Almidón: estrategias para mejorar su digestibilidad en ... · METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS...
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Almidón: estrategias paramejorar su digestibilidad
en vacas lecherasFrancisco Javier Meda GutiérrezGerente Técnico Rumiantes
Costa Rica, 18 de Septiembre de 2012
Porque el (maíz) almidón esimportante para las vacas lecheras?
“El almidón contribuye con el 50 al 75% del valor de energía, a partirdel silo de maíz y del grano de maíz…mejorando la utilización del
almidón de maíz se pueden reducir los costos o bien incrementar la utilidad” (Gencoglu, et al 2009)
El almidón de maíz contribuye con el 45% del requerimiento diario de glucosa de las vacas
“La adición de CNF (i.e. almidón ) a la dieta de vacas lecheras puededeprimir la digestibilidad de la fibra…ojala que la nueva tecnología
pudiera ayudarnos al entendimiento de las interacciones nutricionalescomplejas.” (Firkins, et al 2006)
El costo de alimentación es el mayor costoen los establos lecheros
• Los elevados costos alcanzados durante los últimos 5 años de 8USD/100 kg a 14USD/100 kg. En 2011 los precios se incrementaron 20USD/100 kg,contando parael 65% del total de los costos en la producción de leche.
• Mejorando eficiencia en producción de leche = es uno de los factores clave paraobtener mayor rentabilidad en los establos lecheros.
Source: IFCN Dairy Report 2011
Reemplazos22%
Alimento65-70%
Otros4%
Vet4%IA
2%
Agua/Electricidad3%
Digestión total de almidón, %
Prod
ucci
ón d
e le
che,
kg/
d
Firkins, et al., 2001
Efecto de la digestibilidad de almidón sobre la producción de leche
Composición química de los principales granos(% de la materia seca)
NRC, 1996
PC FDN CNE Almidón EM mcal
Maíz 9.8 9.8 75 73 3.2
Sorgo 12.6 15.1 66 60 2.8Cebada 13.2 16.2 64 57 2.9
Avena 13.6 26.5 49 44 2.7
EE
4.1
3.0
2.2
5.2
Trigo 14.2 11.1 70 63 3.02.3
59
7681
8893
0
20
40
60
80
100
Sorgo Maíz Cebada Trigo Avena
%Degradabilidad ruminal del almidón
Huntignton, 1997Todos rolados
Categorización por fermentación ruminal
Avena hojueleadaTrigo rolado húmedo
Cebada roladaCebada húmeda rolada
Cebada reconstituida roladaMaíz alta humedad
Maíz rehidratadoMaíz quebrado
Sorgo rolado / molido seco
ALTA
BAJA
Carbohidratos en la planta
Ácidosorgánicos
Pared celularContenido celular
Azucares Almidón FructanosPectinas
B-glucanosGalactanos
Hemicelulosa Celulosa
Lignina
FDA
FDN
Fibra soluble
detergente neutra
Carbohidratos solubles en detergente neutro
Rápida
fermentación
Lenta
fermentación
1.614.50.100.5076-800.40Melaza
1.9922-2318-2050.5351.3Semilla de algodón
1.4411-132.5-360-630.7-1.51-1.5Cascarilla de soya
1.8351-532-2.511-1213-13.51-1.5Soya integral
1.3618-251.5-2.335.504-81.5-2.5Heno de alfalfa
1.615-61.526.2825-271.5-3Pulpa cítrica
1.189-123.5-3.858-623.5-42-2.5Ensilado de avena
1.7522-249-1055-602.5-34-5Grano de cervecería
1.6724-274-638.417.5-911-13Gluten feed
1.5517-184-4.340.436-822-24Salvado de trigo
1.556.5-82.5-325.452.5-3.530-35Ensilado maíz
1.9213-141-211.5-132-362-65Trigo grano
2.057.5-9.33.5-49.8-10.32-367-72Maíz grano
ENl(Mcal/kg)PC %Grasa %FDN %Azúcar %Almidón %Ingrediente
Composición química de ingredientes en base seca de acuerdo a su nivel de almidón
RumenFibra
Almidón
Intestino grueso
Fibra
Almidón
AGV´s
