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E Z O D D O A T T E L C U N C I A A F E Z O D D O A T T E L C U N C I A A F E Z O D D O A T T E L C U N C I A A F LA MOLINA RESEÑA DE LA EVALUACIÓN NUTRITIVA DE LOS FORRAJES

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LA MOLINA

RESEÑA DE LA EVALUACIÓN NUTRITIVA

DE LOS FORRAJES

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RESEÑA DE LA EVALUACIÓN NUTRITIVA DE LOS FORRAJES

Haydeé González Gonzales, Mg. Sc.

Médico Veterinaria

Especialista en Nutrición

Carlos Vílchez Perales, Ph.D.

Profesor Principal

Departamento Académico de Nutrición

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ÍNDICE

ÍNDICE i

INTRODUCCIÓN 1

RESEÑA DE LA EVALUACIÓN NUTRITIVA DE LOS FORRAJES 2 Principios de evaluación de calidad forrajera 2

Valores de digestibilidad de los forrajes 3

Digestibilidad verdadera 3

Digestibilidad potencial 4

Estructura y composición química de los forrajes 5

Descripción histológica 5

Parénquima 5

Colénquima 6

Esclerénquima 6

Xilema 6

Floema 6

Epidermis 7

Características histológicas de las gramíneas C4 7

Factores de la planta relacionados a la digestibilidad de los forrajes 8

Especie de la planta 8

Parte de la planta 9

Estado de crecimiento 10

Factores detrimentales 10

Fertilización del suelo 11

Clima 12

Procesamiento de los forrajes 13

Modo de suministrar los forrajes 14

El consumo voluntario y su relación con la digestibilidad de los forrajes 14

Consumo voluntario 14

Mecanismos de control del consumo voluntario 15

Mecanismo de control físico 16

Factores que determinan el flujo del contenido ruminal 17

Solubilidad 17

Fracción insoluble y altamente fermentable 17

Tasa en la que la fracción insoluble es degradada 17

Tasa en que las partículas largas son reducidas a partículas pequeñas 17

Flujo de partículas pequeñas 18

Volumen ruminal 18

Mecanismo de control químico o metabólico 18

Evaluación de la digestibilidad de los forrajes 19

Variables de evaluación de los forrajes 19

Métodos de evaluación de la digestibilidad 19

Digestibilidad in vivo 19

Digestibilidad in vitro 20

Generalidades de la metodología descrita por Tilley & Terry 21

Generalidades de la metodología descrita por Menke 22

BIBLIOGRAFÍA 23

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INTRODUCCIÓN

La utilización de los recursos alimenticios de una región debe contemplar el

aprovechamiento óptimo de los mismos, el cual requiere principalmente de estudio e

investigación, así como, del conocimiento detallado de los procesos fisiológicos

consecuentes de la incorporación de los mismos en la nutrición animal a fin de obtener

información relevante que contribuya en la obtención de tasas de producción animal

aceptables, así como, en la disminución de la pérdida cuantitativa de los recursos

naturales.

La producción de recursos alimenticios tiene como objetivo principal la

obtención de productos de alto valor nutritivo destinados a la industria alimenticia e

igualmente a consumo familiar. En la cosecha y procesamiento industrial de estos

recursos se obtienen porciones de menor valor nutritivo, las cuales pueden ser utilizadas

en la nutrición de rumiantes bajo condiciones específicas.

La incorporación de estos residuos de cosecha y subproductos agroindustriales

en dietas de rumiantes representa una alternativa nutricional en regiones geográficas en

donde la disponibilidad de alimentos se encuentra reducida. En este sentido, el

conocimiento de las características de estos recursos, así como, de los procesos

fisiológicos propios de su utilización como ingrediente de dietas de rumiantes es de

especial consideración en la implementación de programas nutricionales para rumiantes.

A continuación se presenta una revisión científica acerca de los conceptos de

mayor relevancia para la comprensión de la evaluación nutritiva de estos forrajes,

requerida para la instalación de estudios nutricionales específicos, así como, de las

dietas de rumiantes; especialmente, en regiones tropicales y subtropicales.

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RESEÑA DE LA EVALUACIÓN NUTRITIVA DE LOS FORRAJES

1. Principios de evaluación de calidad forrajera

En la evaluación de la calidad nutritiva de los pastos y forrajes se consideran

criterios en relación al rendimiento animal. La calidad del forraje debe ser medida en

forma directa o predecida utilizando métodos indirectos de laboratorio, lográndose

determinar su calidad nutritiva con los resultados de éstos. Entre las medidas comunes

de evaluación nutritiva de los alimentos del ganado se menciona la composición

química, digestibilidad, consumo voluntario, factores detrimentales y la respuesta

animal (Moore, 1981).

En relación a los pastos y forrajes, la calidad forrajera se determina por sus

características químicas, estructurales y físicas; las cuales afectan el mecanismo de

control del consumo voluntario por estar relacionadas a la digestión y distensión

ruminal. Sin embargo, las características de importancia son las que representan

parámetros en los que se evidenciará interacciones con la fisiología del animal. Al

respecto, de particular importancia son los factores animales y vegetales que influencian

el consumo voluntario y la digestibilidad de los nutrientes (Preston & Leng, 1990;

Moore, 1981).

El método más representativo de evaluar la calidad nutritiva del forraje es

mediante el rendimiento o respuesta animal a largo plazo en relación a su propósito

productivo. Sin embargo, se evalúa en términos de consumo voluntario a corto plazo,

digestibilidad de nutrientes y composición química. En este sentido, la calidad nutritiva

se encuentra influenciada por factores asociados a la respuesta animal, entre los cuales

se menciona la calidad y cantidad de forraje, potencial animal y suplementos

nutricionales (Illius & Jessop, 1996; Moore, 1978).

