Carbohidratos en rumiantes (13/8)

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DIGESTIÓN DE LOS
CARBOHIDRATOS EN RUMIANTES
Curso de Nutrición 2013
Cecilia Cajarville
Degradación ruminal y digestión de
los hidratos de carbono en rumiantes
Introducción
Degradación comp. estructurales
acción mecánica
acción enzimática
Degradación comp. no estructurales
degradación ruminal
digestión intestinal
Carbohidratos
C, H, O
Monosacáridos: azúcares simples
triosas (C3H6O3), pentosas (C5 H10O5), hexosas (C6H12O6)
Oligosacáridos: cadenas cortas de monosacáridos.
Disacáridos: sacarosa (azúcar de caña: glucosa-fructosa),
lactosa (azúcar de la leche: glucosa-galactosa), maltosa
(forma el almidón: glucosa-glucosa)
Polisacáridos: muchas unidades de monosacáridos.
Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa
Heteropolisacáridos: hemicelulosa, pectinas
ALIMENTO
materia
seca
agua
materia
orgánica
proteínas
h. de carbono
cenizas
lípidos
compuestos
secundarios
lignina
taninos
terpenos
etc.
ALIMENTO
materia
seca
agua
materia
orgánica
proteínas
h. de carbono
cenizas
lípidos
compuestos
secundarios
lignina
taninos
terpenos
etc.
ALIMENTO
materia
seca
agua
materia
orgánica
proteínas
cenizas
lípidos
h. de carbono
rápidamente
fermentescibles
almacenamiento
compuestos
secundarios
estructurales
lignina
azúcares
solubles
taninos
terpenos
etc.
almidón
pectinas
celulosa
hemicelulosa
FIBRA
estructurales
celulosa: el más abundante de la naturaleza
enlace 1-4 (900-2000 mol de glucosa)
hemicelulosa: mezcla de compleja y heterogénea de polímeros de
monosacáridos lineales y ramificados (xilosa, arabinosa, glucosa,
galactosa, ac. urónico)
lignina: comp. fenólico, derivados fenilpropano (cumaril, coniferil,
sinapil), soporte estructural
Su digestión depende de lo que se degrade en el rumen
Pared celular de los forrajes
Celulosa
(20-40)
CONTENIDO
CELULAR
azúcares
proteínas
lípidos
lula
minerales
Pared primaria
dinámica, se alarga
celulosa desordenada
da forma
Pared secundaria
rigidez (lignina)
celulosa ordenada
hemicelulosa
Hemicelulosa
(10-40)
Lignina
(5-10)
Lámina media
pectinas
Degradación ruminal y digestión de
los hidratos de carbono en rumiantes
Introducción
Degradación comp. estructurales
acción mecánica
acción enzimática
Degradación comp. no estructurales
degradación ruminal
digestión intestinal
degradación de fibras
generador de proteína:
MICROBIOS
RUMEN
Medio Acuoso Aporte de alimentos semicontinuo Eliminación de residuos
75% del contenido digestivo
20% PV
80% agua; 80% de la MS: FND
150 l saliva
tº estable
Anaerobiosis
pH 6,5
2500 contracciones
Absorción y eructación
ORO (1600 aperturas de evac)
Incisivos:
morder y
arrancar
Saliva:
• 80 – 100 litros/día
acción mecánica
Molares:
masticación
Retículo
Orificio
Retículo-Omasal
(pasan partículas < 2 mm)
Omaso
Pastoreo: 4 – 10 hs/día
Rumia: 6 – 10 hs/día
Flujo: 120 – 200 litros/día
Ciego
Abomaso
Intestino delgado
Intestino grueso
Acción mecánica
10 - 12 comidas diarias/8 horas
Tiempo de masticación:
tamaño de partícula
facilidad de conminución
densidad
mayor en forrajes
aumenta con la fibra
Variaciones de actividades de ingestión y rumia en un borrego “tipo”
de 65 kg según el forraje (distribución ad libitum 2 veces al día)
MSI DMI DMR
(kd/d) (h/d) (h/d)
DMI
DMR períodos
(h/kg) (h/kg)
(nº)
gramínea
preflor.