Célulasmicrobianas
TORRENTE SANGUINEO
Intestino delgado
Glucosa
AGV´s
Heces
DigestibilidadAlmidón
Fibra (FDN)Tubo digestivo totalRumen
45-65%
60-90%
50-70%
85-99%
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS RUMIANTES
Factores primarios del grano que influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula• Diferentes tratamientos
Cosecha/Almacenaje
•Seco vs Alta humedad•Tiempo de fermentación
Tipo de endospermo
•Prolaminas•Matriz almidón-prolaminas
Cuando la mayor proporción de almidón es digerido en el rumen
Desventajas potencialesVentajas potenciales
Energía de los AGV´s
Proteína microbiana
Mayor digestión en el tubodigestivo del almidón o energía total
Problemas de bajo pH en rumenAcidosis
CMSDigestión de la fibra
Grasa en lecheLaminitis
Cuando la mayor proporción de almidón es digerido en el intestino delgado
Desventajas potencialesVentajas potenciales
>Eficiencia energética
• Los beneficios en el desempeño son difíciles
de documentar•Uso de glucosa por el
tejido intestinal
Menos problemas de pH en el rumen
< Proteína microbiana
Reducción de la digestibilidaddel almidón en el tubo
digestivo total
Cebada vs MaízContenido de almidón, FDN, Proteína
MaízCebada
Base MS
• Almidón 56% +/- 4.9 •FDN 18.9% +/- 4.5•PC 12.1% +/- 1.4
Base MS
• Almidón 70.7% +/- 3.2 •FDN 9.5% +/- 2.3•PC 9.4% +/- 1.3
Cebada vs MaízDigestión ruminal del almidón
Maíz seco molidoCebada rolada
% de Almidón80.0% +/- 9.2
Tasa de digestión12.0% / hora
% de Almidón58.9% +/- 8.8
Tasa de digestión4.0% / hora
913Seco molido fino
9110Hojueleado con vapor
943Alta humedad rolado
992Alta humedad molido
9113Seco molido
8910Rolado con vapor
859Seco, quebrado/rolado
Digestibilidad del almidón %
# de comparacionesFuente de maíz
Digestibilidad total del almidón en diferentes fuentes de maíz en vacas lecheras
Firkins, et al., JAS, 2001
96%
18%
78%
Molido
7%21%Post-Ruminal
93%90%Digestibilidad total
86%69%Ruminal
proporción de almidón digerido
Quebrado
Maíz de alta humedadMaíz seco
Efecto del procesamiento sobre el sitio de digestión del almidón de maíz
Owens, et al., 1986
Efecto del procesamiento de maíz sobre producción de leche, CMS y cambio de peso
Hutjens, et al., 1999
0.3040.2730.154Cambio de PV (kg/día)
232322.3CMS kg/día
3.293.263.19Proteina en leche %
3.733.643.59Grasa en leche %
34.232.831.4Leche kg/día
MolidoMix (50/50)Quebrado
Tipo de maíz
81876961Digestibilidad ruminaldel almidón %
76
1,725
85
Seco rolado
98
489
70
Alta humedad
molido
9689Digestibilidad total del almidón %
1,789618Tamaño medio de partícula (micras)
7085MS %
Alta humedad
rolado
Seco molidoFuente de maíz
Digestibilidad del almidón de maíz
Knowlton, et al., JDS, 1998
Digestibilidad ruminal del almidón en diferentes fuentes de maíz en vacas lecheras
8712Alta húmedad
579Hojueleado con vapor
5277Seco, molido
456Seco, quebrado/rolado
Digestibilidad del almidón %
# de comparacionesFuente de maíz
Firkins, et al., JAS, 2001
Factores primarios del grano que influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula•Tratamiento con vapor
Cosecha/Almacenaje
•Seco vs Alta humedad•Tiempo de fermentación
Tipo de endospermo
•Prolaminas•Matriz almidón-prolaminas
EL TRIANGULO DEL SILO
El cosechador
El p
rodu
ctor
de
forra
je El nutricionista
LA CALIDAD DEL FORRAJE, DE QUE DEPENDE….