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2. Valores de digestibilidad de los forrajes

2.1 Digestibilidad verdadera

La digestibilidad de un alimento indica la proporción de alimento, o de un

nutriente en particular, ingerido por el animal que no aparece en las heces. Por lo tanto,

se considera que esta porción es metabolizada por el animal luego de su absorción en el

tracto digestivo. Se expresa en porcentaje (%) y se determina para cada uno de los

nutrientes del alimento (Proteína cruda, extracto etéreo, fibra cruda, FDN, FDA) o para

alguno de estos componentes (a) según la siguiente ecuación (Church et al, 2003;

Bondi, 1989).

Coeficiente de Digestibilidad (a) (%) = Consumo (a)– Heces (a) x 100

Consumo (a)

El valor obtenido está referido a la digestibilidad aparente (DA). La

digestibilidad verdadera (DV) incluye la digestibilidad aparente (DA) y las secreciones

metabólicas contenidas en las heces (M) provenientes del organismo y de los residuos

alimenticios, entre los que se menciona minerales, compuestos nitrogenados y lípidos

(Church & Pond, 1990; Minson, 1990):

DV = DA + M

En consecuencia, el coeficiente de digestibilidad verdadera es superior debido a

que incluye estas pérdidas por productos metabólicos, así como, descamaciones

epiteliales del tubo digestivo, enzimas junto con fluidos digestivos; y es la proporción

del consumo de alimento que se absorbe en el aparato digestivo sin incluir la

contribución de otras fuentes del organismo (Church & Pond, 1990; Minson, 1990).

En relación a los compuestos nitrogenados, en el nitrógeno fecal aparece

nitrógeno del alimento no digerido, el cual representa el nitrógeno exógeno; y el de los

microorganismos ruminales no digeridos en el intestino delgado, de las células

epiteliales del tubo digestivo, de las enzimas y sustancias secretadas en el intestino, así

como, de la síntesis microbiana en el ciego y colon, los cuales representan el nitrógeno

endógeno o también denominado nitrógeno fecal metabólico (Church & Pond, 1990).

Por lo tanto, en la determinación del coeficiente de digestibilidad aparente para el

nitrógeno o proteína cruda en rumiantes debe tenerse en cuenta el origen de estos

nutrientes y su respectiva magnitud como pérdidas fecales (Minson, 1990).

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2.2 Digestibilidad potencial

Es definida como la máxima digestibilidad en situaciones en que la duración y

condiciones de la fermentación no son consideradas factores limitantes del proceso

digestivo. Se encuentra relacionada a las fracciones químicas del forraje, secreciones

metabólicas y a la pérdida de pared celular potencialmente digestible.

Los ácidos orgánicos y los carbohidratos solubles se encuentran en su mayoría

ausentes en las heces, lo que permite atribuirles una digestibilidad potencial cercana a

uno; mientras que las porciones completas de lignina, sílice y cutina pueden ser

cuantificadas en las heces, siendo clasificadas como completamente indigestibles. En

los forrajes, la mayor parte de la celulosa y hemicelulosa se encuentra protegida de la

microflora ruminal por una cubierta de lignina indigestible, lo que permite clasificar

estas porciones en fracciones potencialmente digestibles e indigestibles en relación a la

presencia de esta cubierta; como se aprecia en la Fig.1.

Fig. 1. Relación entre anatomía del forraje, fracciones químicas y digestibilidad.

FUENTE: Minson, D. 1990. Forage in Ruminant Nutrition. p. 86.

En la evaluación de la digestibilidad del forraje se obtendría un coeficiente de

digestibilidad potencial (DP). Sin embargo, en experimentos in vivo, se obtienen

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diversos coeficientes de digestibilidad aparente (DA) en relación a la cantidad de

material potencialmente digestible que es no digerido en el animal (E) y a las

secreciones metabólicas contenidas en las heces (M). La ecuación que describe estas

relaciones es la siguiente:

DA = DP – (E + M)

La digestibilidad potencial del contenido celular del forraje disminuye debido a

las pérdidas de proteína, grasas y minerales que acontecen durante la digestión y pasaje

del forraje a través del tracto digestivo.

La digestión de las paredes celulares del forraje es un proceso que transcurre a

una velocidad lenta. En este sentido, la digestibilidad de las paredes celulares

disminuye y paredes celulares potencialmente digestibles son expulsadas a través de las

heces en situaciones en que el tiempo de exposición ruminal y la actividad de los

microorganismos celulolíticos son reducidas (Minson, 1990).

3. Estructura y composición química de los forrajes

3.1 Descripción histológica

Histológicamente, el forraje contiene diferentes tipos de tejidos, los cuales

condicionan el grado de digestibilidad a nivel ruminal. Las características generales de

estos tejidos se mencionan a continuación.

3.1.1 Parénquima

El parénquima es el tejido compacto y aéreo de estructura histológica simple,

como el mesófilo entre las células, en donde, los espacios intercelulares abundantes

permiten el flujo de oxígeno entre las mismas. Este tipo de tejido es fácilmente

degradable en el rumen y constituye la mayor parte de la médula y corteza de los tallos

y raíces, así como, el mesófilo de las hojas. El colénquima y esclerénquima representan

los tejidos de sostén, los cuales presentan paredes espesas con presencia o ausencia de

lignina. Las células de estos tejidos son de forma regularmente elongada en sentido del

axis del órgano. Las células cuya longitud es mayor respecto de la amplitud son

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denominadas fibras. Los tejidos conductores están representados por el xilema y el

floema, mientras que el tejido de revestimiento es la epidermis (Grenet, 1997).

