Uso de los Enzimas Rumiantes

Ricardo Nieto Ordaz

CULTIVO

PARED CELULAR DE LA PLANTA

CELULAS de la Planta

Microfibra de Celulosa

Moléculas de Glucosa

Contenido Celular100% Digestible

FND

Celulosa : CristalinaFuerteResistente a la hidrolisisNo contiene ramificacionesContiene Únicamente moléculasde GLUCOSA ANHIDRA.

Hemicelulosa:Estructura Amorfa al AzarCon poca fuerzaFácil de HidrolizarContiene diferentes monómeros de azucares:Glucosa, Xilosa, Manosa, Galactosa, ArabinosaRamnosa.Contiene D-PentosasXilosa es el monómero siempre presente en mayorCantidadAltamente Ramificada

CELULOSAHEMICELULOSA

LIGNINA

MEMBRANA

FND = Celulosa, Hemicelulosa y Lignina.

FAD = Celulosa y Lignina.

E N Z I M A S:

Son Proteínas Globulares y actúan como catalíticos biológicos.

¿Como Trabajan?

1.- Aumentan la velocidad de las reacciones.

2.- Aumentan la proximidad de los reactantes.

Modelo Tridimensional de la Molécula-Enlazadora-Carbohidrato (CBM) correspondiente a una Celobiohidrolasa.

CELULOSA

Modelo de la enzima Celulasa, producida por T. fusca,Basada en la estructura PDB 1JS4

Representación tipo Listón de la enzima Beta-1,4 Endoglucanasa, ejemplo de las

hidrolasas glucosidasas.

Enzimas en la nutrición de rumiantes

FUENTES TIPOS:

Hongos :Aspergilus spp.Trichoderma spp.

Bacterias:Bacillus spp.

v Celulasas

v Xylanasas

v Amilasas

v Pectinasas

v Estereasas

v Proteasas

Ruminococcus albus

Fibrobacter succinogenes

Miron, J. et al., 2001

Modo de acción de las enzimas en el rumen:

Numero de BacteriasPegado de las Bacterias a la fibra.

Velocidad de paso

DIGESTION

Modo de acción de las enzimas en el Intestino Delgado:

Viscosidad

DIGESTION

Miron, J. et al., 2001

Los 3 tipos de reacciones catalizadas por las Celulasas son:

1.- Rompimiento de las interacciones no-covalentes, presentes en la estructura Cristalina de la celulosa ( por las Endoglucanasas).

2.- Hidrolisis de las fibras individuales de la celulosa, pararomperlas en pequeñas cadenas de azucares (por lasExoglucanasas)

3.- Hidrolisis de los tetra y disacáridos, en moléculas simples deglucosa ( por las Beta-glucosidasas )

Simonsen, J. 2012

1.- Experimento In Vitro, con los forrajes y la enzima a 5 conc.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 microL/g de Forraje en BS.

2.- Experimento In Situ, 6 vacas canuladas, en producción; racionexperimental sin enzima; Velocidad de degradación de las fibras

Con 1.0 mL de enzima/Kg de MS de forraje.

Holtshausen, L. et al., 2011

Cuadro 1.- Ingredientes y Composición química dela Dieta Control (No enzima adicionada), utilizada para el estudio in situ y Lactancia. INGREDIENTES

Contenido, % de la MS

Cebada, Silo 20.6 Alfalfa, Silo 20.6 Alfalfa, Heno 10.8 Cebada, grano rolado vapor 9.52 Maiz, grano rolado vapor 8.88 Pasta de Soya de Sobrepaso 6.60 Maiz, molido 6.00 Cebada, molida 5.16 Pasta de Soya 4.32 GSD con solubles 3.36 Pasta de Canola 2.52 Minerales 0.92 Bicarbonato de Sodio 0.39 Sal 0.33 COMPOSICION QUIMICA Materia Seca (MS) 52.9+/-3.62 Materia Orgánica, % MS 89.5+/-0.56 Proteína Cruda, % MS 20.0+/-1.00 FND, % MS 33.9+/-1.82 FAD, % MS 23.9+/-1.49

