• Propionato:
• Glucosa
• Lactato
• Butirato:
•  hidroxibutirato
• Acetato: sin biotranformación
Rumen
Ac
Sangre
portal
70
50
Prop 20
10
Hígado
Sangre
periférica
Acetato
Glucosa
Glucosa
CO2
But
10
1
4
 OH but
 OH but
ACETATO
BUTIRATO
Cuerpos
cetónicos
Acetil CoA
Grasa
Citrato
Glicerol
(AcCoA)
Piruvato
Oxalacetato
PEP
Succinato
Glucosa
CO2
PROPIONATO
Proteína
Aminoácidos
Principales vías para el metabolismo de los AGVs
Ciclo de Krebs
Acetato
• Mínima utilización en el hígado.
• Oxidado en casi todos los tejidos del cuerpo para generar ATP.
• Principal fuente de acetil CoA para la lipogénesis en el tejido adiposo y
hepático de los rumiantes.
• De gran importancia para la producción de los ácidos grasos de cadena
corta de la leche.
• Hasta 40% es utilizado en el metabolismo mamario.
• Un 30% del acetato tomado por la glándula es oxidado y la mayor parte
del resto es incorporada a los ácidos grasos C4 a C16.
ATP + CoA
ACETATO
Acetil CoA
Aceto Acetil CoA
Malonil CoA
3,3 hidroximetilglutaril CoA
Ácido mevalónico
Ácidos grasos
Cuerpos cetónicos
Esteroles (colesterol)
Metabolismo del acetato
Citrato
Ciclo de Krebs
CO2
Propionato
• Parte metabolizado a lactato y el resto pasa a la circulación
portal para ser metabolizado en el hígado a glucosa o ser
oxidado a CO2.
• El lactato producido por la pared ruminal es tomado por el
hígado para síntesis de glucosa.
• Propionato: principal substrato para la gluconeogénesis, que
es crítica para el rumiante porque es mínima la cantidad de
glucosa que se absorbe como tal en el intestino delgado.
• Propionato: necesario para producción de leche en cantidad,
debido a la generación de glucosa.
MITOCONDRIA
PROPIONATO
Propionil CoA
Metil malonil CoA
CO2
Oxalacetato
Ácido málico
Succinil CoA
Ácido fumárico
Ácido succínico
Ácido málico
Oxalacetato
Fosfoenol piruvato
D-glucosa
CITOPLASMA
Vía metabólica de utilización del propionato en el hígado del rumiante
Butirato
• Metabolizado en su mayor en el epitelio ruminal a cuerpos cetónicos,
principalmente acetoacetato y (D-) -hidroxibutirato, los cuales son
interconvertidos en el hígado.
• Cuerpos cetónicos: importante fuente de energía al ser oxidados en
la mayoría de los tejidos del organismo, principalmente cuando las
reservas de energía necesitan ser movilizadas de la grasa corporal
(subnutrición o situaciones de gran demanda de energía).
• El 80% de los cuerpos cetónicos circulantes provienen de la
producción ruminal de butirato y una pequeña a partir de los ácidos
grasos de cadena larga en el hígado.
3-HIDROXIBUTIRATO
ACETOACETATO
Succinil CoA
Ácido succínico
Acetoacetil CoA
2 acetil CoA
Oxaloacetato
Ciclo de Krebs
CO2
Vía de oxidación de los cuerpos cetónicos
Metabolismo Hepático AGV
• Principal fuente de glucosa:
• Propionato
• Ciclo de Krebs (Ac. tricarboxílicos)
• 17 moléculas de ATP
• Propionato no transformado
• Embden – Meyerhof
• 18 moléculas de ATP
•  hidroxibutirato
• Ciclo de Krebs (Ac. tricarboxílicos)
• 27 moléculas de ATP
Síntesis de Ac. grasos de cadena
larga a partir de glucosa
Glucosa
Ac. grasos de cadena larga
NADPH
Piruvato
Acetil CoA
OAA
Ciclo
TCA Citrato
Mitocondria
OAA
Acetil CoA
Citosol
Metabolismo Post – Hepático AGV
• Principal AGV derivado polisacáridos:
•
•
•
•
Acetato
Nula hepato – bio – transformación