3.1. 2 Colénquima

El colénquima es el tejido de sostén de órganos en crecimiento, se encuentra

situado en el órgano en forma periférica asociado directamente a la epidermis o

separado de ésta por una o más capas de células de parénquima, está compuesto de

células de paredes primarias espesas no lignificadas. Este tipo de tejido se encuentra en

los tallos y hojas de dicotiledones, sin embargo, es ausente en monocotiledones como

las gramíneas debido al rápido crecimiento del esclerénquima (Grenet, 1997).

3.1.3 Esclerénquima

El esclerénquima está compuesto por células de paredes espesas, frecuentemente

lignificadas, con función mecánica y medianamente degradable a nivel ruminal. En este

tejido se distinguen dos formas de células, las alargadas o fibras y las acortadas o

escleritas. Estas células al llegar a la madurez dejan de contener protoplasma. Las

fibras se encuentran en la corteza de los tallos, en el floema y xilema, o constituyen las

vainas envolventes de los fascículos desprovistos de lignina. En las hojas de los

monocotiledones, las vainas de fibra se encuentran alrededor de los fascículos

desprovistos de lignina y también agrupadas a manera de islas entre la epidermis y los

fascículos (Grenet, 1997).

3.1.4 Xilema

El xilema transporta la savia bruta, es el menos degradable a nivel ruminal y se

encuentra constituido por elementos lignificados de diferente composición. En este

sentido, los dicotiledones pueden contener fibras, vasos y células parenquimales. Al

llegar a la madurez, los vasos están constituidos por células perforadas, articuladas,

alargadas y de mayor amplitud en relación a las células circundantes; se disponen

verticalmente en forma contigua y se comunican a través de las perforaciones de sus

paredes terminales (Grenet, 1997).

3.1.5 Floema

El floema es un tejido heterogéneo que conduce la savia elaborada y está

constituido por células y tubos cribales, los cuales se vinculan estrechamente a estas

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células, se disponen en filas verticales y aparentemente están desprovistos de lignina.

Las células conductrices se comunican entre ellas a través de poros agrupados en placas

en forma de cribas. Este tejido se encuentra en constante evolución y es fácilmente

degradable en el rumen (Grenet, 1997).

3.1.6 Epidermis

La epidermis es el tejido de revestimiento, cuyo espesor celular es variable y en

donde la pared exterior es la mayor. La característica esencial de la epidermis es la

presencia de cutina, sustancia lipídica que impregna las paredes y forma una capa de

separación en la superficie externa de las células denominada cutícula. Esta cutícula

recubre la planta, le permite la conservación de líquidos y le otorga impermeabilidad

(Grenet, 1997).

En general, se mencionan dos grandes fracciones tisulares, el contenido celular y

la membrana o pared celular. La fracción de contenido celular es representada

principalmente por el mesófilo, el floema, así como, por la parte de envoltura tisular no

lignificada de la epidermis; y está compuesta por ácidos orgánicos, carbohidratos

solubles, proteína cruda, aceites, y cenizas. La fracción de pared celular es representada

por las bandas vasculares del xilema, y envolturas tisulares lignificadas del

esclerénquima; y está compuesta por hemicelulosa, celulosa, lignina, y sílice.

La proporción de estas fracciones varía según la especie de la planta, partes del

forraje y el estado de crecimiento; y es afectada, principalmente, por factores asociados

al manejo agrícola (Grenet, 1997; Minson, 1990).

En la figura 1 se relaciona la estructura histológica de la planta y las fracciones

químicas con el grado de digestibilidad.

3.2 Características histológicas de las gramíneas C4

Las gramíneas de regiones tropicales, son mayormente, las denominadas C4

debido a que fijan el dióxido de carbono a los ácidos orgánicos de cuatro carbonos,

condición que le atribuye su alta productividad.

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La característica histológica que diferencia a estas plantas es la disposición

radial del mesófilo alrededor de los fascículos vasculares y las paredes celulares de la

vaina perivascular de la mayoría de gramíneas C4 presenta una capa suberizada.

En general, las proporciones de los diferentes tejidos contenidos en el limbo de

la planta C4 difieren de las encontradas en las gramíneas de climas templados, planta

C3. La planta C4 contiene menos mesófilo, de 28 a 47 por ciento; presenta mayor

contenido de vainas perivasculares, de 12 a 33 por ciento; y mayor contenido de tejido

vascular, de 6 a 12 por ciento; en comparación a la C3 que presenta, de 53 a 67 por

ciento, de 5 a 20 por ciento, y de 3 a 9 por ciento; respectivamente.

Así mismo, la planta C4 posee menor contenido de tejido fácil y rápidamente

digestible y mayor contenido de tejido de difícil y lenta digestión (Grenet, 1997).

4. Factores de la planta relacionados a la digestibilidad de los forrajes

Entre las causas de variación de la digestibilidad de los forrajes suministrados a

los animales se mencionan factores propios de la planta o intrínsecos, y factores

externos a la planta o extrínsecos. Entre los factores intrínsecos se menciona la especie,

parte de la planta, el estado de crecimiento de la misma y factores detrimentales;

mientras que entre los factores extrínsecos, la fertilización del suelo, el clima, el

procesamiento y tratamiento del forraje, y el modo de suministrarlos. A continuación

se presenta una reseña de los factores mencionados.

4.1 Especie de la planta

La digestibilidad de las gramíneas tropicales es menor que la respectiva de las

gramíneas de zonas geográficas templadas. Esta diferencia es debida a particularidades

en la estructura anatómica relacionadas a los mecanismos de fotosíntesis, así como, a las

altas temperaturas en las que se desarrollan las gramíneas tropicales.

Los tallos y las hojas de las gramíneas tropicales poseen mayor cantidad de

bandas vasculares por superficie, por lo tanto, mayor área de lignificación; y junto con

la forma de distribución de las células, así como, la presencia de una banda envolvente

de la pared celular resistente la acción de los microorganismos ruminales constituyen un

tejido de baja digestibilidad potencial. Así mismo, las gramíneas tropicales se

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desarrollan expuestas a temperaturas y tasas de transpiración considerablemente altas,

factores que se relacionan con la baja concentración de carbohidratos solubles de sus

células.