52 %

Grano = 29.56 %


Cuadro 4.- Resultados de producción para las vacas que recibieron la Dieta Control (NO Enzima), Enzima a nivel Bajo (0.5mL/Kg RI MS), o El nivel Alto de enzima (1.0 mL/Kg de RI MS). Variable Control Enzima B Enzima A EEM Ptrt Vacas, n 20 20 20 CMS, Kg/d 24.5 22.9 22.2 0.58 0.02 Leche prod., Kg/d 38.1 38.3 37.9 0.72 0.92 3.5% LCG., Kg/d 36.5 36.1 36.3 0.66 0.90 Grasa, % 3.29 3.19 3.26 0.057 0.44 Proteína, % 2.95 3.01 3.03 0.027 0.14 Lactosa, % 1.74 1.76 1.76 0.036 0.94 Eficiencia, Kg de leche / Kg de CMS

1.58

1.67

1.75

0.046

0.05

Eficiencia LCG, Kg de LCG/Kg de CMS

1.50

1.58

1.67

0.041

0.02

GDPP, Kg/d 0.42 0.45 0.46 0.08 0.95


Cuadro 5.- Valores en Sangre para las vacas en los distintos Tratamientos. Variable Control Enzima B Enzima A EEM Ptrt Núm. de Vacas 20 20 20 BHBA, mg/dL 14.8 14.5 13.7 0.30 0.03 AGNE, miEq/L 94.7 82.6 85.2 4.56 0.16 Insulina, IU/mL 6.44 7.41 8.45 0.462 0.01 Glucosa, mg/dL 56.8 58.0 58.2 0.88 0.48


Cuadro 1.- Ingredientes y Composición química de la Dieta Utilizada. INGREDIENTES

Contenido, % de la MS

Maiz, Silo 22.2 Pasto-Leguminosa, Silo 14.8 Maiz grano Alta Humedad 27.4 Grano Cervecería Prensado 12.2 Semilla Entera de Algodón 10.2 Pasta de Soya, 44% proteína 10.5 Minerales-Vitaminas 2.7 COMPOSICION QUIMICA FND, % MS 35.4+/-0.62 FAD, % MS 18.0+/-0.16 Lignina AD, % MS 3.29+/-0.09 ENl, Mcal/Kg 1.67 PC, % MS 18.3+/-0.15 Fosforo, % MS 0.42+/-0.0 Fosforo fitato 0.17+/-0.0 Calcio, % MS 0.90+/-0.0

Knowlton, K.F., 2007

Cuadro 2.- Consumo, Producción de Leche y Cambio de Peso Vivo en Vacas Holstein. Variable Control Enzima EEM Ptrt Vacas, n 12 12 CMS, Kg/d 25.9 25.1 0.70 0.46 Leche prod., Kg/d 37.8 38.8 1.52 0.63 Eficiencia, Kg de leche / Kg de CMS

1.48

1.64

0.08

0.19

3.5% LCG., Kg/d 40.2 42.5 1.76 0.36 Grasa, Kg/d 1.47 1.58 0.08 0.32 Proteína, Kg/d 1.12 1.15 0.05 0.69 Lactosa, Kg/d 1.83 1.89 0.07 0.56 NUL, mg/dL 23.5 22.3 0.48 0.08 Peso Corporal, Kg 595.8 601.3 14.2 0.78 Cambio en PC, Kg/31d -4.13 -14.2 4.67 0.12


Cuadro 3.- Digestibilidades de la Materia seca y fibra, en vacas Holstein alimentadas sin o con Celulasa-fitasa. Variable Control Enzima EEM Ptrt Heces MS, Kg/d 9.55 7.66 0.38 0.01 Digestibilidad MS., % 64.0 68.9 2.32 0.13 FAD Consumo, Kg/d 4.58 4.42 0.13 0.19 Heces FAD, Kg/d 2.98 2.40 0.11 0.01 FAD Digestibilidad, % 35.9 45.0 3.75 0.09 FND Consumo, Kg/d 8.78 8.49 0.24 0.19 Heces FND, Kg/d 5.20 4.20 0.20 0.01 FND Digestibilidad, % 41.8 49.8 3.34 0.01


