¿Cómo podemos maximizar la eficiencia de uso del nitrógeno y la producción de las vacas lecheras?

Autor: Sara Flisi
Vetagro

La eficiencia productiva está estrechamente relacionada al metabolismo del nitrógeno. La proporción excretada en relación al nitrógeno ingerido indica la eficiencia de uso de la proteína dietética (aminoácidos y otros compuestos nitrogenados) por el animal para producir proteína láctea. El nitrógeno no proteico es muy utilizado en la dieta de las vacas lecheras debido  a la capacidad de estos animales para utilizarlo, pudiendo sustituir parte de la proteína verdadera disminuyendo el costo de la dieta. ¿Qué podemos hacer para maximizar el metabolismo proteico, reducir la excreción de nitrógeno y asegurar que los animales hagan un mejor uso de todos los nutrientes ingeridos?

Diferentes estudios han indicado que las vacas lecheras convierten sólo 25-30% de la proteína ingerida en proteína láctea (Nadeau et al., 2007; Spek et al., 2013), mientras que gran parte de lo consumido se pierde en orina (urea) y heces (nitrógeno
fecal). Esto es un desperdicio de dinero, que puede reducirse con manejo alimenticio. Equilibrar adecuadamente la dieta de vacas lecheras y reducir las deficiencias de aminoácidos esenciales son factores críticos para disminuir la excreción de nitrógeno, mejorando la sostenibilidad económica y ambiental.

Las vacas lecheras modernas son animales cada vez más productivos, que necesitan una dieta en mayor cantidad y mejor equilibrada, no solo en relación a proteína y macroelementos, sino también para el suministro total y relativo de aminoácidos. La proteína de la leche proviene de la proteína metabolizable, siendo esta última la fracción que llega al intestino, se absorbe y es utilizada por el animal, siendo proveniente de la dieta, la microflora ruminal y la degradación de los tejidos. La selección genética ha hecho que nuestras vacas lecheras puedan producir una gran cantidad de leche debido a la capacidad de  la glándula mamaria para utilizar los nutrientes de la dieta. En particular, las vacas recién paridas asignan nutrientes (especialmente aminoácidos) primero a la ubre y luego a los tejidos restantes.

Los rumiantes pueden producir endógenamente algunos aminoácidos a partir de diferentes fuentes nitrogenadas, pero los aminoácidos esenciales, como su nombre indica, deben suministrarse a través de proteínas microbiana y de origen alimenticio, solo así se cubrirán las exigencias nutricionales y el animal podrá mantener el rendimiento. La metionina y la lisina son parte de los aminoácidos más importantes, porque además de ser esenciales, son limitantes y, en el caso de la metionina, también es estimuladora de la síntesis de proteína láctea: por lo tanto, la deficiencia de ellos compromete
la productividad potencial de las vacas. En la dieta típica para vacas lecheras a base de maíz y soja, hay un 25% menos de metionina que la exigencia de los animales (Cho et al., 2007). La inclusión de aminoácidos protegidos de la acción ruminal, a
través de la microencapsulación, reduce la cantidad a suplementarse y, por tanto, su costo en comparación con el nutriente no protegido, permitiendo así cubrir las exigencias de los animales de una manera más biodisponible.

En una granja lechera de enseñanza e investigación de la Universidad del Estado de Iowa, se investigó recientemente cómo usar metionina microencapsulada en la dieta de vacas lecheras de alto desempeño para maximizar las eficiencias de uso de la dieta y del nitrógeno (King et al., 2021). Cuarenta y ocho (48) vacas Holstein con 127 días de lactancia, dispuestas en un diseño cuadrado latino 4×4 (28 días/ período) fueron suplementadas con, la solución de Vetagro para Timet® aportar metionina a la dieta de las vacas lecheras. El producto contiene un 55% de metionina protegida de la acción ruminal en una matriz lipídica que, junto al tamaño de partícula específico para la especie, maximiza la biodisponibilidad del ingrediente activo y asegura una liberación lenta en todo el intestino. Los cuatro tratamientos evaluados fueron:

• Control: dieta base (ración totalmente mezclada), aportando 1,8% de metionina metabolizable en base a la proteína metabolizable (Tabla 1);
• Baja metionina: dieta control más la inclusión de 20 g Timet®/vaca/día, aportando 11,0 g metionina/vaca/ día;
• Metionina media: dieta control más la inclusión de 35 g Timet®/vaca/día, aportando 19,3 g metionina/vaca/ día;
• Alta metionina: dieta de control más la inclusión de 50 g Timet®/vaca/ día, aportando 27,5 g metionina/vaca/día.

Se evaluó la producción de leche y sus sólidos, así como la secreción de nitrógeno en la leche y la excreción de nitrógeno en heces y orina. Los resultados (Tabla 2) mostraron que la inclusión de metionina protegida no alteró el consumo de materia seca de los animales (23,3 kg/d), pero una cantidad creciente del aminoácido aumentó linealmente las producciones de leche y leche corregida por energía.