En el caso de las leguminosas, los coeficientes de digestibilidad presentan

menos variación entre las leguminosas de zonas templadas y tropicales debido a que

poseen mecanismos de fotosíntesis y estructura anatómica similares (Minson, 1990).

4.2 Parte de la planta

La digestibilidad de las gramíneas de zonas templadas y tropicales es similar en

todas las fracciones de la planta en un estado inmaduro de crecimiento. En estados de

crecimiento posteriores la digestibilidad es diferente, presentando cambios mayores y

más rápidos en los climas cálidos. En la madurez, las hojas presentan mayor

digestibilidad que los tallos, así mismo, la relación entre hoja y tallo disminuye

(Minson, 1990; Church, 1984).

En las leguminosas de zonas templadas y tropicales la digestibilidad disminuye

con el crecimiento de la planta. En las zonas templadas, la digestibilidad de las hojas se

mantiene constante en los diferentes estados de crecimiento, mientras que la respectiva

de los tallos disminuye (Minson, 1990). En estos cultivos, se produce una menor

lignificación de los tallos mientras que las hojas presentan menores cambios. Así

mismo, estos cultivos pierden hojas, por lo que la relación entre hoja y tallo,

igualmente, cambia con la madurez (Church, 1984).

En general, en estados tempranos de crecimiento la digestibilidad de las puntas y

bases de los tallos son similares; con la madurez, las porciones altas de los tallos poseen

mayor digestibilidad que las porciones cercanas a la base de los mismos. Igualmente,

las hojas de las zonas más distales poseen mayor digestibilidad que las situadas en

porciones proximales (Minson, 1990). En todos los casos, las hojas poseen mayor

valor nutritivo que las demás porciones de la planta (Church, 1984).

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4.3 Estado de crecimiento

En estados de crecimiento avanzados la proporción de hoja disminuye y se

observa incremento del tallo, de inflorescencia y de la película envolvente de la hoja

(Minson, 1990).

En la época de primavera el crecimiento de la planta es rápido y la digestibilidad

se mantiene constante y alcanza su máximo valor hasta que inicia la etapa de

florecimiento. En esta etapa la digestibilidad de la materia seca puede llegar a

representar la tercera parte del máximo valor obtenido; las proporciones entre superficie

de hoja y proteína cruda disminuyen; las proporciones entre tallo y cubierta envolvente

de hoja aumentan; las concentraciones de celulosa, hemicelulosa y lignina se

incrementan; mientras que la fracción de carbohidratos solubles se mantiene constante.

Posterior a la disminución de los coeficientes de digestibilidad se observa una etapa en

que éstos se mantienen constantes (Minson, 1990).

En este sentido, a medida que la planta madura, el contenido de carbohidratos

estructurales y de lignina se incrementan, mientras, que los valores de proteína, y de

carbohidratos solubles decrecen, así como, la digestibilidad de la energía y proteína. Sin

embargo, estas alteraciones dependen de las especies vegetales y del clima en que se

desarrollen (Church, 1984). Así mismo, la digestibilidad de los forrajes maduros está

relacionada a la proporción de tallos de baja digestibilidad y granos de alta

digestibilidad presentes en la ración (Minson, 1990).

4.4 Factores detrimentales

La digestibilidad del forraje disminuye debido a la presencia de componentes

que suprimen la actividad de los microorganismos ruminales o protegen a la célula

vegetal de la acción de éstos. Entre estos compuestos se menciona al sílice, taninos y

aceites volátiles.

El sílice que está presente en la pared celular de la célula vegetal posee un efecto

inhibitorio sobre la actividad enzimática involucrada en la digestión del forraje, lo que

reduce la digestibilidad de la materia orgánica.

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Los taninos son sustancias polifenólicas, presentes en las leguminosas, que

poseen la capacidad de unirse a proteínas e inhibir la acción de determinadas enzimas,

por lo que disminuyen la degradación ruminal de la proteína cruda. En niveles bajos

pueden incrementar la absorción intestinal de aminoácidos, sin embargo, altos niveles

pueden reducir el consumo voluntario. La concentración óptima de taninos en el forraje

podría estar relacionada a los niveles de proteína cruda del mismo y a los niveles de

energía disponible para la síntesis de proteína microbial.

Mientras que los aceites volátiles, presentes en algunos arbustos, inhiben la

actividad de las bacterias ruminales disminuyendo la tasa de digestión de la celulosa,

producción de gases, y la concentración de ácidos grasos volátiles en el fluido ruminal

(Minson, 1990).

4.5 Fertilización del suelo

La fertilización del suelo puede alterar la concentración de nutrientes y el

consumo de la pastura; y su efecto sobre la digestibilidad del forraje está relacionado a

factores como la especie de planta, las asociaciones de pastos, así como, al contenido

mineral del suelo (Minson, 1990; Church, 1984). Así mismo, la fertilización de

pasturas que contienen cultivos variados puede originar alteraciones en la composición

botánica de las plantas, debido a que algunas especies presentan una mayor respuesta al

fertilizante (Church, 1984).

La fertilización con nitrógeno incrementa el contenido de proteína y agua en el

forraje y reduce la proporción de hoja, tanto de forrajes inmaduros como maduros

(Minson, 1990). Sin embargo, en las plantaciones de gramíneas y leguminosas, la

fertilización con altos niveles de este mineral puede desfavorecer el crecimiento de la

leguminosa o estimular un mayor desarrollo de la gramínea. Así mismo, la fertilización

de gramíneas con nitrógeno incrementa el nitrógeno total de la planta, el nitrógeno no

proteico y los nitratos. El nivel de fósforo y de otros minerales puede incrementarse en

respuesta a los niveles de nitrógeno (Church, 1984).

