Conceptos básicos de la digestión de los rumiantes

La digestión ocurre cuando los materiales complejos que se encuentran en el alimento son descompuestos en fragmentos pequeños que pueden ser absorbidos por el sistema de un animal y luego utilizados para el crecimiento, mantenimiento, reproducción y otras funciones. En los rumiantes (vacas, ovejas, cabras, venados, etc.) la digestión comienza cuanto el alimento pasa a través de la boca, donde es masticado para romper las fibras. El alimento pasa al rumen y retículo – a menudo considerado un solo órgano grande llamado el retículo-rumen – donde ocurre la digestión microbiana (o fermentación). Los Micro- organismos (MOs) en el rumen y el retículo, tales como bacterias y hongos, trabajan para descomponer más el alimento. Específicamente, ellos descomponen los carbohidratos en la dieta y producen proteína para llenar las necesidades de energía y nitrógeno del animal. Este puede regurgitar materiales muy fibrosos (‘bolo alimenticio’-que los rumiantes mastican por segunda vez) del rumen para masticarlos más. Después de dejar el retículo-rumen, el alimento parcialmente digerido (digesta) entra al omaso, en donde se absorbe el agua. El rumen, retículo y omaso constituyen el intestino anterior, que es la característica distintiva de los rumiantes. La digesta luego pasa al epigastrio, que incluye el abomaso, o estómago ‘real’, y a los intestinos. Aquí los procesos digestivos son iguales a los que ocurren en otros mamíferos, básicamente la descomposición enzimática (en lugar de microbiana de la digesta y la absorción de los nutrientes por el animal.

En este artículo abordamos principalmente los distintos procesos que ocurren en el rumen.

Necesidades de energía en los rumiantes

Energía puede definirse como la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. Las plantas obtienen su energía directamente de la luz del sol, mientras que los animales deben obtener un suministro constante de energía a través de sus alimentos. Ellos necesitan este suministro de energía para mantener sus funciones corporales: moverse, crecer, producir leche y reproducirse. Los rumiantes obtienen su energía principalmente de los carbohidratos (azúcar, almidón y celulosa) y grasas en la dieta. Los MOs en el rumen descomponen carbohidratos complejos (p. ej. celulosa – que no puede ser digerida por los no-rumiantes) en ácidos grasos volátiles (AGV), moléculas más simples que pueden llenar la mayor parte de las necesidades de energía del animal (p. ej. ácido butírico y propiónico). También se usan otros carbohidratos (p. ej. azúcares y almidones) para energía. Las grasas (que se encuentran en aceites) también pueden proporcionar grandes cantidades de energía cuando son digeridas en el rumen. Podría ser tentador incluir grandes cantidades de grasa en raciones alimenticias para aumentar la ingesta de energía del animal. Sin embargo, demasiada grasa (más del 5% de la dieta) puede disminuir la capacidad de los MOs para descomponer las otras partes de la dieta.

Si damos a un animal una cantidad de energía como alimento, debemos poder encontrarla toda de una forma u otra. Lo que entra debe salir. Los animales pueden perder energía de varias formas: como excreciones (p. ej.: heces, orina, sudor y metano), como trabajo mecánico (p. ej.: tirar de una carreta) y como calor. Algo de energía también puede almacenarse en el animal como grasa. ¿Cómo nos aseguramos de que un animal obtenga suficiente energía para satisfacer sus necesidades? Necesitamos saber cuánta energía proporciona el alimento, y necesitamos saber las necesidades de energía del animal. Estas mediciones ya se han realizado en una amplia gama de alimentos y animales en las distintas etapas de la vida. Sin embargo, muchas de estas mediciones se realizaron en animales en climas templados, donde el clima frío puede afectar sus necesidades de energía. Se debe tener cuidado al usar las tablas de datos publicadas pues las necesidades de energía en los trópicos con frecuencia son menores a las de los animales en climas templados.

Unidades de energía

En libros y publicaciones sobre nutrición animal, se utilizan distintas unidades en todo el mundo para definir las cantidades de energía. La unidad preferida es el joule (J), que es definido precisamente con respecto a ciertas medidas eléctricas. Debido a que el joule es una unidad muy pequeña, es más común encontrar en las publicaciones sobre nutrición animal el megajoule (MJ, 1 000 000 J) o el kilojoule (kJ, 1 000 J). Otra unidad que se ve comúnmente, especialmente en publicaciones más antiguas, es la caloría, que es igual a 4.184 joules. La mayor parte de las publicaciones enumeran los contenidos de energía de los alimentos en términos de megajoules por kilogramo de la materia seca en los alimentos (MJ/kg materia seca).

Definiciones y transformaciones de energía

La Energía Bruta (EB) es una medida muy básica del contenido energético de la comida, determinado por la combustión de los alimentos y la medición del calor producido. A menudo no es un buen indicio del valor nutritivo de los alimentos porque los alimentos tienen energía en distintas formas que podrían ser más o menos útiles para un animal. Por ejemplo, en términos de EB, el grano de trigo, la hierba seca y la paja del trigo tienen cantidades de energía (~18.5 MJ/kg materia seca) muy similares. Sin embargo, cualquier productor sabe que un animal usa cada uno de estos alimentos de manera muy distinta.

