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  1. UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Departamento de Producción Animal Maracay REQUERIMIENTOS ENERGÍA Bases para su comprensión en especies de interés zootécnico Dr. Álvaro Ojeda Febrero, 2010

  2. Energía … AGRONOMÍA U.C.V. La energía en los alimentos para animales está almacenada en los compuestos orgánicos, denominados carbohidratos, proteínas y lípidos. La CALORIAes el término de elección en EE.UU. para expresar los requerimientos de energía, pero el término internacionalmente aceptado es el JOULE. Requerimientos Nutricionales Energía… Caloría: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 ºC. Así, una kilocaloría es la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de un kilogramo de agua (aproximadamente 2,2 libras) en un grado centígrado. Joule: Equivale a 107 ergios, definido 1 erg como la cantidad de energía requerida para acelerar la masa de 1 g en un 1cm/seg. 1 Caloría = 4,184 Joules

  3. Utilización de la energía… AGRONOMÍA U.C.V. Energía Bruta (EB) Energía fecal • Dietético • Metabólico Energía Digestible (ED) Producción de gases en digestión Energía urinaria • Dietético • Metabólico Energía Metabolizable (EM) Requerimientos Nutricionales Energía… Incremento calórico • Calor de fermentación • Calor de utilización de nutrientes Energía Neta (EN) EnergíaNeta producción (Kp) EnergíaNeta mantenimiento (Km)

  4. Energía bruta a Energía neta … AGRONOMÍA U.C.V. Bacterias EB E Heces E Gases ED Requerimientos Nutricionales Energía… E Orina EM ENm ENg ENl

  5. Composición del alimento • Composición de la ración • Preparación de la ración • Nivel de alimentación • Especie animal ED • Especie animal • Nivel de alimentación • Destino de los aminoácidos • Preparación del alimento EM • Proteína cruda del alimento • Perfil de ácidos grasos volátiles • Metabolismo basal EN Factores que afectan… AGRONOMÍA U.C.V. Requerimientos Nutricionales Energía…

  6. AGRONOMÍA U.C.V. Metabolismo de la Energía … Requerimientos Nutricionales Energía… Fuente: Church (1974)

  7. Sistema de Alimentación … AGRONOMÍA U.C.V. Objetivo Aporte suficiente de energía para cubrir las necesidades de mantenimiento y producción. Los sistemas de alimentación surgen de mediciones directas de energía (ED, EM, EN) o de las estimaciones indirectas (TDN, equivalente almidón, equivalente heno). Requerimientos Nutricionales Energía… Factores: Crecimiento, producción, trabajo, tamaño corporal, edad, sexo, especie y condiciones ambientales

  8. AGRONOMÍA U.C.V. Requerimientos Nutricionales Energía…

  9. Sistema de Valoración de la Energía … AGRONOMÍA U.C.V. • Equivalente Heno(Thaer, 1809) • TDN(Atwater y Woods, 1894) • Equivalente Almidón(Kellner, 1905) 1.- Sistema Francés 2.- Sistema Suizo 3.- Sistema Holandés 4.- Sistema EM 5.- Sistema Cornell TDN= PCd + FCd + ELNd +EEd *(2,25) [ (1,09-(0,0124 x FDA) ] 89,90 Requerimientos Nutricionales Energía…

  10. A considerar … Basado en el TDN,unidad de 116 años de antigüedad. La estimación de la ENL se hace igual que en el TDN. Sobrevalora la ENL de la mayoría de los alimentos. Infravalora la ENLde los alimentos grasos. Difiere de sistemas europeos recientes(ARC, INRA, VEM, NEL Alemán, etc). Limitantes: • Los valores de TDN de la mayoría de los alimentos fueron determinados hace muchos años, mientras la composición de los alimentos ha cambiado a lo largo de los años. • Para algunos alimentos, el valor TDN no puede determinarse directamente, ya que el alimento puede no ser el único componente de la dieta, existiendo efectos asociativos. • El consumo y la composición de la dieta afectan la digestibilidad de los alimentos. Los valores energéticos fueron calculados a un nivel de ingestión constante de tres veces el valor de mantenimiento. Sistema Basado en TND AGRONOMÍA U.C.V. NRC (1945) Sistema que predice el comportamiento animal a partir de la digestibilidad de los nutrientes de la ración, siendo que el valor energético de la ración depende de dicha digestibilidad, medida ésta como Total de Nutrientes Digestibles (TDN) Requerimientos Nutricionales Energía… • Asume… • Las características químicas del alimento no limitan su utilización. • Realidad: • Puede no promover las condiciones óptimas para la fermentación ruminal. • Los valores obtenidos sobrestiman a los reales. • Ejemplo: dietas deficientes en N degradable

