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 (%)

Omaso

(%)

Abomaso

(%)

Bovino 71 69 8 23

Oveja /

Cabra67 64 25 11

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.....

Microorganismos

Motilidad

Temperatura Medio Acuoso

Sustrato

AnaerobiosispH

Microorganismos ruminales....un mundo dentro

del animal

Cuántos son muchos.....

Bacterias...1 a 10 mil millones/mL

de líquido ruminal

Protozoarios...20 a 200 mil/mL de

líquido ruminal

200 a 1100 mg/100 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

Pared Celular

Contenido

Celular

Contenido celular

Proteínas, Lípidos,

Ácidos orgánicos

Azúcares, Almidón

Fructanas

Pared celular

Hemicelulosa

Celulosa

Lignina

Placa intermedia

Pectina

beta-glucanos

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

Gases

Forraje del día

Granos y Forraje del

día anterior

Estratificación Ruminal.....

Fibra

físicamente

efectiva

Fibra efectiva.....

- Estímulo para motilidad ruminal y rumia

- Mantenimiento del %

de grasa en leche

- Formación de una red

ruminal de fibras largas

- Poco estímulo para motilidad ruminal y rumia

- Disminución del %

de grasa en leche

- Nula formación de una

red ruminal de fibras

largas

Insuficiente fibra efectiva.....

- Disminución del pH

del líquido ruminal

- Disminución de

productividad

Ingrediente FDN

(% de

MS)

Fracción

retenida en

criba de 1.18

mm

Heno de pasto

Heno de leguminosa

Ensilado de leguminosa, picado

grueso

Ensilado de leguminosa, picado

fino

Ensilado de maíz

65

50

50

50

51

0.98

0.92

0.82

0.67

0.81

Distribución de partículas de forrajes

Ingrediente Tamaño

promedi

o mm

Fracción

retenida en

criba de 1.18

mm

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

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

Distribución de partículas de subproductos

considerados como fuentes de fibra no forrajera

Microorganismos Ruminales.....

flagelo

pilus

pared

celular

cápsula

ribosomasnucleoide

membrana

plasmática

Gram (+) Gram (-)

Gram (+) Gram (-)

Fibrobacter spp., Butyrivibrio spp.

Lactobacillus spp., Methanobacterium spp.

Ruminococcus spp., Streptococcus spp.

Acetato

Lactato

Metano

H+

Bacteroides spp., Megasphera spp.

Selenomonas spp., Succinomonas

Succinivibrio spp.

Acetato

Propionato

Succinato

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

Ácido acético

Ácido propiónico

Ácido butírico

Proteínas

Valina Isobutirato

Leucina Isovalerato

Isoleucina 2-metilbutirato

Substratos para la fermentación ruminal

• Todos los carbohidratos y proteínas de la dieta.

Carbohidratos

Aminoácidos

=

ALMIDÓN, AZÚCAR, FIBRA PROTEÍNAS

Péptidos

Aminoácidos

Microorganismos

AGV CO2 CH4 + NH3

Rutas de degradación ruminal de carbohidratos y proteínas

CELULOSA PECTINA HEMICELULOSAALMIDÓNAZÚCARES SOLUBLES

Pentosas

Hexosas Ciclo de la pentosa

Vía de Embden-Meyerhof

Piruvato

Formato Vía del acrilato

Acetil CoA

CO2 + H2 Vía del succinato

Metano ACETATO BUTIRATO PROPIONATO

Principales vías del metabolismo de los carbohidratos en el rumen

• Cambios en la proporciónforraje:concentrado de la dieta =influyen en la cantidad y porcentajede AGVs producidos en rumen.

• AGVs: gran influencia en laproducción de leche, porcentaje degrasa láctea, eficiencia de laconversión de alimento a leche yvalor relativo de una ración paraproducción de leche contrario aldepósito de grasa.

CELULOSA HEMICELULOSA PECTINAS ALMIDONES Y AZÚCARES

Metano

Pentosas Ácidosurónicos

Hexosas

Ciclo de lasPentosas

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

A partir del piruvato, y por diferentes reacciones, se forman los distintos AGVs que caracterizan la fermentaciónruminal.

