Instituto Babcock para la Investigación y Desarrollo Internacional de

la Industria LecheraEsencialesLecheras

Universidad de Wisconsin-Madison

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Instituto Babcock

INTRODUCCION

Los alimentos para las vacas lecheraspueden incluir tallos, hojas, semillas yraíces de varias plantas. Las vacas tambiénse pueden alimentar de subproductosindustriales (harinas de semillasoleaginosas, melaza, granos cerveceros,subproductos de molino etc.). Además, lasvacas necesitan minerales y vitaminas pararesponder a sus requisitos nutricionales.Los alimentos para vacas frecuentemente seclasifican de la siguiente manera:

• Forrajes;• Concentrados;• Suplemento proteicos;• Minerales y vitaminas.

Aunque es arbitraria, esta clasificación sebasa en el valor del alimento como unsuministro de nutrientes específicos. Losnutrientes son las sustancias químicasnecesarias para la salud, mantenimiento,crecimiento y producción del animal. Losnutrientes que se encuentran en losalimentos y que los animales requieren sepueden clasificar así:

• Agua;• Energía (lípidos, carbohidratos, proteínas);• Proteína (compuestos nitrogenados);• Vitaminas;• Minerales.

Los forrajes también pueden contenersustancias que no tienen valor nutritivo(Figura 1). Algunos componentes tienenestructuras complejas (compuestosfenólicos) que son indigestibles y quepueden interferir con la digestión de

algunos nutrientes (como por ejemplo conla de lignina y tanino). Además, algunasplantas contienen toxinas que son dañinaspara la salud del animal.

COMPOSICION DE LOS ALIMENTOS

Agua (H2O) y materia seca

Cuando se coloca una muestra dealimento en un horno a una temperatura de105°C por 24 horas, el agua se evapora y elalimento seco que queda se llama materiaseca. Los alimentos contienen diferentescantidades de agua. En sus etapasinmaduras las plantas contienen 70-80% deagua (es decir 20-30% de materia seca). Sinembargo, las semillas no contienen más de8 a 10% agua (y 90 a 92% materia seca).

La materia seca del alimento contienetodos los nutrientes (excepto agua)requeridos por la vaca. La cantidad de aguaen los alimentos es por lo general de pocaimportancia. Las vacas controlan suconsumo de agua, aparte de la materia seca,y deben tener acceso a agua limpia todo eldía (las vacas toman de 4 a 5 Kg de aguapor cada kilo de materia seca). Lacomposición nutricional de los alimentosgeneralmente se expresa como porcentajede materia seca (%MS) en lugar delporcentaje del alimento fresco (“%ofrecido") dado que:

• La cantidad de agua en los alimentosvaria bastante y el valor nutritivo sepuede comparar más fácilmentecuando se expresa basándose enmateria seca.

Esenciales Lecheras– Nutrición y Alimentación

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• La concentración de nutrientes en elalimento se puede comparardirectamente a la concentraciónrequerida en la dieta.

Materia orgánica y mineralesLa materia seca en un alimento se puede

dividir en materia orgánica e inorgánica.Los compuestos que contienen carbón (C),hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N)se clasifican como orgánicos. Loscompuestos inorgánicos o minerales sonlos otros elementos químicos (calcio, fósforoetc.). Cuando se coloca una muestra dealimento en un horno y se mantiene latemperatura a 550°C por 24 horas, lamateria orgánica se quema y la materia quequeda es la parte mineral, que se llamaceniza. En las plantas, el contenido deminerales varía entre 1 a 12%. Los forrajesnormalmente contienen más minerales quelas semillas o granos. Los subproductos deorigen animal que contienen huesospueden tener hasta 30% de minerales(principalmente calcio y fósforo). Losminerales frecuentemente se clasificancomo macro- y micro minerales (Cuadro 1).Esta distinción se base sólo en la cantidadrequerida por los animales. Algunosminerales posiblemente sean esenciales(por ejemplo bario, bromo, níquel) y otrosse conocen por su efecto negativo en ladigestibilidad de los alimentos (porejemplo, silico).