Una medida más útil de energía es la Energía Digerible (ED). Esto toma en cuenta la energía que no es digerida, sino más bien la que se pierde en las heces (la pérdida más grande de energía de la dieta de una sola vez). La ED de un alimento es más representativa de su utilidad para un animal: menos del 20% de la energía de un alimento de buena calidad se pierde a través de las heces, mientras que, en un alimento de mala calidad, se puede perder más del 60% de esta manera. Si comparamos la ED del grano de trigo, la hierba seca y paja de trigo, podemos ver que la ED refleja con más precisión su utilidad potencial (~16 MJ/kg, ~12 MJ/kg y ~7 MJ/kg materia seca, respectivamente). Sin embargo, suplementar el alimento pude mejorar significativamente la eficiencia de su uso (ver siguiente artículo).

La Energía Metabolizable (EM) refleja otras pérdidas aparte de las heces. Estas incluyen pérdida en orina y metano producido en el rumen durante la digestión de carbohidratos y perdidos a través de eructos. Estos son usos no productivos de la energía de la dieta.

Existe una pérdida de energía final para considerar: aumento de calor por la alimentación. Esta es energía perdida durante la digestión de los alimentos. Si el animal come más, produce más calor. Esto es un problema en los trópicos, porque los animales reducirán el consumo de alimentos (reduciendo así la producción útil) a fin de evitar el sobrecalentamiento. La Energía Neta (EN) refleja esto y es la fracción de aporte de energía que es de beneficio directo para el animal para mantenimiento y para la producción en sí.

Necesidades de proteína en rumiantes, transformaciones y definiciones

Las proteínas son esenciales en las células animales y vegetales. Forman compuestos estructurales, tales como pelo, piel y músculo, y son reguladores, o enzimas, en todas las funciones internas. Están constituidas de cadenas de compuestos más pequeños de aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. Cerca del 16% de la proteína es nitrógeno, y el nitrógeno también es importante en otros compuestos en el cuerpo.

Los no rumiantes deben obtener casi todo su nitrógeno de proteína verdadera en la dieta, que tiende a ser la parte más cara de un alimento para animales. En los rumiantes, los MOs en el rumen necesitan proteína para su propio crecimiento y desarrollo, pero pueden producir sus propios aminoácidos y usarlos para producir proteínas, usando fuentes no proteicas de nitrógeno (NNP) baratas y sencillas. Si bien los MOs producen proteínas para ellos mismos, gran parte de ellas pasa al animal hospedero, llenando así muchas de las necesidades de proteína del animal. Los MOs degradarán la mayor parte de proteínas de la dieta en amoníaco (NH₃) para usarlo como su punto inicial de aminoácidos, de modo que hay poca necesidad de usar proteína cara, de alta calidad, en la dieta del rumiante, pues será descompuesta en el rumen antes de que el animal pueda usarla. Esto significa que, al alimentar a los rumiantes, usted puede usar fuentes muy baratas y simples de nitrógeno para llenar la mayor parte de sus necesidades proteicas (por ejemplo, urea, gallinaza o amoníaco). La proteína que puede ser y es descompuesta por los MOs en el rumen es llamada Proteína Degradable en el Rumen (PDR).

No toda la proteína en la dieta será degradada por los MOs en el rumen. Parte de ella llega al estómago intacta, donde puede ser usada directamente por el animal. Esta proteína es llamada Proteína No Degradable (PND) o “proteína bypass”. Cuando un animal está creciendo rápidamente o lactando (ambos son momentos de grandes necesidades de proteína), la proteína sintetizada por los MOs quizás no sea suficiente. El animal necesitará una fuente de proteína “bypass”.

La Figura 2 detalla los caminos que puede seguir la proteína en la dieta de un rumiante. La llamada Proteína Cruda (PC) no es realmente una medida de proteína, sino más bien un estimado bruto (o “crudo”) basado en medidas de cantidades de nitrógeno en los alimentos (PC=contenido de nitrógeno x 6.25 porque las proteínas están constituidas por aproxim. un 16% de nitrógeno. 16%=0.16, y 1/0.16 ~ 6.25). La PC también puede incluir nitrógeno no proteico, por ejemplo, de ADN o pulpa de café.

Los rumiantes pueden reciclar y volver a usar el nitrógeno en la urea. En lugar de excretarla a través de los riñones, tal como lo hacen los no-rumiantes, parte de la urea pasa a través del torrente sanguíneo a las glándulas salivales, luego se une al alimento que entra al rumen. Esto significa que la urea puede usarse como fuente de NNP para los MOs (aunque siempre hay algunas pérdidas). La proteína también se pierde a través de la piel y el pelo, y siempre es necesaria para el crecimiento y la lactancia.

Sistemas para planificar dietas de animales

Organizaciones de investigación en muchas regiones del mundo, principalmente templadas, han formulado varios sistemas para planificar dietas de animales.

Los animales en los trópicos viven bajo condiciones muy distintas de las de los animales en regiones templadas. El clima puede tener un gran efecto sobre el consumo de alimentos, digestión, consumo de agua y otras conductas de los animales. El clima también puede afectar la calidad del forraje. Los animales comen menos cuando la temperatura es alta. La temperatura corporal del animal aumenta (debido al aumento del calor por la alimentación) cuando el rumiante come forraje de baja calidad y esto resulta en menor ingesta de alimento, disminución de la actividad muscular y funciones productivas más lentas (tasas de crecimiento, producción de leche y tasas de reproducción menores). El tiempo de pastoreo se reduce si los animales se ven estresados por el calor de medio día. También necesitan más agua. Asimismo, los forrajes tropicales maduran con más rapidez que los templados. También tienen menores niveles de proteína, minerales y ED, y mayores cantidades de lignina que hace la fibra menos digerible.

El siguiente artículo aborda algunas formas en que pueden suplementarse los forrajes para mejorar el crecimiento y la producción de leche de los rumiantes en fincas tropicales pequeñas.