Nutrición de aminoácidos para lechones: Una visión de la industria
Publicado: 2 de mayo de 2016
Por: Eduardo Nogueira, Marianne Kutschenko, Luciano Sá, Edgar Ishikawa, Luciana Lima. Ajinomoto do Brasil Ind. e Com. de Alimentos Ltda
1. Introducción
El tema relativo a la nutrición de aminoácidos para lechones es muy amplio porque incluye desde el conocimiento de la fisiología y el metabolismo de los lechones, pasando por la influencia del medio ambiente, particularmente durante el destete, la evaluación de la composición nutricional de las materias primas, las determinaciones de las exigencias nutricionales de los aminoácidos esenciales, el manejo de la alimentación y, en última instancia, la formulación de alimentos que permitan que los lechones tengan un desempeño zootécnico adecuado de acuerdo a factores productivos, como genética, sanidad y mano de obra, y objetivos de producción.
Una visión adecuada de la industria sobre este tema debe evaluar el uso de la tecnología disponible para lograr mayor precisión en la nutrición y, al mismo tiempo, reducir costos de formulación. La evaluación de la tecnología aplicada a la nutrición de aminoácidos para lechones debe considerar los beneficios globales de su aplicación, como el costo-beneficio de formular alimentos con ingredientes de calidad y correctamente balanceados en lugar de formular alimentos de costo mínimo o desbalanceados, sin considerar los efectos sobre el rendimiento animal y el medio ambiente.
El objetivo de este trabajo es mostrar que alimentos formulados tomando como base la proteína ideal, utilizando todos los aminoácidos industriales disponibles comercialmente (lisina, treonina, metionina, triptófano y valina), y suplementados con aminoácidos funcionales (glutamina), son mejores y más baratos que aquellos formulados sobre proteína bruta, sin el uso de esos aminoácidos.
Aminoácidos: esenciales para cerdos
Los aminoácidos, unidades básicas que forman las proteí- nas corporales, se encuentran en todas las materias primas que contengan proteína. Entretanto, la diferencia de los vegetales, los animales no pueden sintetizar todos los aminoácidos para satisfacer sus exigencias (aminoácidos esenciales), debiendo ser necesariamente suministrados a través del alimento, ya sea por las materias primas convencionales, como el maíz y la harina de soja o por los aminoácidos industriales, una vez que se vuelven limitantes para el rendimiento animal.
Existen cerca de 20 aminoácidos importantes para la nutrición animal, entre ellos 10 son considerados esenciales para los cerdos: lisina (Lys), treonina (Thr), metionina (Met), triptófano (Trp), valina (Val), isoleucina (Ile), leucina (Leu), histidina (His), fenilalanina (Phe) y tirosina (Tyr) y, otros como la glutamina y la arginina que fueron tradicionalmente considerados como no esenciales, actualmente se consideran como condicionalmente esenciales para lechones, porque la producción endógena no es capaz de atender sus necesidades nutricionales para aquella fase especifica, especialmente como ocurre en el período del destete o de mayor desafio sanitario. Es posible que para los aminoácidos condicionalmente esenciales no sea posible establecer una exigencia nutricional fija, porque dichas exigencias varían de acuerdo con la intensidad de los factores que influyen sobre su demanda.
Cuando se clasifica un aminoácido como esencial, esto significa que el organismo no es capaz de sintetizarlo en cantidad suficiente para mantener el balance de nitrógeno necesario para una tasa de crecimiento ideal. Además, ese aminoácido necesariamente deberá ser suplido a través del alimento. Pero esa habilidad está sujeta a algunas condiciones, lo que significa que el mismo aminoácido puede ser esencial y no esencial para un mismo animal, dependiendo de su condición. Por ejemplo, la arginina es considerada un aminoácido esencial para casi todos los mamíferos recién nacidos, pero no es esencial para adultos (las excepciones son los mamíferos estrictamente carnívoros, como gatos y hurones). Lo opuesto es verdadero y la habilidad de mantener la salud, por ejemplo, significa que algunos aminoácidos son no esenciales en un cuerpo saludable y se vuelven esenciales en ciertas condiciones fisiológicas o patológicas. Por consiguiente, esos aminoácidos son considerados condicionalmente esenciales (Watford, 2011).
Al entender entonces que los aminoácidos esenciales y los condicionalmente esenciales deben suministrarse a través de la alimentación, los alimentos deben satisfacer las exigencias nutricionales individuales ya establecidas, así como contener aquellos condicionalmente esenciales en cantidades compatibles con las exigidas por el lechón.
Un poco de historia sobre la nutrición de aminoácidos
Las formulaciones de alimentos para lechones utilizando exclusivamente el nivel mínimo de proteína bruta se implementaron durante muchos años, cuando no se conocía o era escasa la información sobre las exigencias nutricionales de aminoácidos. Los niveles de proteína bruta normalmente eran excesivamente elevados para asegurar el aporte de aminoácidos en la cantidad preestablecida de nitrógeno del alimento.