  11. Cálculo del TDN…(NRC, 2001) AGRONOMÍA U.C.V. TDN1x (%) = tdNFC + tdCPf/c+(tdFA x 2,25) + tdNDF –7 tdNFC = 0,98 (100 –[(NDF-NDICP + CP + EE + Ash) x PAF tdNFC = digestibilidad verdadera de CHO no fibrosos PAF = Factor de procesamiento (0,87 – 1,04) tdNDF = 0,75 x (NDFn –L) x [1 – (L/NDFn)0.667] L = Lignina; NDFn = NDF – NDICP; NDICP = N insoluble en NDF x 6,25 Opción para tdNDF: incubando en rumen in vitro por 48 h Requerimientos Nutricionales Energía… tdCPf= CP x exp[-1,2 x (ADICP/CP)] tdCPf = dig. verd. de la PC de los forrajes ADICP = N insoluble en detergente ácido x 6,25 tdCPc = CP x [1-(0,4 x ADICP/CP)] tdCPc = dig. verd. de la PC del concentrado tdFA = dFA (FA=EE-1 / se asume 100 % dig. de AG´s) 7: TDN fecal endógeno, para pasar td a dig. real a 1x

  12. AGRONOMÍA U.C.V. Energía Neta Mantenimiento … Representa la energía contenida en un kilogramo de alimento disponible para el soporte de las funciones de mantenimiento del animal tales como: • Metabolismo basal • Actividad voluntaria • Regulación térmica • Formación de productos • Digestión y absorción • Calor de fermentación • Formación y excreción de desechos Requerimientos Nutricionales Energía…

  13. Peso Req. EN 350 6,5 450 7,8 550 9,1 Requerimiento para Mantenimiento … AGRONOMÍA U.C.V. Mantenimiento 0,080 Mcal/kg PV0,75 Actividad en confinamiento (10 %) 0,007 Mcal/kg PV0,75 (NRC, 2001) Metabolismo en ayunas 0,073 Mcal/kg PV0,75 (Flatt et al., 1965) Requerimientos Nutricionales Energía…

  14. Factores: • Distancia del recorrido • Topografía del potrero • Peso vivo Requerimiento para Actividad Muscular … AGRONOMÍA U.C.V. Recorrido al potrero 4,5x10-4 Mcal ENL/kg PV/km + 12 % del Mant. en dos viajes a 500m Actividad del consumo en pastoreo Requerimientos Nutricionales Energía… 0,0012 Mcal ENL/kg PV Pastoreo en colinas Lo anterior + 0,006 Mcal ENL/kg PV + 50 % Mant. en el caso anterior

  15. AGRONOMÍA U.C.V. Energía Neta Producción … Después de cubrir los requerimientos de mantenimiento tendremos una energía disponible para (Kp…n): • Crecimiento • Engorde • Lactación • Lana y pelo • Reproducción • Trabajo Requerimientos Nutricionales Energía…

  16. Nutr iente Vaca Vaca Búfala Hum. Búfalo Humano Agua (%) 88,0 84,0 87,5 Energía (kcal) 61,0 97,0 70,0 Proteína (%) 3,2 3,7 1,0 Grasa (%) 3,4 6,9 4,4 Lactosa (%) 4,7 5,2 6,9 Minerales (%) 0,72 0,79 0,20 Energía Neta de Lactación … AGRONOMÍA U.C.V. La ENL se asume como la sumatoria del calor de combustión de los componentes individuales de la leche, a saber grasa (9,29 Mcal/kg), proteína (5,71 Mcal/kg) y lactosa (3,95 Mcla/kg). Vacas … ENL (Mcal /kg)= 0,0929 G (%) + 0,0547 PC (%) + 0,0395 Lac (%) En ausencia de valores de proteína y lactosa: Requerimientos Nutricionales Energía… ENL (Mcal /kg)= 0,0929 G (%) + 0,360

