Instituto Babcock para la Investigación y Desarrollo Internacional de

la Industria LecheraEsencialesLecheras

Universidad de Wisconsin-Madison

240 Agriculture Hall, 1450 Linden Dr., Madison, WI 53706 USA, phone: 608-265-4169, babcock@calshp.cals.wisc.edu 17

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Michel A. WattiauxInstituto Babcock

INTRODUCCION

Las proteínas proveen los aminoácidosrequeridos para el mantenimiento defunciones vitales como reproducción,crecimiento y lactancia. Los animales no-rumiantes necesitan aminoácidos pre-formados en su dieta, pero los rumiantespueden utilizar otras fuentes de nitrógenoporque tienen la habilidad especial desintetizar aminoácidos y de formar proteínadesde nitrógeno no-proteíco. Esta habilidaddepende de los microorganismos en elrumen. Además los rumiantes poseen unmecanismo para ahorrar nitrógeno. Cuandoel contenido de nitrógeno en la dieta esbajo, urea, un producto final delmetabolismo de proteína en el cuerpopuede ser reciclado al rumen en cantidadesgrandes. En los no-rumiantes, la ureasiempre se pierde en la orina. Es posiblealimentar vacas con fuentes de nitrógeno noproteíco y obtener una producción de 580gr. de proteína de leche de alta calidad y4000 kg. de leche en la lactancia.

TRANSFORMACION DE PROTEINAEN EL RUMEN

Las proteínas de los alimentos sondegradadas por los microorganismos delrumen vía aminoácidos para formaramoniaco y ácidos orgánicos (ácidos grasascon cadenas múltiples). El amoniacotambién viene de las fuentes de nitrógenono-proteíco en los alimentos y de la ureareciclada de la saliva y a través de la pareddel rumen. Niveles demasiado bajos de

amoniaco causan una escasez de nitrógenopara las bacterias y reduce la digestibilidadde los alimentos. Demasiado amoniaco enel rumen produce una perdida de peso,toxicidad por amoniaco y en casosextremos, muerte del animal.

El nivel de utilización de amoniaco parasintetizar proteína microbiana dependeprincipalmente de la disponibilidad deenergía generada por la fermentación decarbohidratos. En promedio, 20 gr. deproteína bacteriana es sintetizada de 100 grmateria orgánica fermentada en el rumen.La síntesis de proteína bacteriana puedevariar entre 400 gr/día a aproximadamente1500 gr/día según la digestibilidad de ladieta. El porcentaje de proteína en bacteriasvaria entre 38 y 55% (Cuadro 1). En general,las bacterias contienen mas proteína cuandolas vacas consumen mas alimentos y,además, las bacterias, pegadas a partículasde alimentos, pasan más rápidamente delrumen al abomaso.

Usualmente una porción de proteína de ladieta resiste la degradación en el rumen ypasa sin degradación al intestino delgado.La resistencia a la degradación en el rumenvaria considerablemente entre fuentes deproteína y esta afectada por varios factores.Usualmente las proteínas en un forraje sondegradadas a un mayor nivel (60-80%) quelas proteínas en concentrados osubproductos industriales (30-60%).

Una porción de la proteína bacteriana esdestruida dentro el rumen, pero la mayoríaentra el abomaso pegada a las partículas dealimentos. Los ácidos fuertes secretados en

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HIGADO

HECESRUMEN INTESTINOSDIETA

ForrajesGranos

Aminoácidos

MUSCLOS(Y OTROS TEJIDOS)RINON GLANDULA MAMARIA

Proteína láctea

Proteína

Proteína

Nitrógeno no-proteína

SALIVA

Aminoácidos

Amoniaco Proteínabacteriana

Aminoácidos

Alimentos no-digeridos y nitrógeno bacteriano

Amoniaco

Urea

Urea

UreaUrea

Orina

Amino-acidos

GlucosaMetabolismode carbohidratos

Urea

AminoácidosEnergía

Aminoácidos

Energía

Proteína

Proteína Nitrógeno metabólicode las heces

Aminoácidos

Proteína

PARED DELINTESTINO Y GLANDULAS

(desague)