El productor de forraje
Todo lo referente a agronomía
Producción (planta completa y grano)
Digestibilidad de fibra
Leche/Ton
Leche/ha
El nutricionista de lechero
Palatabilidad
Producción de leche
Eficiencia en producción de leche
El que cosecha el forraje
Poner tons dentro del silo en tiempo
Establecer los puntos correctos del corte, picado y proceso
Compactar, almacena y tapar el forraje de forma adecuada
Relación entre producción de leche/ha y producción de leche/ton de forraje
ESCOGER LO MEJOR DE LO MEJOR….
El procesamiento del silo de maíz incrementa:
La digestibilidad del almidón
La habilidad para empacar el silo
La producción de leche
Potencial de cosechar partículas mas grandes
Y se reduce la posibilidad de selección por las vacas
Cortar alto el silo de maíz, da la opción de “seleccionar” la digestibilidad de la fibra
El grado de disponibilidad de almidón en el ensilaje de maíz está
fuertemente influenciado por el grado de disrupción del pericarpio
por parte de los procesadores (molinos) en el corte
Dos ejemplos más de trabajos muy pobres de procesamiento
El procesamiento afecta la cobertura de la semilla y la matriz proteica, incrementando
la digestibilidad en 10-20%
PUNTOS A CONSIDERAR PARA UN BUEN ENSILADO….
Evaluar el hibrido en cuanto a calidad y toneladas.
Baja lignina = alta digestibilidad de FDN = incremento en el consumo de MS y producción de leche, en promedio 2.2 litros por vaca por día
Permitirá a los productores dar mas silo y reducir el uso de grano de maíz 1 a 2 kg por vaca por día
Factores primarios del grano que influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula•Tratamiento con vapor
Cosecha/Almacenaje
•Seco vs Alta humedad•Tiempo de fermentación
Tipo de endospermo
•Prolaminas•Matriz almidón-prolaminas
Morfología básica en el maíz
Endospermo harinoso. Mas abierto en estructura. Maíz dentado tiene iguales proporciones de almidón harinoso a vítreo (comparado con el maíz palomero con mayor almidón vítreo)
Germen scutellum y eje embrionico. Germen serámayor maíz alto en aceite a expensas del almidón. Cada 1% de incremento en aceite se espera una disminución del 1.3% en almidón
Endospermo vítreo, también llamado endospermo duro
Línea negra, causada por la compresión de algunas capas de células a madurez fisiológica
Corona
Pericarpio
Dis
poni
bilid
ad (%
de
alm
idón
)
Vitreosidad %
Relación entre vitreosidad y disponibilidad ruminal in situ del almidón
Correa et al., 2002
91
2.8225
0
Harinoso
85
1.7173
0
Opaco
62Digestibilidad in vitro del almidón % 7-horas
7.57211
Proteína prolamina % MS%PC
% de almidón
64Vitreosidad
Hisogénico
Tipo de endospermo en maíz seco influencia la digestibilidad del almidón en vacas lecheras
Lopes et al., 2009
Todos los granos tienen prolaminas
Las prolaminas para cada grano de cereal tienen nombres específicos e históricos
BajoAveninaAvena
AltoZeinaMaíz
Muy altoKafirinaSorgo
Medio-bajoSecalinaArroz
BajoHordeinaCebada
Medio-bajoGliadinaTrigo
Nivel de prolamina
Nombre de prolaminaGrano
El maíz alto en humedad es bajo en prolaminas
Prol
amin
a-ze
ina,
g/1
00 g
de
alm
idón
Larson et al., 2009
Almidón vitreo Almidón harinoso