  17. Mcal ENL/kg CC Perdida Ganancia 2,0 3,83 4,50 2,5 4,29 4,90 3,0 4,68 5,34 A mayor CC el animal tiene más grasa y menos proteína Energía en Crecimiento… AGRONOMÍA U.C.V. Cerdos … ED ……. - 20 kg PV= (251x PV) – (0,99 x PV2 – 133) 20-120 kg PV= 1,250 + (188 x PV) – (1,4 x PV2) + (0,004 x PV2) Vacas … ENc = 0,0635 x Peso Vacío 0,75 x Ganancia de Peso Vacío 1,097 Correcciones por Incremento o Pérdida de Peso Requerimientos Nutricionales Energía… • Consideran los cambios en la condición corporal del animal, basado en la escala de 1 a 5 de Edmonson et al. (1989) • Consideran que, aunque subjetivo, la condición corporal es el único método práctico para evaluar las reservas energéticas de la vaca

  18. Energía Neta de Gestación… AGRONOMÍA U.C.V. ENg = [(0,00318 x D – 0,0352) x (PB/45)]/0,218 donde: D= Días de gestación entre 190 y 279 PB= Peso del becerro al nacer (kg) Requerimientos Nutricionales Energía… Efecto del Ambiente… • Disminuir consumo de materia seca digestible en 1,8% por cada reducción de 10 ºC por debajo de 20 ºC. Esto debido a reducción en tasa de pasaje. • En ambiente cálido se incrementa requerimientos de mantenimiento de 7 a 25% (en vaca de 600 kg significa 0,7 a 2,4 Mcal EnL/día). No hay ecuaciones válidas, por lo que no hay ajustes actuales (NRC, 2001)

  19. Requerimientos de EM … AGRONOMÍA U.C.V. EM • El proceso fisiológico • El nivel de consumo • La calidad del alimento k Calor EN Requerimientos Nutricionales Energía… Conversión de EM en EN ENLp (Mcal/kg) = [ 0,703 EMp (Mcal/kg)] – 0,19 ENM (Mcal/kg) = 1,37 EM – 0,138 EM2 + 0,105 EM3 – 1,12 ENG (Mcal/kg) = 1,42 EM – 0,174 EM2 + 0,122 EM3 – 1,65

  20. Sistema de Energía Metabolizable AGRONOMÍA U.C.V. Blaxter (1962) Sistema que predice el comportamiento animal a partir de atributos de la ración en una forma más precisa que los equivalentes de Almidón. • Sistema de energía Neta Californiano (1968) • Sistema de Energía Neta de Alemania del Este (1971) • Sistema de Flatt et al. (1972) • Sistema del Reino Unido (ARC) Requerimientos Nutricionales Energía… • Equivalentes Almidón (1905 ) • La energía neta de un alimento es constante. • El valor de energía neta de un alimento para cada función (mantenimiento, engorde, lactación) mantiene por separado una relación lineal (aditividad). • Sistema Energía Metab. (1962 ) • La energía neta de un alimento disminuye a medida que incrementa el consumo. • Existe un efecto decisivo de la composición del alimento sobre la utilización de la energía.