Rec

icla

je d

e ur

ea

SANGRE(Circulación

General)

SANGREPORTAL (al higado)

Urea AminoácidosUrea Aminoácidos

Urea en la leche

Urea

Energía de la

fermentaciónde carbohidratos

PARED DEL RUMEN

Aminoácidos

Acidos grasos de cadena divididas

Figura 1: Metabolismo de proteínas en la vaca

5 - Metabolismo de Proteínas

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Cuadro 1: Composición (%) y digestibilidaden el intestino (%) de microbios ruminales1

BacteriasMedia Rango Protozoos

Proteínas 47.5 38 - 55 -Acidos nucleicos2 27.6 - -Lípidos 7.0 4 - 25 -Carbohidratos 11.5 6 - 23 -Peptidoglican3 2.0 - -Minerales 4.4 - -Proteína cruda 62.5 31 - 78 24 - 49Digestibilidad 71.0 44 - 86 76 - 85

1Adaptada de Ecología Nutricional del Rumiante.1982. O & B Books Inc., 1215 NW Kline Place,Oregon 97330

2Acidos nucleicos = materia genética3Peptidoglican = estructura compleja en la pared de

las bacterias.

el abomaso paran toda actividadmicrobiana y las enzimas digestivascomienzan a separar las proteínas paraformar aminoácidos. Aproximadamente60% de los aminoácidos absorbidas en elintestino delgado son derivadas de proteínabacteriana, y el 40% restante es de proteínano degradada en el rumen.

La composición de los aminoácidos en laproteína bacteriana es relativamenteconstante, sin mas allá de la composición dela proteína en la dieta. Todos losaminoácidos, incluyendo los esenciales,están presentes en la proteína bacteriana enuna proporción que aproxima a lasproporciones de aminoácidos requeridospor la glándula mamaria para el síntesis deleche. Así la conversión de proteína de losalimentos a proteína bacteriana esusualmente un proceso beneficioso. Laexcepción es cuando se alimenta conproteína de alta calidad y el amoniacoproducido en el rumen no puede serutilizada debido a una falta de energíafermentable.

PROTEINA EN LAS HECES

Casi 80% de la proteína que alcanza elintestino delgado es digerido, el resto pasaa las heces. Otra fuente importante denitrógeno en las heces son las enzimas

digestivas secretadas en el intestino y elremplazo rápido de las células del intestino(proteína metabólica de las heces). Enpromedio, por cada incremento de 1kg demateria seca ingerida por la vaca, hay unaumento de 33g de proteína corporalperdido en el intestino y eliminado en lasheces. Las heces de rumiantes son un buenfertilizante porque son ricas en materiaorgánica y especialmente ricas en nitrógeno(12.2-2.6% de nitrógeno o equivalente a 14-16% proteína cruda) comparado con lasheces de animales no-rumiantes.

M E T A B O L I S M O E N E L H I G A D O Y R E C I C L A J E D E U R E A

Cuando hay una falta de energíafermentable o cuando la proteína cruda enla dieta es excesiva, no todo el amoniacoproducido en el rumen puede serconvertido a proteína microbiana. Unexceso de amoniaco pasa la pared delrumen y es transportado al hígado Elhígado convierte el amoniaco a urea queestá liberada en la sangre. La urea en lasangre puede seguir uno de dos caminos:

1) Volver al rumen vía la saliva o a travésde la pared del rumen.

2) Excreción en la orina por los riñones.

Cuando la urea vuelve al rumen estáreconvertida a amoniaco y puede servircomo una fuente de nitrógeno para elcrecimiento bacteriano. La urea excretadaen la orina significa una perdida denitrógeno para animal. Cuando las racionesson bajas en proteína cruda, la mayoría dela urea esta reciclada y poco se pierde en laorina. Sin embargo, mientras se incrementala proteína cruda en la ración, menos ureaesta reciclada y más de la misma esexcretada en la orina.