En relación a la fertilización con fósforo, éste incrementa la proporción de

leguminosas y puede aumentar la palatabilidad del forraje al asociarse con nitrógeno

(Minson, 1990; Church, 1984).

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La fertilización con azufre posee efecto sobre la capacidad digestiva de los

microorganismos ruminales, la estructura histológica de los forrajes no es afectada por

la adición de este fertilizante. En comparación con la fertilización con calcio que posee

efecto sobre la estructura histológica de la planta (Minson, 1990).

Las fertilizaciones con potasio, zinc, y magnesio, poseen efecto en la

concentración del respectivo mineral en el forraje, sin embargo, no se evidencia un

efecto considerable sobre la digestibilidad (Minson, 1990).

4.6 Clima

La digestibilidad de la mayoría de forrajes disminuye en la época de verano,

debido principalmente a cambios en la temperatura, disponibilidad de agua y luz solar

(Minson, 1990; Preston & Leng, 1990; Preston, 1983).

Las altas temperaturas incrementan el contenido de material fibroso y

disminuye la digestibilidad de la materia seca en los forrajes, tanto de las gramíneas de

zonas templadas como en las tropicales; este efecto sobre las leguminosas es menor.

Mientras que las bajas temperaturas disminuyen rápidamente la digestibilidad de la

materia seca y poseen un efecto negativo importante en las gramíneas y leguminosas

tropicales (Minson, 1990). Así mismo, el cambio repentino del clima afecta la

composición de la planta, principalmente, en la estación de crecimiento de las

gramíneas de clima invernal (Church, 1984).

La alta tasa de transpiración es un efecto apreciable en forrajes obtenidos de

zonas de altas temperaturas. La capacidad de la red vascular especializada de la planta

en abastecer de agua y lograr la reposición del agua perdida en la evotranspiración

condiciona la estabilidad de la célula vegetal. En situaciones en que el abastecimiento

de agua es insuficiente disminuye la digestibilidad de la materia orgánica de las hojas y

tallos. En este sentido, la pérdida de contenido celular y la consiguiente disminución de

la digestibilidad de la materia seca y orgánica están relacionadas con la especie vegetal

(Minson, 1990).

La digestibilidad de la materia seca tanto de gramíneas de zonas templadas como

tropicales se incrementa al exponer la planta a radiaciones solares altas (Minson, 1990).

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4.7 Procesamiento de los forrajes

El procesamiento de los forrajes tiene como objetivo mejorar la alimentación de

los rumiantes al incrementar la digestibilidad de la materia seca, sin embargo, existen

procesamientos que la disminuyen (Minson, 1990).

El congelamiento, además de ser un proceso de alto costo económico posee un

efecto negativo en forrajes de zonas templadas y tropicales (Minson, 1990).

El secado es el método de conservación de forrajes más utilizado. El objetivo de

este proceso es aumentar la tasa de secado y reducir la pérdida de componentes

digestibles. La pérdida de materia seca del forraje sometido a este proceso está

relacionada a factores como humedad relativa del ambiente, temperatura, duración del

periodo de almacenamiento y composición inicial de la mezcla (Minson, 1990).

El ensilaje permite mantener constante la humedad del forraje e incrementar la

digestibilidad de los forrajes cuando éstos son sometidos al proceso inmediatamente

después del corte y almacenados en silos herméticos. Los ensilajes son altamente

palatables y el proceso reduce la concentración de compuestos tóxicos del forraje,

como, nitratos. Sin embargo, disminuye la materia seca del forraje (Minson, 1990;

Church, 1984).

El troceado excesivo del heno, así como, la granulación del mismo, como los

procesos de molienda, presión y extrusión, están relacionados con la disminución de la

digestibilidad de la fibra debido a que producen un incremento de la tasa de pasaje a

través del tracto digestivo. En estos procesos la mejor eficiencia es debida a la mayor

aceptabilidad del forraje por los animales (Bondi, 1989). Así mismo, el peletizado

disminuye la digestibilidad del forraje, principalmente en las gramíneas (Minson, 1990).

Los forrajes de baja calidad nutritiva, como las pajas y cáscaras, son sometidos a

tratamientos con la finalidad de incrementar el consumo voluntario, la digestibilidad de

éstos y, en consecuencia, aumentar la ingesta de energía digestible a partir del forraje.

Mediante estos tratamientos la estructura de la pared celular es alterada, proceso que

expone el contenido celular a los procesos fermentativos (Bondi, 1989; Jackson, 1978).

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Estos tratamientos se clasifican en físicos, como la molienda y la cocción a

presión; químicos, como los álcalis; y los biológicos como la adición de hongos y

cultivos de fermentos. El incremento de la digestibilidad del forraje está relacionado a la

eficacia del tratamiento, al nivel de alimentación y, al tipo y cantidad de suplementos de

la ración (Jackson, 1978).

4.8 Modo de suministrar los forrajes

La composición de la ración y el nivel de alimentación son factores que influyen

en la digestibilidad de los forrajes. La complementación de forrajes con determinados

piensos puede reducir la digestibilidad del forraje, alterar el ritmo de consumo y reducir

el consumo voluntario (Jackson, 1978; Johnson, 1972). Así mismo, el incrementar el

nivel de ingestión puede reducir la digestibilidad dependiendo de la calidad del forraje.

En este sentido, mantener el nivel de suministro de alimento restringido puede aumentar

la digestibilidad y mantenerse constante al incrementar el nivel de concentrado en la

ración (Jackson, 1978).