  21. Premisas … Desventajas … Valores de k variables según: alimento, nivel de alimentación y naturaleza del producto (leche, carne, etc.). Valor energético de los alimentos en términos de EM, considerada ésta básicamente una variable con características de aditividad. Se definen los requerimientos en función al calor de combustión de los productos. Se asume aditividad en el comportamiento de la EM de los alimentos, desestimando la interacción entre éstos, el animal y el manejo. No se separa el alimento en función al sitio de digestión, lo que indudablemente condiciona la disponibilidad deEM de diferentes dietas. No se considera la existencia de diferentes patrones defermentación, lo que dificulta interpretaciones asociadas al efecto del plano nutricional sobre la fermentación. En todos los casos, subestima los requerimientos de EM para bajos niveles productivos, y los sobrestima cuando los niveles son altos. AGRONOMÍA U.C.V. Requerimientos Nutricionales Energía…

  22. Sistema Francés AGRONOMÍA U.C.V. Leroy (1970) Una Unidad Forrajera (UF) es la energía neta contenida en 1 Kilogramo de cebada (860 g MS y 2720 Kcal EM) para mantenimiento o producción. Siendo que la energía neta corresponde a la EM menos el calor extra de producción (estimado en 1 Kcal/Kg MS). Requerimientos Nutricionales Energía… PRINCIPIOS: Emplea la EN puesto que la considera la única medida aditiva para el cálculo de raciones, obtenida ésta a partir de la eficiencia de utilización de la EM. Expresión de los aportes y necesidades energéticas en dos unidades: UFL y UFC. La utilización de la Unidad Lastre (UL) para expresar el consumo, definida como 1kg MS de un forraje de referencia (15% PC y 27% FC)

  23. Factor A Corrección por fuente de grasa Provenientes de oleaginosas= 2,42 Provenientes de cereales= 2,12 Provenientes de forrajes = 1,91 Factor de Corrección A mayor cantidad de fibra mayor será la perdida de energía % FC FC 4-6 0,29 6-8 0,34 8-10 0,38 10-12 0,43 12-14 0,48 14-16 0,53 > 16 0,58 Unidad Forrajera Leche… Es el equivalente a la energía que necesita una vaca lechera para producir 3 kg de leche con 3.3 % de grasa. AGRONOMÍA U.C.V. UF(Kcal)= 1,43 * Proteína cruda digestible + Extracto Libre de Nitrógeno + Fibra cruda digestible + (Grasa cruda digestible * Factor A) - Factor de corrección. Requerimientos Nutricionales Energía…

  24. Sistema Cornell (CNCPS, 1995) AGRONOMÍA U.C.V. Predice el rendimiento de los rumiantes a partir de los ingredientes de la dieta, en un modelo de carácter dinámico. Submodelos: • Carbohidratos y proteínas disponibles • Necesidades de energía y proteína • Aporte y necesidades de PC y AA’s Requerimientos Nutricionales Energía… Sustratos energéticos para síntesis microbiana ARC............................... EMF INRA............................. MOF NRC............................... NDT CNCPS........................... CHOF Sustrato energético para hospedador NDT = Nutrientes - excreción fecal

  25. AGRONOMÍA U.C.V. Sistemas de Alimentación … Cerdos: ED y EM Aves: EM Rumiantes: EMy ED Vacas lecheras de alta producción: EN Sin embargo en el trópico no se utiliza EN: 1.- Cámaras para medir pérdidas de gases 2.- Valores poco confiables para medir EM 3.- Cámaras muy sensibles para medir el IC Requerimientos Nutricionales Energía…

  26. Lectura Recomendada … AGRONOMÍA U.C.V. AFRC, 1993. Energy and protein requirements of ruminants. CAB international, Wallingford, UK, 159 p. AFRC, 1998. Respuestas en la Composición de la Leche a la Ingestión de Nutrientes por las Vacas Lecheras. (González, V. ed). Edit. Acribia, S.A.. Zaragoza, España. 119 p. Guada, J. 1997. Características del sistema de Cornell (CNCPS) como modelo de valoración proteica y energética para rumiantes. En: Avances en nutrición y alimentación animal: XII Curso de Especialización FEDNA (Ed. Paloma García Rebollar, Carlos de Blas Beorlegui, Gonzalo G. Mateos). Madrid. España. pp. 305-327 NRC, 2001.Nutrient Requeriments of Dairy Cattle. 7th Edic. National Academy Press. Washintong, DC. 379p. INRA, 1988. Alimentation des Bovins, Ovins, et Caprins. (R. Jarrige, ed.). Institut National de la Recherche Agronomique. Paris, Francia. Requerimientos Nutricionales Energía…