Fuente de energía varios tejidos
Ciclo de Krebs (10 moléculas ATP)
• Metabolizado:
•
•
•
•
Músculos: esquelético y cardiaco
Riñón
Glándula mamaria
Tejido Adiposo
• Principal fuente de Ac. grasos de cadena
larga:
• Tejido adiposo
• Grasa de la leche
Principales rutas
metabólicas Acetato
Tejido
Destino Metabólico
Músculo Esquelético CO2 + H2O
Músculo Cardiaco
CO2 + H2O
Riñón
CO2 + H2O
Tejido Adiposo
Glándula Mamaria
Ac. grasos cadena
larga, triglicéridos
Ac. grasos cadena
larga, grasa en leche
Síntesis de Ac. grasos de cadena
larga a partir de acetato
Glucosa
Ac. grasos de cadena larga
Piruvato
OAA
Acetil CoA
OAA
Ciclo
Citrato
ATC
Mitocondria
X
Acetil CoA
Acetato
Citosol
Metabolismo Post – Hepático AGV
• Acetato
transformado
Acetil CoA
ATP
ADP
• Disponibilidad
tisular de acetato
• Difusión simple
(depende [ ])
• [ ] sanguínea
depende [ ] líquido
ruminal
COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS GRASOS DE ALGUNOS
INGREDIENTES NUTRICIONALES PARA ANIMALES
Ác Graso
Mirístico
Palmítico
Palmitoléico
Esteárico
Oleico
Linoleico
Linolénico
%
14:0
16:0
16:1
18:0
18:1
18:2
18:3
Sorgo
2.3
-
20.0
5.2
1.0
31.6
40.2
2.0
Sebo
99.8
-
-
-
18.8
39.7
4.5
1.0
Aceite
Palma
100
1.5
42.0
-
4.0
43.0
9.5
-
Aceite
Soya
100
T*
10.7
T
3.9
22.8
50.8
6.8
Pasto
-
1.1
16.0
2.5
2.0
3.4
13.1
61.3
Ingrediente
Por Biohidrogenación
Bacteria Celulolítica
Butyrivibrio fibrisolvens
Por Síntesis
Isomerización enzimática
9-desaturasa
BIOHIDROGENACIÓN EN RUMEN
Grasa de la dieta
Cis-9, cis-12 C18:2 (Acido Linoleico)
Cis-9, trans11 C18:2(Acido Ruménico)
Trans-11 C18:1 (Acido Vaccénico)
C 18:0 (Acido Esteárico)
Utilización de Lípidos en
condiciones normales
Tejido Adiposo
Alimento
Lipoproteínas
(Ácidos Grasos)
T. Sanguíneo
 HIGADO
Lipolisis completa (-oxidación)
Energía
PROPIONATO
Acetil Coenzima-A
Gluconeogénesis
GLUCOSA
Oxaloacetato
Energía
CO2, Agua
Metabolismo de Lípidos
en Vacas Frescas
Consumo Alimento
Movilización de Tejido
Adiposo
Balance Energético
Negativo
Propionato
Ácidos Grasos
 HIGADO
T. Sanguíneo
Lipolisis Incompleta
(-oxidación)
Energía
Acetil Coenzima A
PROPIONATO
GLUCOSA
X
Oxaloacetato
X X X
CO2, Agua
Energía
Metabolismo de Lípidos
en Vacas Frescas
Consumo Alimento
Movilización de Tejido
Adiposo
Balance Energético
Negativo
Propionato
Ácidos Grasos
CETOSIS
 HIGADO
T. Sanguíneo
Lipolisis Incompleta
(-oxidación)
Energía
acetoacetato
-OH butirato
Acetil Coenzima A
PROPIONATO
GLUCOSA
X
Oxaloacetato
X X X
CO2, Agua
Energía
DESATURACIÓN EN TEJIDO
C18:0
Delta-9 desaturasa
cis-9 C18:1
trans-11 C18:1
Delta-9 desaturasa
cis-9, trans-11 C18:2 CLA
CLA content of various foods
Foodstuff
Dairy products
Homogenized milk
Butter fat
Mozzarella cheese
Plain yogurt
Ice cream
Meat
Ground feed
Lamb
Pork
Chicken
Salmon
Ground turkey
Total CLA content
(mg/g fat)
5.5
4.7
4.9
4.8
3.6
4.3
5.6
0.6
0.9
0.3
2.5
RESULTADOS DE CONTENIDO DE CLA
EN CARNE COMERCIAL EN VERACRUZ
MUESTRA
Molida Popular
Bisteck de aguayon
CLA
mg/g grasa
12.33
14.54
Bisteck para asar
4.86
Sabanita especial
11.64
Borrego
16.85
FACTORES DIETARIOS QUE
INCREMENTAN CLA EN LECHE
Grasas insaturadas
Grasas insaturadas con sales de
calcio
Semillas de oleaginosas procesadas
Aceite de pescado
Algas marinas
Pasturas
Suplementos con CLA
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