Nutrientes que contienen nitrógenoEl nitrógeno se encuentra en la proteína y

otros compuestos incluidos en la materiaorgánica de un alimento. Las proteínas secomponen de una o más cadenas deaminoácidos. Las proteínas estáncompuestas de aminoácidos. Hay 20aminoácidos y el código genético delanimal determina la secuencia deaminoácidos de cada proteína, y estasecuencia a su vez determina una funciónespecífica en el organismo. Algunosaminoácidos son esenciales y otros no loson. Los aminoácidos que no son esenciales

se pueden sintetizar en el cuerpo, pero losaminoácidos esenciales deben estarpresentes en la dieta porque el cuerpo nolos puede sintetizar.

Parte del nitrógeno en los alimentos sellama nitrógeno no-proteíco (NNP) porqueel nitrógeno no forma parte de la estructurade una proteína. El nitrógeno no-proteíco(por ejemplo amoniaco, urea, aminos,ácidos nucleicos) no tiene valor nutritivopara los animales monogástricos. Sinembargo, en los rumiantes, el nitrógeno no-proteíco puede ser utilizado por lasbacterias del rumen para sintetizaraminoácidos y proteínas que sonbeneficiosas para la vaca.

Un químico danés, J.G. Kjeldahl,desarrolló un método en 1883 paradeterminar la cantidad de nitrógeno en uncompuesto. El contenido medio denitrógeno en las proteínas es de un 16%.Así, el porcentaje de proteína en unalimento típicamente se calcula como elporcentaje de nitrógeno multiplicado por6.25 (100/16 = 6.25). Esta medida se llamaproteína cruda. La palabra cruda se refierea que no todo el nitrógeno en el alimentoestá en forma de proteína. Normalmente lacifra para proteína cruda da unsobrestimado del porcentaje verdadero deproteína en un alimento. La proteína crudaen forrajes va desde 5% (residuos decosechas) hasta más de 20% (leguminosasde buena calidad). Los subproductos deorigen animal normalmente son muy ricosen proteína (más de 60% de proteínacruda).

Cuadro 1: Los minerales requeridos en ladieta de animales y sus símbolos químicos.

MacroMineral

Símboloquímico

MicroMineral

Símboloquímico

Calcio Ca Yodo IFósforo P Hierro FeMagnesio Mg Cobre CuSodio Na Cobalto CoPotasio K Manganeso MnCloro Cl Molibdeno MoAzufre S Zinc Zn

Selenio Se

2 - Composición y Análisis de Alimentos

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Nutrientes que contienen energía

En contraste con otros nutrientes, elcontenido de energía en un alimento no sepuede cuantificar por un análisis dellaboratorio. La cantidad de energía en losalimentos se mide por experimentación. Enel cuerpo, el carbón (C), hidrógeno (H) y

oxígeno (O) de los carbohidratos, lípidos yproteínas se puede convertir en H2O y CO2con el escape de energía. La megacaloría(Mcal) típicamente se utiliza como unaunidad de energía, pero el joule (J) es launidad oficial de medida. En los alimentospara las vacas lecheras la energía se expresacomo energía neta de lactancia (ENl). Esta

Agua

Materia seca

Materia orgánica (C,H,O,N)

Materia inorgánica (Minerales)

Carbohidratos

Alim

ento

s

Lípidos

CompuestosNitrogenosos

No proteína

Proteína

Hemicelulosa,Celulosa Lignina

Vitaminas

Esencial

No esencial

Compuestosfenólicos

Proteína Cruda (PC)

Fibra Neutro Detergente (FND)

Ceniza

Solubles engrasa

No-pared decelula

Pared decelula

Solubles enagua

Macro

Micro

Extracto etérico (EE)

Materia Seca del Horno (MS)

100 - PC - EE - Ceniza - FND

Todos compuestos quecontienen nitrógeno:urea, aminos, aminoácidos,proteína, etc.

Normalmente calculadono medido: glucosa,pectina, almidón, otrosazucares.

Triglicéridos, ácidos grasos, fosfolípidos ceras,pigmentos, etc.