La eficiencia en el adecuado aprovechamiento de dietas basadas en forrajes está

influenciada por el nivel de almidón en la ración y de carbohidratos solubles del

material fibroso. En este aspecto, la introducción de granos en dietas basadas en

forrajes favorece el crecimiento de bacterias amilolíticas, lo que representa un efecto

negativo para la fermentación de la celulosa debido a que la digestibilidad del forraje

disminuye y, en consecuencia, el consumo de alimento (Mc Donald et al, 2006; Leng,

1990).

5. El consumo voluntario y su relación con la digestibilidad de los forrajes

5.1 Consumo voluntario

El consumo voluntario es la cantidad de materia seca de un forraje que puede ser

ingerida por el animal en condiciones normales y con un suministro ad libitum durante

un periodo determinado de tiempo (Baumont et al, 2000; Johnson, 1972).

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Es el mecanismo de control más importante e inmediato en los rumiantes debido

a que permite prevenir distensiones ruminales excesivas y se encuentra estrictamente

relacionado con las condiciones que aportan las características del alimento. Estas

condiciones se encuentran controladas mediante la regulación de la homeostasis

corporal (Baumont et al, 2000; Forbes & Barrio, 1992).

Se encuentra influenciado por factores intrínsecos o inherentes al animal y

factores extrínsecos, entre los cuales se encuentran las características de la planta, de la

ración, y del medio ambiente. Es considerado una medida del valor nutritivo del forraje

al ser aceptado por el rumiante, en relación a los factores mencionados (Forbes, 2003).

5.2 Mecanismos de control del consumo voluntario

Los mecanismos de control del consumo voluntario se manifiestan en forma

interrelacionada y se refieren a la aceptabilidad del alimento en un periodo corto de

tiempo a partir de la ingesta y determinan la máxima cantidad de alimento que puede ser

consumida (Ketelaars & Tolkamp, 1996; Moore, 1978).

Fisiológicamente, el consumo de forraje está regulado por la distensión del

retículo-rumen y por la velocidad de pasaje a través del tracto gastrointestinal. La

velocidad de pasaje depende de la rapidez de fermentación del forraje, y ésta a su vez

está influenciada por el tamaño de las partículas y la composición química de éste,

específicamente, por el contenido de fibra. De esta manera, la fermentación del forraje

está relacionada con su desaparición del tracto digestivo, es decir, por la digestión

microbiana y absorción, y por el pasaje al siguiente compartimiento. Por lo tanto, la

fermentación del alimento en el retículo-rumen se encuentra relacionada a dos fuerzas

competitivas, la tasa de pasaje y la tasa de fermentación o degradación; las cuales

actúan en forma interrelacionada y condicionan el consumo de alimento. El alimento se

debe fermentar a una velocidad determinada y, por consiguiente, absorberse o continuar

hacia otro compartimiento (Fisher, 2002).

La fermentación del forraje está relacionada con la estructura de la planta. La

porción de la planta que corresponde a su pared celular, es considerada de importancia

por poseer componentes altamente fermentables como la celulosa y hemicelulosa. La

fermentación de estos componentes le otorgan volumen al contenido ruminal, lo cual

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asociado a la velocidad de ocurrencia de este evento, junto con otros factores,

determinan la capacidad de vaciado del contenido ruminal, y de esta manera, la

aceptabilidad del alimento por el animal. Cuando el alimento se fermenta incrementa el

volumen del contenido ruminal y es evidente la distensión ruminal, la cual es detectada

por mecano receptores. Simultáneamente, quimiorreceptores detectan la concentración

de los productos de la digestión ruminal. El estudio de los mecano receptores, el

estímulo y respuesta que desencadenan a nivel del sistema nervioso central corresponde

al mecanismo de control físico de consumo voluntario, y el respectivo de los

quimiorreceptores, al mecanismo de control químico (Fisher, 2002).

5.2.1 Mecanismo de control físico

Este mecanismo ocurre en respuesta a las características estructurales, físicas y

químicas del forraje (Forbes & Barrio, 1992; Moore, 1978). Los mecanoreceptores

localizados a nivel retículo-ruminal detectan el grado de distensión. Esta señal es

enviada al centro de saciedad, localizada en la región ventro medial del hipotálamo,

donde se produce la inhibición del consumo, mientras, el retículo-rumen continúe

distendido. El consumo se produce luego de ocurrir el vaciado parcial del retículo-

rumen. Este mecanismo también controla la ingesta en la prevención de transtornos

metabólicos (Baumont et al, 2000). Existen diversos factores que afectan la capacidad

de llenado ruminal, como el tamaño de la partícula, frecuencia de rumia y su

efectividad, fragilidad de la partícula, fracción indigestible de FDN, tasa de

fermentación y características de las contracciones ruminales (Allen, 1996).

Los receptores de tensión que se encuentran localizados en las capas musculares

del retículo-rumen, son sensibilizados en forma más tardía que los localizados en el

epitelio, los cuales proporcionan un mecanismo de control más rápido y otorgan

respuesta en relación a la fibrosidad de la dieta en razón al contenido de fracciones

altamente fermentables que producen distensión del retículo-rumen (Allen, 1996).