5,8
8,7
3,3
5,1
paja
4,1
9,7
5,9
13,9
duración
(m)
Adaptado de Dulphy et Demarquilly, 1995
Variaciones de actividades de ingestión y rumia en un borrego “tipo”
de 65 kg según el forraje (distribución ad libitum 2 veces al día)
MSI DMI DMR
(kd/d) (h/d) (h/d)
DMI
DMR períodos
(h/kg) (h/kg)
(nº)
duración
(m)
gramínea
preflor.
5,8
8,7
3,3
5,1
17
31
paja
4,1
9,7
5,9
13,9
17
34
Adaptado de Dulphy et Demarquilly, 1995
Variaciones de actividades de ingestión y rumia en un borrego “tipo”
de 65 kg según el forraje (distribución ad libitum 2 veces al día)
MSI DMI DMR
(kd/d) (h/d) (h/d)
DMI
DMR períodos
(h/kg) (h/kg)
(nº)
duración
(m)
gramínea
preflor.
1,72
5,8
8,7
3,3
5,1
17
31
paja
0,70
4,1
9,7
5,9
13,9
17
34
Adaptado de Dulphy et Demarquilly, 1995
ALIMENTO LIGNIFICADO
tiempo de ingestión
tiempo de rumia
tiempo de retención
efecto de repleción
contenido ruminal
FIBRA DE BUENA CALIDAD
FORRAJE LIGNIFICADO
Resistencia a rumia
Tasa de pasaje lenta, repleción
Baja digestibilidad
BAJO CRECIMIENTO MICROBIANO
FORRAJE TIERNO
Facilidad de conminución
Tasa de pasaje rápida
Alta digestibiildad
ALTO CRECIMIENTO MICROBIANO
Tránsito de la digesta en un rumiante
Rumen: compartimento que retiene los alimentos
Tiempo de retención en rumen
Tasa de pasaje
Degradación ruminal y digestión de los
hidratos de carbono en rumiantes
Introducción
Degradación comp. estructurales
acción mecánica
acción enzimática
Degradación comp. no estructurales
degradación ruminal
digestión intestinal
acción enzimática
colonización y erosión (intensidad),
tiempo de latencia (3-10h)
bacterias
protozoos
hongos
los tallos y su degradación
tratamientos
200 spp, 1010/ml
vaca lechera: 10 kg MF de bacterias
Fibrobacter succinogenes
Butyrivibrio fibrisolvens
Ruminococcus albus
Ruminococcus flavefaciens
req: NH3, P, S, AGV ramificados
CELULOSA
celulasa
celobiasa
GLUCOSA
glucólisis
PIRUVATO
AGV
CELOBIOSA
¿Cómo sabemos qué cantidad de fibra tiene
un alimento?
ALIMENTO
materia
seca
agua
materia
orgánica
proteínas
cenizas
lípidos
h. de carbono
rápidamente
fermentescibles
almacenamiento
compuestos
secundarios
estructurales
lignina
azúcares
solubles
taninos
terpenos
etc.
almidón
pectinas
celulosa
hemicelulosa
FIBRA
Pared celular de los forrajes
Celulosa
(20-40)
CONTENIDO
CELULAR
azúcares
proteínas
lípidos
lula
minerales
Pared primaria
dinámica, se alarga
celulosa desordenada
da forma
Pared secundaria
rigidez (lignina)
celulosa ordenada
hemicelulosa
Hemicelulosa
(10-40)
Lignina
(5-10)
Lámina media
pectinas
Esquema de los detergentes de Van Soest
Contenido cel.