Cuadro 4.- Consumo y Digestibilidad del Nitrógeno y Fosforo en vacas Holstein alimentadas sin o con Celulasa-fitasa. Variable Control Enzima EEM Ptrt Nitrógeno Consumo, g/d 740.2 703.4 37.5 0.50 Excreción heces N, g/d 252.3 203.2 10.3 0.01 Digestib. Aparente N, % 66.5 70.8 2.19 0.15 Fosforo Consumo, g/d 108.9 105.3 2.92 0.19 Excreción heces P, g/d 66.9 55.2 2.65 0.01 Digestib. Aparente P, % 39.6 46.1 4.01 0.29


Cuadro 1.- Ingredientes Utilizados en las Raciones. INGREDIENTES, % MS

Almidón Normal

Menos Almidón

Maiz, Silo 33.3 33.3 Alfalfa, Silo 16.7 16.7 Maiz, molido 22.8 14.8 Cascarilla de Soya 3.6 12.7 Pasta de Soya, 48% proteína 9.8 8.7 Grano Seco de Cervecería 11.0 11.0 Grasa de Sobre-paso 0.59 0.59 Minerales y Vitaminas 2.21 2.21

50.0 %

Gencoglu,H. et al.,2010

Cuadro 2.- Composición nutricional de las dietas (ajustadas x los sobrantes), y tamaño de partícula Nutriente (% MS) AN AR- AR+ MS (% tal como se ofreció) 57.0+/-5.1 56.0+/-3.4 55.7+/-3.0 MO 91.9+/-3.0 91.9+/-3.0 92.0+/-3.0 PC 16.6+/-0.1 16.7+/-0.5 16.7+/-0.7 Extracto Etéreo 4.2+/-0.5 4.3+/-0.4 4.2+/-0.4 FND 30.6+/-1.3 36.6+/-1.6 36.6+/-2.1 NFC 42.7+/-1.7 37.2+/-1.2 37.6+/-0.8 Almidón 27.1+/-1.4 21.8+/-1.0 20.7+/-1.1 Azucares 3.9+/-0.8 3.2+/-0.3 3.9+/-0.3 Penn State separador part., % 19mm 7.6+/-2.1 6.8+/-1.5 7.4+/-1.8 8mm 30.4+/-5.1 30.0+/-3.6 30.3+/-5.4 1.18mm 41.3+/-1.9 42.1+/-1.9 42.1+/-2.3


29.1 Kg/d

25.9 Kg/d

26.7 Kg/d

Consumo de Materia Seca


Cuadro 4.- Efecto de los tratamientos sobre el Consumo de MS y Nutrientes Variable AN- AR- AR+ EEM AN- vs.

AR- AN- vs. AR+

AR- vs. AR+

CMS : Kg/d 26.7 29.1 25.9 0.7 0.02 NS 0.01 % Peso Corporal 3.88 4.16 3.69 0.1 0.05 NS 0.01 Consumo MO, Kg/d 24.7 26.9 24.0 0.6 0.02 NS 0.01 Consumo FND: Kg/d 8.2 10.7 9.5 0.2 0.01 0.01 0.01 % Peso Corporal 1.19 1.52 1.35 0.04 0.01 0.01 0.01 Consumo Almidón, Kg/d

7.2 6.4 5.4 0.2 0.01 0.01 0.01

Consumo PC, Kg/d 4.4 4.7 4.2 0.1 0.06 NS 0.01


Cuadro 5.- Efecto de los tratamientos sobre el Comportamiento Productivo: Variable AN- AR- AR+ EEM AN- vs. AR- AN- vs. AR+ AR- vs. AR+

Producción : Leche, Kg/d 49.8 50.9 50.4 0.9 NS NS NS LCG 3.5%, Kg/d 46.2 49.1 48.2 0.8 0.02 0.10 NS LCSol, Kg/d 43.0 45.1 44.5 0.7 0.03 0.10 NS LCEner, Kg/d 46.4 48.7 48.1 0.7 0.04 0.10 NS Componentes Leche : Grasa : % 3.08 3.33 3.26 0.11 0.12 NS NS Kg/d 1.52 1.68 1.63 0.04 0.02 0.09 NS Proteína : % 3.07 2.99 3.06 0.03 0.06 NS 0.10 Kg/d 1.52 1.52 1.54 0.03 NS NS NS Lactosa : % 4.93 4.93 4.92 0.03 NS NS NS Kg/d 2.45 2.51 2.47 0.05 NS NS NS NUL, mg/dL 11.1 13.0 12.2 0.2 0.01 0.01 0.02