La producción de leche corregida por energía se incrementó en 1,57 kg/d para las vacas con alta metionina en comparación con el control. La suplementación con metionina microencapsulada no alteró la producción de grasa láctea, pero aumentó linealmente la producción de proteína láctea. Hubo una tendencia al aumento de la concentración de proteína láctea, especialmente para los animales del grupo de metionina media (19,3 g de metionina/día). Este último punto es muy interesante, indicando que una inclusión alta, pero no racional de metionina no es útil y podría causar un desperdicio de dinero, sin beneficios en términos de producción y calidad de la leche. Sí la cantidad metabolizable y el perfil de los aminoácidos están perfectamente equilibrados, no es necesario aumentar la suplementación de aminoácidos esenciales para mejorar la producción.

En relación al nitrógeno ingerido, la suplementación de metionina microencapsulada disminuyó la excreción total y en heces del elemento, lo que indica una mejora en la utilización de la proteína consumida. Además, la inclusión de Timet® mejoró la conversión de nitrógeno dietético en proteína láctea (del 30,3% al 33,6%).

Las vacas del grupo control se relacionaron con un balance de nitrógeno negativo en 71,8 g/d, que cambia a 4,6 g/d en el grupo de metionina media (P=0,011). Considerando conjuntamente a las respuestas de producción de proteína láctea y el balance de N (Tabla 2), entendemos que la dosis promedio de metionina protegida puede atender
las exigencias.

Consideraciones finales

Algunos aminoácidos son más importantes que otros; la metionina es uno de ellos, porque actúa como limitador y estimulador de la síntesis de proteína de la leche. Atender las exigencias del aminoácido es obligatorio para maximizar la producción y la calidad de la leche, así como para mantener los niveles de salud y reproducción de las vacas lecheras. La protección de la acción ruminal permite una adecuada suplementación de metionina, ya que hace al nutriente disponible para su absorción en el intestino del animal. Por otro lado, un equilibrio racional de aminoácidos en la dieta es importante para maximizar el metabolismo del nitrógeno, evitando desperdiciar dinero.

Vetagro fue pionera en la microencapsulación de aminoácidos para rumiantes, desarrollando productos de tamaño de partícula específico para la especie que liberan gradualmente los nutrientes a nivel del intestino del animal, maximizando su biodisponibilidad. Timet® es la solución efectiva de Vetagro para equilibrar la ingesta de metionina en las vacas lecheras, mejorar la producción y reducir la excreción de nitrógeno debido a una mayor utilización de la proteína ingerida.

Referencias bibliográficas

Cho, J.; Overton, T.R.; Schwab, C.G.; Tauer, L.W. Determining the amount of rumen-protected methionine supplement that corresponds to the optimal levels of methionine in metabolizable protein for maximizing milk protein production and profit on dairy farms. J. Dairy Sci. 2007, 90, 4908–4916.

King, L., Wickramasinghe, J., Dooley, B., McCarthy, C., Branstad, E., Grilli, E., Baumgard, L., Appuhamy, R. Effects of microencapsulated methionine on milk production and manure nitrogen excretion of lactating dairy cows. Animals. 2021, 11, 3545.

Nadeau, E.; Englund, J.E.; Gustafsson, A.H. Nitrogen efficiency of dairy cows as affected by diet and milk yield. Livest. Sci. 2007, 111, 45–56.

Spek, J.W.; Dijkstra, J.; van Duinkerken, G.; Hendriks, W.H.; Bannink, A. Prediction of urinary nitrogen and urinary urea nitrogen excretion by lactating dairy cattle in northwestern Europe and north America: A Meta-Analysis. J. Dairy Sci. 2013, 96, 4310–4322.

Comentario del Ing. Víctor Alvarado
Responsable Técnico de Nutrición Ganadería (ADISENS)valvarado@adisens.com / http://www.adisens.com

Ante las nuevas exigencias de calidad de leche de la industria peruana, estamos a la expectativa de lograr maximizar los porcentajes lácteos de grasa y proteína, siendo esta última la de mayor ponderación en el precio y la de mayor dificultad de lograr en la práctica. El artículo anterior hace énfasis en la suplementación racional de metionina como una vía para llegar al objetivo.

Basado en el Sistema de Proteínas y Carbohidratos Netos de Cornell (CNCPS), se explicará de manera práctica cómo la formulación de dietas que estimulan la síntesis de proteína microbiana y el uso de metionina protegida permiten alcanzar esos tan deseados puntos extras de bonificación por proteína láctea.

Una adecuada formulación de aminoácidos para vacas lecheras lactantes puede manejar una relación Lisina: Metionina de 2.7:1, con un nivel de 6.74 – 7.10 % de Lisina metabolizable y 2,30 – 2,52 % de Metionina metabolizable, ambos en base a la Proteína Metabolizable (PM). Actualmente, se conoce que la interacción entre energía y proteína juega un papel importante en cómo los aminoácidos serán utilizados por el animal y, por esta razón, también se ha sugerido mantener una proporción de 3,03 g Lisina metabolizable/Mcal de Energía Metabolizable (EM) y 1,14 g Metionina metabolizable/ Mcal EM (Higgs, 2014).