Sencillos

Compuestos

Todos minerales

(No analizados rutinariamente)

Taninos

Lignina

Componentes de Alimentos Análisis Rutinario de Laboratorio

(No analizados rutinariamente)

(FAD )

*FAD = Fibra ácido detergente

*

Figura 1: Composición de alimentos, demostrando los nutrientes y los métodos deanálisis

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unidad representa la cantidad de energía enel alimento que está a disposición para elmantenimiento del peso corporal y laproducción de leche. Por ejemplo, serequiere 0.74 Mcal ENl para producir 1kg.de leche y la energía en los alimentos variaentre 0.9 y 2.2 Mcal ENl/kg. materia seca.Las cantidades de lípidos y otras sustanciasgrasosas se determinan por un método quese llama extracción con éter. Los lípidosnormalmente rinden 2.23 veces mas de laenergía que rinden los carbohidratos. Sinembargo, la mayor parte de energía enforrajes y muchos concentrados vieneprincipalmente de los carbohidratos. Losalimentos para las vacas normalmentetienen menos de 5% de lípidos pero 50-80%de carbohidratos. Hay tres clasesprincipales de carbohidratos en las plantas:

• Azúcares sencillos (glucosa, fructosa);• Carbohidratos de almacenamiento

(almidón) también se conocen comocarbohidratos no-fibrosos, no-estructurales, o que no forman parte delas paredes de las células;

• Carbohidratos estructurales, que sellaman fibrosos, o de la pared de lascélulas (celulosa y hemicelulosa).

La glucosa se encuentra en altaconcentración en algunos alimentos(melaza, suero de leche). El almidón es uncomponente importante de los granos decereales (trigo, cebada, maíz etc.). Lacelulosa y la hemicelulosa constituyenlargas cadenas de unidades de glucosa. Elenlace químico entre dos unidades deglucosa fácilmente se rompe en el caso delalmidón, pero en la celulosa, el enlaceresiste el ataque de enzimas digestivas delos mamíferos. Sin embargo, las bacteriasdel rumen poseen las enzimas que puedenextraer las unidades adicionales de glucosade la celulosa y la hemicelulosa.

La celulosa y la hemicelulosa se asociancon la lignina, una sustancia fenólica que seencuentra en la pared de la célula. La fibra,o cantidad de pared de células, en unalimento tiene efectos importantes en su

valor nutritivo. En general, mientras másbajo el contenido de fibra, más alto elcontenido de energía. Pero las partículas defibra largas son necesarias en las racionesde la vaca para:

• Estimular la rumia, esencial paramantener la digestión y la salud de lavaca;

• Evitar la disminución del porcentajede grasa en la leche.

En muchos países, el contenido de fibracruda es la medida oficial para determinarel contenido de fibra en un alimento. Sinembargo este no es un método preciso paramedir las paredes de las células. Unprocedimiento más reciente es ladeterminación de fibra detergente neutro(FDN) en el laboratorio, el que ofrece uncálculo más preciso del total de fibra en elalimento. La FND incluye celulosa,hemicelulosa y lignina. Los azúcares en lafibra sufren fermentación bacteriana en elrumen en forma lenta, pero, la materia queno se encuentra en las paredes de lascélulas (como es el caso de los azucaressimples y algunas proteínas) son fácilmenteaccesibles a las bacterias ruminales.

Normalmente los carbohidratos nofibrosos (CNF) no se cuantifican poranálisis, sino a base de cálculos, haciendouna resta del total de los nutrientes: Seasume que todo lo que no sea ceniza,proteína cruda, extractos de éter o FDNrepresenta los CNF (Figura 1).

Vitaminas

El contenido de vitaminas en un alimentono se determina con regularidad, pero lasvitaminas son esenciales en pequeñascantidades para mantener la salud. Lasvitaminas se clasifican como solubles enagua o hidrosolubles (9 vitaminas delcomplejo B y vitamina C) y solubles engrasa o liposolubles (ß-caroteno, oprovitamina A, vitaminas D2, D3, E y K). Enlas vacas, las vitaminas del complejo B noson esenciales porque las bacterias delrumen las pueden sintetizar.