Matriz Almidón-Proteína
Factores primarios del grano que influencian la digestibilidad del almidón
Procesamiento
•Tamaño de particula•Tratamiento con vapor
Cosecha/Almacenaje
•Seco vs Alta humedad•Tiempo de fermentación
Tipo de endospermo
•Prolaminas•Matriz almidón-prolaminas
Estartegias de mejora en el uso del almidón
26.026.025.624.5Consumo de MS, Kg
39.440.040.438.9Leche, Kg1.621.651.531.47Grasa, Kg
1.521.541.581.60Leche/CMS0.291
6.161.28
2.5
5.0
0.291
6.191.29
5.0
5.0
0.2950.312NEL/CN
6.216.19pH Ruminal1.281.24Proteína, Kg
7.5
0
0
7.5
% de sucrosa en la dieta % MS
% de almidón en la dieta % de MS
Cambios en la producción de leche y sus componentes con cambios en la complementación de sucrosa y
almidón
Broderick et al., 2000
17.2 16.817.8 17.8Consumo de MS, kg/día
26.5 29.826.6 26.2Leche, kg/día3.69 2.694.35 4.19Grasa, %
0.77 0.830.74 0.73Proteina, kg/día0.97 0.802.92 2.79
80% complementoFibra soluble Almidón
1.15 1.09Grasa, kg/día2.79 2.78Proteína, %
60% complementoFibra soluble Almidón
Cambios en la producción de leche y sus componentes con cambios en la complementación de carbohidratos
Sutton et al., 1987
Almidón, normal Almidón reducido
Lb/v
aca/
día
Consumo de materia seca para dietas normales y reducidas en almidón
Almidón, normal Almidón reducido
Producción de leche para dietas normales y reducidas en almidón
Lb/v
aca/
día
Almidón, normal Almidón reducido
Pdn Leche/CMS para dietas normales y reducidas en almidón
2.932.78Proteina en leche, %
3.703.70Grasa en leche, %
22.620.7CMS, kg/día
41.640.6Leche, kg/día
41.841.1Leche corregida 3.5% grasa, kg/día
3.563.58Grasa en leche, %
2.862.92Proteina en leche, %
Desempeño animal-vacas primiparas17.116.6CMS, kg/día
31.431.4Leche, kg/día
32.532.5Leche corregida 3.5% grasa, kg/día
Desempeño animal-vacas multiparas1625Almidón
36.329.2FDN
18.218.9PC
Composición de la ración %MS14.20Cascarilla de soya
11.510.5Soy Plus
1.22.1Pasta de soya integral
9.99.9Semilla de algodón
8.8022.8Maíz alta humedad
26.326.3Ensilado de alfalfa
26.326.3Ensilado de maíz
Ración con cascarilla de soyaRación controlIngredientes de la ración %MS
Cascarilla de soya en raciones para vacas lecheras
Almidón reducido (-) Almidón reducido (+)
Lb/v
aca/
día
Consumo de materia seca para dietas reducidas en almidón con y sin amilasa
Almidón reducido (-) Almidón reducido (+)
Lb/v
aca/
día
Producción de leche para dietas reducidas en almidón con y sin amilasa
Almidón reducido (+)Almidón reducido (-)
Pdn Leche/CMS para dietas reducidas en almidón con y sin amilasa
Original Diet Ingredient DM $/Ton $/Kg (M*O) usd
Silo de Maíz 8 CaraN 7.880 635.0 0.6350 5.0038 0.417Silo de Alfalfa 31 2.060 1508.0 1.5080 3.1065 0.259Silo de alfalfa 27 2.060 1508.0 1.5080 3.1065 0.259Agua 0.001 0.0 0.0000 0.0000 0.000Maiz rolado 1.771 4100.0 4.1000 7.2611 0.605Sorgo rolado 1.748 3700.0 3.7000 6.4676 0.539Aguamiel 0.600 1050.0 1.0500 0.6300 0.053Pasta de soya 1.439 5130.0 5.1300 7.3821 0.615Maiz molido 1.334 3900.0 3.9000 5.2026 0.434Salvado trigo 1.259 3400.0 3.4000 4.2806 0.357Canola 1.215 3490.0 3.4900 4.2404 0.353Alfalfa seca 1.080 2400.0 2.4000 2.5920 0.216Kellogs 