En diferentes establos intensivos de nuestras cuencas lecheras peruanas he observado que los parámetros mencionados previamente se pueden alcanzar suplementando “On Top” entre 20 a 40 g Timet®/vaca/d. Sin embargo, el primer paso al revisar una dieta es maximizar la producción de proteína microbiana, dado que el mejor perfil de aminoácidos es el de dicha proteína (muy similar al de la leche), disminuyendo las cantidades de aminoácidos a suplementar.

La producción de proteína microbiana es el resultado principalmente de la degradación
ruminal sincronizada del contenido de fibra detergente neutra (FDN), almidón y proteína degradable en el rumen (PDR). Sin embargo, en muchos establos este último se considera el principal insumo para la síntesis de proteína microbiana, por lo que se puede evidenciar dietas con altos contenidos de proteína cruda (PC) provenientes de la urea.

Este hecho puede aumentar la secreción (MUN) y excreción (heces y orina) de nitrógeno, disminuyendo su eficiencia de uso. Sin embargo, reemplazar los carbohidratos degradables del rumen antes mencionados con la PDR no aumentará la producción de proteínas microbianas en la medida que quisiéramos. La conversión de PDR a proteína microbiana es solo del 50% bajo condiciones adecuadas y por ende no vamos a ver el efecto deseado en la proteína láctea. El alto contenido de PC en la dieta resulta en la elevación del nitrógeno ureico plasmático (>19 mg/dl).

Dentro los carbohidratos degradables, el almidón toma especial atención, dado que su fermentación ruminal estimula en mayor medida la síntesis de proteína microbiana. El almidón puede ser utilizado a nivel de rumen, intestino delgado y ciego, pero será el que fermenta ruminalmente el que incrementa la proteína microbiana que alcanza el intestino.

En este punto, para aumentar la proporción de almidón que fermentará en el rumen, el nutricionista procurará recomendar:

A) buen craqueado (quiebra efectiva del grano de maíz) y tiempo de ensilado (al menos 2,5 meses) de la chala chocleada. Ambos hechos permiten la degradación microbiana de las prolaminas que “empaquetan” el almidón del grano de maíz.

B) procesamiento del maíz, como la molienda fina de los granos para aumentar la superficie de acción de las bacterias ruminales.

Dependiendo del nivel de fibra efectiva y del grado de procesamiento del maíz (proveniente de la chala o del grano per se), el contenido de almidón de la dieta total puede variar entre 24 a 28% de la materia seca. Un mayor procesamiento del grano de maíz se traduce menor necesidad de almidón porque aumenta su degradabilidad ruminal y digestibilidad en el tracto digestivo total. Valores superiores de almidón en la dieta requieren mayor control de la ración total porque pueden deteriorar la salud y reproducción de los animales.

Una vez resuelto el aprovisionamiento de proteína microbiana, se considera el pool de Proteína no Degradable en el Rumen (PNDR). Sin embargo, con las dietas típicas que se manejan en el Perú, el aporte de PNDR es desbalanceado en aminoácidos, principalmente en metionina.

Durante los primeros días de lactancia, el animal puede perder hasta 17 kg de proteína corporal para hacer frente al alto requerimiento de aminoácidos, con una reducción en el grosor del músculo Longissimus dorsii (Van der Drift et al., 2012).

Esta deficiencia de aminoácidos afecta fuertemente la producción de caseína, el equilibrio energético, la función del sistema inmunológico, la calidad de los ovocitos, folículos, cuerpo lúteo y embriones.

Al suplementar metionina protegida de la acción ruminal, se proporciona la metionina deficiente en la PNDR. Timet® es una fuente de metionina protegida, equilibrada, y de biodisponibilidad probada en prestigiosos centros de investigación pecuarios en el mundo. De esta manera se permite que el potencial de los animales genéticamente superiores se exprese, logrando los más altos estándares de producción, fertilidad y salud.

Referencias:

Higgs, R. 2014. Development of a dynamic rumen and gastrointestinal model in the Cornell Net Carbohydrate and Protein System to predict the nutrient supply and requirements of dairy cattle. PhD Dissertation. Department of Animal Science, Cornell Univ., Ithaca, NY.

Disponible en: https://ecommons. c o r n e l l . e d u / b i t s t r e a m / h a n d l e / 1813 / 3 8913 / r jh 2 5 7. pdf?sequence=1&isAllowed=y Van der Drift, S. G. A., Houweling, M., Schonewille, J. T., Tielens, A. G. M., & Jorritsma, R. (2012). Protein and fat mobilization and associations with serum β-hydroxybutyrate concentrations in dairy cows. J. Dairy Sci, 95(9), 4911-4920.