SÍNTESIS DE PROTEINA DE LA LECHE

Durante la lactancia, la glándula mamariatiene una alta prioridad para utilizaraminoácidos. El metabolismo deaminoácidos en la glándula mamaria essumamente complejo. Aminoácidos pueden

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ser convertidos a otros aminoácidos ooxidados para producir energía. La mayoríade los aminoácidos absorbidos por laglándula mamaria es utilizada parasintetizar proteínas de leche. La lechecontiene aproximadamente 30g de proteínapor kg., pero hay diferencias importantesentre razas y dentro la misma raza devacas. La proteína principal en la leche escaseina y esta forma 90% de la proteína enla leche (Cuadro 2). Las caseinascontribuyen al alto valor nutritivo demuchos productos lácteos. Las proteínas desuero de leche también son sintetizadas deaminoácidos en la glándula mamaria.α-Lactalbumina es un enzima que tienefunciones en el síntesis de lactosa, y esimportante en la formación de cuajadas enel proceso de hacer quesos. Algunasproteínas encontradas en la leche(inmunoglobulinas) juegan un papel entransmitir resistencia a enfermedades alternero recién nacido. Las inmuno-globulinas son absorbidas directamente dela sangre y no sintetizada dentro laglándula mamaria y así su concentración enel calostro no es alto. La leche contienecomplejos de nitrógeno no-proteíco encantidades muy pequeñas (por ejemplourea: 0.08 g/kg.).

PROTEÍNAS Y NITROGENO NO-PROTEÍCO EN LA RACIÓN DE

VACAS LECHERAS

Las recomendaciones para la concentraciónde proteína cruda en las raciones de vacaslecheras varían entre 12% por una vaca secahasta 18% por una vaca en la primera partede lactancia. Si la dieta de vacas queproducen 20 a 25 kg. de leche contieneaproximadamente 16% de proteína cruda,la mayoría de forrajes y concentradostienen proteína adecuada. Sin embargo, sila producción de leche aumenta, la proteínabacteriana en el rumen puede resultarinsuficiente y fuentes de proteínaresistentes a la degradación ruminal

pueden llegar a ser necesarias para proveerla cantidad requerida de aminoácidos.Fuentes típicas de proteína resistente a ladegradación microbiana en el rumenincluyen granos de la industria cervecera,granos de destilería y proteínas de origenanimal (subproductos de mataderos, harinade plumas y harina de pescado).

Por otro lado, el nitrógeno no-proteícopuede ser especialmente utilizado cuandola ración contiene menos de un 12-13% deproteína cruda. La urea es probablemente lafuente mas empleada de nitrógeno no-proteíco en las raciones lecheras. Sinembargo debe ser utilizado con cautelaporque en exceso lleva rápidamente aintoxicación con amoniaco. Los alimentosque son mas exitosamente suplementadoscon urea son altos en energía, bajo enproteína y bajos en fuentes naturales denitrógeno no-proteíco. Una lista parcial detales alimentos incluyen granos de cereales,melaza, pulpa de remolacha azucarera,heno de pasto maduro, y ensilaje de maíz.La urea no debe ser utilizada parasumplementar alimentos ricos en nitrógenoaltamente disponible. Tales alimentosincluyen harinas de semillas oleaginosas(soja, canola [colza], etc.), forrajes deleguminosas y gramíneas jóvenes. Ademásla urea debe ser limitada a no más de 150-200 g/vaca/día, bien mezclada con otrosalimentos para mejorar la palatabilidad yagregada progresivamente a la ración parapermitir la vaca a adaptarse.

Cuadro 2: Principales proteínasencontradas en la leche normal de vacasProteína Concentración (g/kg)

.......................... Caseinas ............................α-caseina 14.0β-caseina 6.2κ-caseina 3.7γ-caseina 1.2

..................... Proteínas de Suero .....................Inmunoglobulinas1 0.6α-Lactalbumina 0.7β-Lactoglobulina 0.3

1Aumenta drásticamente durante mastitis