PIRUVATO

CO2 + H2

Formiato Acetil CoA Oxalacetato LactatoAcetil CoA Acetil CoA

CO2 4H ACETATOCoA

CO2 H2 Acetil-P Malonil CoA Propionil CoA Lactil CoA

Acetacetil CoA Succinato H2O CoA 2H Acrilil CoA

CH4 ACETATO PROPIONATO 2H

B-hidroxibutiril CoA Succinil CoAPropionil CoA

H2O ACETATOCrotonil CoA Metilmalonil CoA Acetil CoA

2H

Butiril CoA PROPIONATO

ACETATO Acetil CoA

BUTIRATO

Vías de producción de AGVs a partir del piruvato

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

Ac 70

Prop 20

But 10

20

10

5

50

10

1

4 ( OH but)

Fuido Ruminal Pared

Ruminal

Sangre

Portal

Absorción Ruminal

Metabolismo Hepático AGV

• Mayor parte en hígado

• Propionato:

• Glucosa

• Lactato

• Butirato:

• hidroxibutirato

• Acetato: sin biotranformación

Ac 70

Prop 20

But 10

Rumen Sangre Hígado Sangre

portal periférica

50

10

1

4

Glucosa

CO2

OH but

Acetato

Glucosa

OH but

ACETATO

Cuerpos Acetil CoA BUTIRATO cetónicos

Grasa

Citrato Glicerol (AcCoA)

PiruvatoOxalacetato

PEP Succinato CO2

GlucosaPROPIONATO

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 partedel resto es incorporada a los ácidos grasos C4 a C16.

ATP + CoA

ACETATO Acetil CoA

Aceto Acetil CoA Malonil CoA Citrato

3,3 hidroximetilglutaril CoA Ácidos grasos Ciclo de Krebs

Ácido mevalónico Cuerpos cetónicos CO2

Esteroles (colesterol)

Metabolismo del acetato

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 Succinil CoA

Ácido málico 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 ácidosgrasos 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

Glucosa

Síntesis de Ac. grasos de cadena

larga a partir de glucosa

Piruvato

Acetil CoA

OAA

Ciclo

TCA Citrato

Mitocondria

Ac. grasos de cadena larga

NADPH

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 AdiposoAc. grasos cadena

larga, triglicéridos

Glándula MamariaAc. grasos cadena

larga, grasa en leche

Síntesis de Ac. grasos de cadena

larga a partir de acetato

Glucosa

Piruvato

Acetil CoA

OAA

Citrato

Mitocondria

Ciclo

ATC

Ac. grasos de cadena larga

OAA

Acetil CoA

Acetato

Citosol

X

Metabolismo Post – Hepático AGV

• Acetato

transformado

Acetil CoA

• Disponibilidad

tisular de acetato

• Difusión simple

(depende [ ])

• [ ] sanguínea

depende [ ] líquido

ruminal

ATP ADP

COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS GRASOS DE ALGUNOS

INGREDIENTES NUTRICIONALES PARA ANIMALES

Ingrediente Ác Graso

%

Mirístico

14:0

Palmítico

16:0

Palmitoléico

16:1

Esteárico

18:0

Oleico

18:1

Linoleico

18:2

Linolénico

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

Por Biohidrogenación

Bacteria Celulolítica

Butyrivibrio fibrisolvens

9-desaturasa

Por SíntesisIsomerización enzimática

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)

HIGADO

Lipolisis completa (-oxidación)

Utilización de Lípidos en

condiciones normales

Alimento Tejido Adiposo

Lipoproteínas

(Ácidos Grasos)

Acetil Coenzima-A

CO2, Agua

Energía

EnergíaGLUCOSA

Gluconeogénesis

Oxaloacetato

PROPIONATO

T. Sanguíneo

Consumo Alimento

Balance Energético

Negativo

Propionato

HIGADO

Metabolismo de Lípidos

en Vacas Frescas

Movilización de Tejido Adiposo

Ácidos Grasos

Lipolisis Incompleta (-oxidación)

Acetil Coenzima A

CO2, Agua

Energía

EnergíaOxaloacetato X X

T. Sanguíneo

XGLUCOSA

PROPIONATO

X

HIGADO

Metabolismo de Lípidos

en Vacas Frescas

Movilización de Tejido Adiposo

Ácidos Grasos

CETOSIS

Lipolisis Incompleta (-oxidación)

Acetil Coenzima A

CO2, Agua

Energía

EnergíaOxaloacetato X X

T. Sanguíneo

acetoacetato

-OH butirato

XGLUCOSA

PROPIONATO

X

Consumo Alimento

Balance Energético

Negativo

Propionato

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 Total CLA content

(mg/g fat)

Dairy products

Homogenized milk

Butter fat

Mozzarella cheese

Plain yogurt

Ice cream

Meat

Ground feed

Lamb

Pork

Chicken

Salmon

Ground turkey

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 CLA

mg/g grasa

Molida Popular 12.33

Bisteck de aguayon 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