0.940 1000.0 1.0000 0.9400 0.078CottonseedDeLint 0.809 5010.0 5.0100 4.0531 0.338Semilla de algodón 0.650 4290.0 4.2900 2.7885 0.232Premix Lechero DSM 0.609 11760.0 11.7600 7.1618 0.597Cebada paja 0.450 700.0 0.7000 0.3150 0.026Energivac 0.315 9000.0 9.0000 2.8350 0.236SoybeanML44Solv 0.231 5130.0 5.1300 1.1871 0.099Melaza 0.190 2100.0 2.1000 0.3990 0.033AminoPlus 0.178 5430.0 5.4300 0.9665 0.081Harina de pescado 0.093 19500.0 19.5000 1.8135 0.151Cascarilla de soya 0.000 2200.0 2.2000 0.0000 0.000
Totals 26.912 71.733 5.978
Prueba en Rancho comercial en Querétaro, México, con el uso de una amilasa comercial
Trial Diet Ingredient DM $/Ton $/Kg (E*G) usd
Silo de Maíz 8 CaraN 7.880 635.0 0.6350 5.0038 0.417Silo de Alfalfa 31 2.060 1508.0 1.5080 3.1065 0.259Silo de alfalfa 27 2.060 1508.0 1.5080 3.1065 0.259Agua 0.001 0.0 0.0000 0.0000 0.000SoybeanML44Solv 0.231 5130.0 5.1300 1.1871 0.099Premix Lechero DSM 0.609 11760.0 11.7600 7.1618 0.597CottonseedDeLint 0.809 5010.0 5.0100 4.0531 0.338Alfalfa seca 1.080 2400.0 2.4000 2.5920 0.216Cebada paja 0.450 700.0 0.7000 0.3150 0.026Energivac 0.315 9000.0 9.0000 2.8350 0.236Sorgo rolado 1.748 3700.0 3.7000 6.4676 0.539Aguamiel 0.600 1050.0 1.0500 0.6300 0.053Pasta de soya 1.439 5130.0 5.1300 7.3821 0.615Maiz molido 1.000 3900.0 3.9000 3.9000 0.325Maiz rolado 1.050 4100.0 4.1000 4.3050 0.359Salvado trigo 1.250 3400.0 3.4000 4.2500 0.354Canola 1.215 3490.0 3.4900 4.2404 0.353Kellogs 0.940 1000.0 1.0000 0.9400 0.078Semilla de algodón 0.650 4290.0 4.2900 2.7885 0.232Melaza 0.190 2100.0 2.1000 0.3990 0.033AminoPlus 0.178 5430.0 5.4300 0.9665 0.081Harina de pescado 0.093 19500.0 19.5000 1.8135 0.151Cascarilla de soya 1.000 2200.0 2.2000 2.2000 0.183
Totals 26.848 72.059 6.005
Leche corregida por energía
3.103.09Proteina en leche, %
3.583.29Grasa en leche, %
46.2545.57Leche, kg/día
30.8429.63CMS, kg/día
ECM kg/d = [(0.327 × kg leche) + (12.95 × kg grasa) + (7.2 × kg proteina)]; (Orth, 1992).
ECM kg/d = [(0.327 × 45.57) + (12.95 × 1.4992) + (7.2 × 1.4081)]ECM kg/d = [(14.9014) + (19.4146) + (10.1383)]ECM kg/d = 44.4543
ECM kg/d = [(0.327 × 46.25) + (12.95 × 1.6557) + (7.2 × 1.4337)]ECM kg/d = [(15.1237) + (21.4413) + (10.3226)]ECM kg/d = 46.8876
6.486.81Almidón, kg/vaca/día
2123Almidón, %
30.8429.63CMS, kg/día
7.236.53Leche, kg / Almidón, kg
ConclusionesEl procesamiento del grano deber ser una practica indispensable para
mejorar la digestibilidad del almidón
El endospermo vítreo es un factor de detrimento de la calidad de granos al disminuir la digestibilidad del almidón
Contenidos bajos de prolamina-zeina favorecen la digestibilidad del almidón
La optima utilización del almidón es de suma importancia para mejorar la eficiencia de producción
El almidón debe ser fermentado en el rumen a AGV´s como la mayor fuente de energía para las vacas
La digestión intestinal de almidón resulta en una fuente directa de glucosa necesaria para la producción de lactosa
La utilización de herramientas y estrategias nutricionales que permitan maximizar la utilización del almidón, sin perjudicar la producción de leche
son una opción en estos tiempos