En dietas fibrosas, tanto de baja o alta digestibilidad, el consumo de alimento es

controlado primeramente mediante la distensión ruminal (Forbes & Barrio, 1992). Por

lo tanto, en dietas con pastos que poseen baja calidad, es evidente una tasa de pasaje

muy baja resultando en una disminución de la ingesta (Illius & Jessop, 1996). De esta

manera, los rumiantes utilizan en forma eficiente la porción de celulosa de los pastos

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mediante la fermentación lenta, sin embargo, la adecuada absorción de nutrientes se

encuentra restringida debido a la baja calidad de la dieta (Fisher, 2002). En

comparación, los pastos de alta digestibilidad pueden ser consumidos en mejores

cantidades antes que actúen los mecanoreceptores de la pared ruminal (Illius & Jessop,

1996).

a. Factores que determinan el flujo del contenido ruminal

En relación a esta complejidad de acontecimientos a nivel ruminal, se han

descrito factores que determinan el llenado y vaciado del rumen en función al consumo

de forrajes de difícil digestión, los cuales son los siguientes (Orskov, 1996):

i. Solubilidad

Característica física que le corresponde al contenido celular de la célula vegetal,

el cual se encuentra constituido por carbohidratos solubles y proteína, los cuales ocupan

poco espacio a nivel ruminal y son rápidamente fermentables.

ii. Fracción insoluble y altamente fermentable

Esta fracción se encuentra representada por la fracción totalmente indigestible y

que requiere de espacio en el retículo-rumen antes de ser evacuada del compartimiento.

iii. Tasa en la que la fracción insoluble es degradada

La importancia de la fracción insoluble se encuentra representada por el espacio

que ocupa en el compartimiento y, principalmente, por su potencial tasa de

fermentación. Esta tasa determina la cantidad de fracción insoluble que será removida

en un tiempo que es determinado por el tiempo de retención ruminal. Ambos factores

deben ser estudiados en forma interrelacionada.

iv. Tasa en que las partículas largas son reducidas a partículas pequeñas

Este factor depende de la masticación y de la desintegración microbiana del

forraje a nivel ruminal. Se define como la tasa en que las partículas largas son

reducidas en tamaño para incorporarse a la fase líquida del rumen y debe ser menor a la

tasa con la que las partículas pequeñas fluyen a la zona de escape potencial.

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v. Flujo de partículas pequeñas

Este parámetro se encuentra relacionado a la motilidad ruminal y a la especie de

forraje. Se define como el tiempo en el que las partículas abandonan la parte sólida del

contenido ruminal para integrar la fase líquida del mismo. Así mismo, se encuentra

relacionado al tamaño, gravedad específica de las partículas pequeñas y a la capacidad

de adhesión de éstas a las partículas largas.

vi. Volumen ruminal

Este factor, de suma importancia, determina la cantidad de material fermentable

que puede ser acomodado en el rumen en un tiempo determinado.

5.2.2 Mecanismo de control químico o metabólico

El consumo está regulado químicamente por la concentración de ácidos grasos

volátiles en el retículo-rumen (Forbes & Barrio, 1992; Moore, 1978).

El consumo se detiene cuando receptores químicos específicos de los ácidos

grasos volátiles y de pH, localizados en el epitelio del retículo-rumen, envían señales

inhibitorias al centro de saciedad, localizada en la región ventro medial del hipotálamo.

Este mecanismo es evidente con dietas más rápidamente digestibles y fermentables, por

lo tanto, con la fracción soluble de la planta. La concentración ruminal de los ácidos

acético y propiónico controlan este mecanismo en forma inmediata, a nivel de estos

receptores, antes de alcanzarse concentraciones sanguíneas (Carter & Grovum, 1989).

A nivel de la pared del retículo-rumen también se han identificado receptores de

osmolalidad del fluido ruminal, los cuales son sensibles a la presión osmótica de solutos

como cloruro de sodio, cloruro de potasio, sales de sodio de los ácidos acético,

propiónico y butírico. En donde, la inhibición del consumo se manifiesta en relación

directa al incremento de la osmolalidad del contenido ruminal, mecanismo insensible al

aumento de presión osmótica del contenido abomasal y sanguíneo. Estos receptores se

encuentran a nivel epitelial en el retículo, en el saco craneal, alrededor de los pilares

craneal y longitudinales, distribuidos también en otras partes del rumen; no existiendo

evidencias de la presencia de estos receptores a nivel hepático (Carter & Grovum,

1989).

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6. Evaluación de la digestibilidad de los forrajes

6.1 Variables de evaluación de los forrajes

Dentro las variables de evaluación relacionadas a la composición química del

forraje se mencionan la proteína cruda, fibra cruda, extracto etéreo, ceniza, y el extracto

libre de nitrógeno; y las cuales se obtienen mediante el análisis proximal de Weende.

Las variables relacionadas a la estructura física de la célula vegetal se determinan

mediante el análisis de constituyentes de la pared celular de Van Soest y están referidas

a las fracciones celulares de fibra detergente neutra (FDN) y fibra detergente ácida

(FDA).

6.2 Métodos de evaluación de la digestibilidad

Los valores de las variables de evaluación se obtienen a partir del análisis

químico de los productos obtenidos mediante procedimientos a través de los cuales es

posible controlar el nivel de alimentación como la digestibilidad in vivo o simular los

procesos digestivos que acontecen en el animal como la digestibilidad in vitro. La

metodología de digestibilidad in situ, denominada técnica de la bolsa de nylon, permite

obtener los coeficientes de degradabilidad, por lo tanto es altamente recomendable para

el estudio de la solubilidad de los alimentos, como en el caso de los granos y

concentrados (Church & Pond, 1990). A continuación se describen los mayormente

utilizados en la determinación de la digestibilidad de los forrajes.

6.2.1 Digestibilidad in vivo

Los experimentos de digestibilidad in vivo permiten determinar el nivel de

ingestión de un alimento o ración determinada suministrada a los animales en estudio,

así como, la digestibilidad de los nutrientes al analizar los respectivos contenidos en las

heces (Bondi, 1989). La evaluación nutricional con animales es costosa, requiere

tiempo y cantidad considerable de alimento (Chakeredza et al, 1998). Sin embargo, es

la metodología que permite la evaluación adecuada de la respuesta animal (Givens &

Wood, 1998; Moore, 1981).