Cuadro 6.- Efecto de los tratamientos sobre el Peso Corporal, Cambio en el Peso Corporal, Conversión Alimenticia y Energía Estimada de la Dieta. Variable AN- AR- AR+ EEM AN-

vs. AR-

AN- vs. AR+

AR- vs. AR+

Peso Corporal, Kg 692 701 699 4 NS NS NS Cambio Peso Corporal, Kg/d 0.40 0.47 0.41 0.08 NS NS NS Condición Corporal 2.2 2.2 2.1 0.1 NS NS NS Conversión Alimenticia: Kg Leche / Kg CMS 1.91 1.77 1.98 0.05 0.06 NS 0.01 Kg LCG 3.5 % / Kg CMS 1.77 1.70 1.90 0.05 NS 0.10 0.02 Kg LCSol / Kg CMS 1.65 1.56 1.75 0.04 NS 0.10 0.01 Kg LCE / Kg CMS 1.78 1.68 1.90 0.05 NS 0.10 0.01 Energía estimada Dieta1 1.69 1.62 1.82 0.05 NS 0.10 0.02 1 ENl (Mcal/Kg de MS), ajustada por el cambio en Peso Corporal


Cuadro 7.- Efecto de los tratamientos sobre la Digestibilidad de los Nutrientes y las concentraciones de Insulina. Variable AN- AR- AR+ EEM AN- vs.

AR- AN- vs. AR+

AR- vs. AR+

Digestibilidad , % : MS 66.6 71.0 74.7 0.8 0.01 0.01 0.01 MO 69.2 73.1 76.6 0.7 0.01 0.01 0.01 PC 64.8 68.8 73.0 1.0 0.01 0.01 0.01 FND 39.4 54.1 57.8 1.3 0.01 0.01 0.05 Almidón 94.9 97.2 97.6 0.3 0.01 0.01 NS Insulina en suero1 Antes de Alimentar 4.32 4.83 2.90 0.7 NS NS 0.05 2 hr. post-aliment. 9.37 10.47 10.73 1.3 NS NS NS 1 microUI/mL


Resumen de Datos y Consumo Total de Maiz (calculado con los datos del articulo)

Variable AN- AR- AR+ CMS, Kg/vaca/dia 26.7 29.1 25.9 ENl, Mcal/Kg 1.69 1.62 1.82 Consumo ENl, Mcal/dia 45.12 47.14 47.14 CNF, contenido % 42.7 37.2 37.6 Almidones, contenido % 27.1 21.8 20.7 Consumo grano Maíz a partir Del silo de maíz, Kg/vaca/d

4.2 4.6 4.1

Consumo grano Maíz a partir Del concentrado, Kg/vaca/d

6.1 4.3 3.8

Consumo TOTAL Maíz Vaca / Dia

10.3 8.9 8.0

LCS, Kg/ Vaca / Dia 43.0 45.1 44.5

$

Beauchemin et al, 2003

Borrega Cabra Vaca

Peso Vivo, Kg 61 44 536

Consumo, g MS/PV0.75 52 75 111

Consumo MS, % PV 3 -4 4 - 6 2.5 – 3.5

Comiendo, min/día 281 293 350

Rumiando, min/día 542 473 563

Núm. Comidas/día 10.7 10 5.7

Duración ciclo rumia, s 65 30 54

Movimientos ruminales, núm./min. .6 a .8 1 – 1.5 .3 - .4

2.- Diferencias en características fisiológicas, bajo condiciones de estabulación y alimentadas con heno de pasto largo.

Van Soest, P.J., 1994

Peso Compartimiento de FermentacionEspecie Corporal, Kg. Particulas, h Liquido, h Particulas, h Liquido, hVaquilla Grande 555 79 29 47 15Vaquilla Chica 243 62 30 38 16Oveja 30 70 38 35 19Cabra 29 52 39 28 19

Retencion en Tracto CompletoRetencion en

Comparacion de las velocidades de paso de las fases de Particulas y Liquida

Van Soest, P.J., 1994

4.- Diferencias en las Velocidades de Digestión :

Estiércol de vaca en producción SIN enzimas :

Uso de los Enzimas Rumiantes

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