(proteínas, lípidos,
minerales, etc)
pectinas
ALIMENTO
detergente neutro
celulosa
Fibra Neutro Detergente hemicelulosa
(FND)
lignina
detergente ácido
Hemicelulosas
Celulosa
Fibra Acido Detergente celulosa
lignina
(FAD)
H2SO4
Lignina Acido Detergente
(LAD)
Pero la “fibra química” no dice todo...
fibra efectiva o fibra funcional
Fibra con capacidad real para estimular la rumia y la
salivación. Depende del tipo, forma y tamaño de la
fibra.
Valores de fibra efectiva de algunos alimentos (adaptado de Sniffen
et al, 1992)
ALIMENTO
gramíneas
leguminosas
silo de maíz
pulpa de citrus
afrechillo
semilla de algodón
FIBRA EFECTIVA
(como % de FND)
92
92
81
33
20
100
Degradación ruminal y digestión de los
hidratos de carbono en rumiantes
Introducción
Degradación comp. estructurales
acción mecánica
acción enzimática
Degradación comp. no estructurales
degradación ruminal
digestión intestinal
rápidamente
fermentescibles
azúcares
solubles
almacenamiento
estructurales
pectinas
azúcares solubles: fructosanas o fructanas (fructosa y
glucosa), arabanas y xilanas, sacarosa. Degradación 150%/h,
no aparecen en duodeno
pectinas: ac. galacturónico, en las capas intercelulares
Degradación en rumen rápida y casi total. No llegan a intestino
rápidamente
fermentescibles
almacenamiento
estructurales
almidón: homopolisacárido, amilosa y amilopectina
enlaces 1-4 y 1-6
gránulo
almidón
Los granos
pericarpio (<8 %)
endospermo (80-85%)
Almidones
embrión (germen)
(7-12%)
Los granos
pericarpio (<8 %)
endospermo (80-85%)
Almidones
GRÁNULOS
Los granos
pericarpio (<8 %)
endospermo (80-85%)
endospermo harinoso
endospermo córneo
GRÁNULOS
rápidamente
fermentescibles
almacenamiento
estructurales
almidón: homopolisacárido, amilosa y amilopectina
enlaces 1-4 y 1-6
gránulo
almidón
amilopectina
amilosa
20 - 30% del almidón de los granos
no soluble en agua
70 - 80% del almidón de los
granos
soluble en agua
ALMIDÓN
CELULOSA
α amilasa
celulasa
maltasa
MALTOSA
glucólisis
celobiasa
GLUCOSA
PIRUVATO
AGV
CELOBIOSA
CEBADA
TRIGO
AFRECHILLO
degradación RÁPIDA
endospermo harinoso
albúminas y globulinas
MAÍZ
SORGO
degradación LENTA
endospermo córneo
amilopectina
glutelinas y prolaminas
Sitio de digestión del almidón de cereales
59,8
sorgo
26,1
76,2
maíz
cebada
16,2
80,7
trigo
13,7
88,3
avena
9,9
92,7
0
20
5,6
40
60
Digestión (% de lo consumido)
rumen
80
100
post-rumen
Adaptado de Huntington, 1997
Efecto del tratamiento realizado sobre el grano
entero
quebrado
molido
húmedo
extrusado
DEGRADABILIDAD
RUMINAL
Sitio de digestión de sorgos cosechados secos y tratados de
diferentes formas (medias de 5 chacras)
95
90
85
84.3
85.5
89.1
remojado
germinado
germinado ensilado
86.4
88.4
87.7
85
80
75
70
65
60
55
50
seco
DR
reconst ensilado
entero
reconst ensilado
molido
reconst urea
DI
Aguerre et al, 2012
ALMIDONES
AGV
GLUCOSA
Digestión del almidón en intestino delgado
amilasa pancreática
maltasa
isomaltasa
transcelular
amilasa intestinal
paracelular
glucosa
SGLT1
Bibliografía recomendada
• Nutrición Animal. McDonald et al. (2006)
• El rumiante. Fisiología digestiva y nutrición. Church (ed) (1993).
(ver Cap. 14, Fahey y Berger)
• Alimentación de bovinos ovinos y caprinos. INRA (1990)
web: www.fvet.edu.uy
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