La metodología de digestibilidad in vivo evalúa entre cuatro y seis animales por

tratamiento mantenidos en jaulas metabólicas, a los cuales se les suministra el mismo

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alimento, previamente analizado, bajo iguales condiciones en relación a cantidad

ofrecida ad libitum y frecuencia (Church & Pond, 1990). Las primeras semanas

constituyen el período pre experimental o preliminar que tiene por finalidad renovar el

contenido del aparato digestivo de los residuos de alimento ingerido antes de iniciar la

prueba y permitir que el animal se adapte a la dieta experimental. Durante los siete o

diez días siguientes, período experimental o de recolección, se realiza la colección de

heces, en donde, se registra el peso de las mismas y se analiza su composición química

(Church & Pond, 1990). El registro de las observaciones es de utilidad en la

determinación de la tasa de consumo voluntario y junto con los resultados de los

análisis químicos se obtienen los coeficientes de digestibilidad aparente de los

nutrientes analizados (Chakeredza et al, 1998).

Entre los factores animales que se deben considerar en la implementación de

estos estudios se menciona la especie, raza, edad, sexo, peso corporal, estado de salud; y

entre los factores del alimento, energía y proteína cruda de la dieta ofrecida, relación

forraje concentrado, y requerimientos minerales. Las condiciones ambientales también

deben ser controladas (Chakeredza et al, 1998).

6.2.2 Digestibilidad in vitro

El sistema de digestibilidad in vitro está constituido por un equipo en donde el

contenido ruminal es sometido a procesos de incubación bajo condiciones ambientales

controlables con el objeto de predecir las obtenidas en el animal, digestibilidad in vivo

(Fuller, 2004; Church & Pond, 1990). El método puede estar constituido por un sistema

de operación cerrado o abierto, así como, por un sistema de flujo continuo, pudiendo en

algunos métodos ser controlado por sensores químicos (Fuller, 2004).

El sistema permite el estudio de diversos aspectos involucrados en la

digestibilidad in vivo, entre éstos se menciona a los productos de la fermentación

ruminal, el comportamiento de la microflora ruminal, la cinética de degradación de los

componentes del forraje y del alimento, la metanogénesis, entre otros. Los equipos más

complejos comprenden sistemas de diálisis de los productos para simular los procesos

de absorción y de intercambio gaseoso. De esta manera, es posible monitorear y

controlar la temperatura, pH y potencial redox del sistema, permitiendo también el

estudio de ecosistemas microbiales (Fuller, 2004).

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a. Generalidades de la metodología descrita por Tilley & Terry

En 1963, Tilley & Terry presentan una descripción de ecuación de regresión

lineal simple, para otorgar información de digestibilidad in vivo en relación a la

digestibilidad in vitro obtenida en su procedimiento. En la evaluación estadística

presentada por los autores se señala que los coeficientes in vitro e in vivo se encuentran

altamente correlacionados, presentando un coeficiente de correlación de Pearson entre

0,83 y 0,91. Esta metodología presenta etapas de incubación controladas con licor

ruminal y pepsina. Posteriormente, Van Soest modifica este procedimiento realizando

incubaciones con una solución detergente (Goering y Van Soest, 1970).

Este procedimiento de digestibilidad in vitro, utilizado en forma universal,

consta de dos fases. En la primera fase, permite el estudio de la fracción fibrosa

digestible y la fracción soluble digestible. La segunda fase involucra la solubilización

con pepsina del residuo de la primera fase. De esta manera, se simula el

desdoblamiento in vivo de la proteína de la dieta y la producida por los

microorganismos ruminales, así como, las enzimas digestivas del abomaso. Esta

segunda fase es modificada por Van Soest, al reemplazar la solubilización con pepsina

del residuo de la primera fase por una determinación de fibra detergente neutro. En

donde, la solución detergente neutro logra disolver una mayor cantidad de materia seca

en comparación con la solución pepsina ácido, debido a que disuelve la pared celular de

las bacterias y otros productos endógenos. De esta manera, el procedimiento

modificado ofrece el coeficiente de la digestibilidad verdadera del forraje, mientras que

el procedimiento original, el coeficiente de digestibilidad aparente (Goering y Van

Soest, 1970).

La ventaja de este método es que utiliza aparatos simples, es reproducible y

permite la evaluación de múltiples muestras en forma simultánea. Sin embargo, la

colección de licor ruminal y la dieta suministrada a los animales fistulados son los

principales factores que logran alterar los resultados, debido a que es necesaria la

normalización de la capacidad proteolítica del líquido ruminal dependiendo del material

a evaluarse (Chakeredza et al, 1998; Jarrige, 1981).

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b. Generalidades de la metodología descrita por Menke

Las metodologías de determinación de gases in vitro permiten el estudio de

insumos asociados, en comparación con las técnicas de digestibilidad in vitro que

brindan información relevante de un forraje en particular (Givens & Wood, 1998).

Mediante la metodología descrita por Menke la producción de gases a nivel ruminal es

simulada in vitro, a fin de evaluar la tasa y tiempo de digestión de los forrajes. En este

método las muestras son sometidas a incubación bajo condiciones anaeróbicas, 38º

Celsius y por 24 horas con cinco soluciones diferentes; microminerales,

macrominerales, resazurin y soluciones reductoras. A partir de la producción de gas se

determina, mediante ecuaciones del método, la digestibilidad de la materia orgánica,

energía metabolizable, energía neta de lactación, proteína cruda, ceniza, lípidos y

extracto libre de nitrógeno (Chakeredza et al, 1998).

La ventaja de esta metodología consiste en que cuantifica los sustratos solubles e

insolubles. Sin embargo, se debe considerar la altitud como factor que origina

considerable variación de los volúmenes de lectura. Igualmente, es importante

monitorear adecuadamente la proporción molar de los ácidos grasos volátiles debido a

que la cantidad de gas producido varía en relación a las proporciones de gases obtenidos

(Chakeredza et al, 1998).

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