En realidad, el concepto de proteína bruta es bastante simple, porque no es nada más que el resultado de la cantidad de nitrógeno total (N) presente en la muestra, que incluye además de los aminoácidos todos los otros compuestos nitrogenados del alimento, multiplicado por un coeficiente genérico de 6,25%.
Formulaciones de alimentos basadas en el concepto de proteína bruta, resultan en dietas con contenido de aminoá- cidos por encima de las exigencias de los animales. La ingestión excesiva de proteína es económicamente honerosa, eleva la excreción de nitrógeno y contribuye al aumento de la contaminación ambiental, especialmente en regiones con gran aglomeración de productores (Sá y Nogueira, 2009). Los alimentos para lechones pasaron a ser posteriormente formulados tomando como base los aminoácidos totales, exclusivamente en lisina y metionina, manteniendo un valor mínimo proteico para satisfacer las exigencias de los demás aminoácidos de los que se desconocían las exigencias o no podrían ser suplementados en el alimento en forma de aminoácidos industriales. El uso de aminoácidos totales fue una importante evolución cuando se la compara con la formulación solamente por proteína bruta, con el propósito de atender las exigencias de aminoácidos específicos, pero a semejanza de la proteína bruta, tiene como base la composición química obtenida por análisis de laboratorio que solamente describe el valor potencial de las materias primas, porque no informa sobre la digestibilidad y el aprovechamiento de estos aminoácidos que pueden ser significativamente menores y variables entre alimentos.
La introducción del concepto de digestibilidad de aminoácidos para la determinación de la composición de los alimentos y de las exigencias nutricionales para animales, significó un importante avance porque pasó a reconocer que los aminoácidos contenidos en la proteína solamente pueden ser absorbidos en el intestino delgado o utilizados a lo largo del tracto gastrointestinal, después la digestión o escisión de la cadena proteica o enlaces peptídicos entre los aminoácidos. Esto permitió valorar correctamente las materias primas en lo concerniente al aprovechamiento de los aminoácidos.
La formulación de alimentos a partir de la digestibilidad verdadera de aminoácidos de las materias primas, es la mejor forma de formular un alimento para lechones y se la utiliza en gran escala en los cinco continentes.
Nutrición de Precisión
En nutrición de aminoácidos para lechones, el concepto de nutrición de precisión significa la adecuación (reducción) del nivel de proteína bruta de los alimentos para atender las exigencias de los aminoácidos esenciales con exactitud y reducir los costos de formulación utilizando toda la tecnología disponible. Los aminoácidos industriales L-lisina, L-treonina, L-triptófano y L-valina son las herramientas que hacen posible la aplicación de esta técnica, pues cuando son suplementados, posibilitan balancear los alimentos con menor inclusión de ingredientes proteicos conllevando la reducción del nivel de proteína (Sá y Nogueira, 2009).
La importancia de la lisina para una nutrición de aminoácidos adecuada
Los estudios con aminoácidos tienen a la lisina como referencia nutricional porque se trata de un aminoácido estrictamente esencial, no sintetizado por los cerdos, y también porque es el primer aminoácido limitante para la síntesis de proteína muscular, o sea, la síntesis queda limitada si no hay lisina disponible para el metabolismo. Al no existir síntesis endógena de lisina, este aminoácido debe ser obligatoriamente suministrado a través del alimento.
La lisina también es referencia porque los análisis para la determinación de laboratorio de sus niveles en las materias primas, alimentos y tejidos corporales son exactos; ya que se conocen sus exigencias nutricionales para todas las fases de producción porcina. Por ello , es relativamente fácil su determinación en el laboratorio mediante HPLC (Cromatografía Líquida de Alta Resolución), que es una metodología precisa y adecuada. Finalmente la lisina es el aminoácido de referencia , porque es económicamente viable su suplementación dietética con L-lisina industrial.
Las exigencias de lisina, debido a su importancia nutricional para los cerdos, deben establecerse en digestibilidad verdadera y actualizarse a partir de publicaciones científicas, normalmente compiladas en boletines o tablas de composición de alimentos y exigencias nutricionales de universidades, centros de investigación y empresas relacionadas al sector, como las de genética y de nutrición, y además, a partir de informaciones propias obtenidas en condiciones experimentales o prácticas en las empresas productoras de cerdos.
Las “Tablas brasileñas de composición de alimentos y exigencias Nutricionales de Aves y Cerdos” (Rostagno et al., 2011) son una excelente referencia para la formulación de alimentos para lechones porque consideran las exigencias en base a aminoácidos digestibles verdaderos; utilizan datos de experimentos de dosis-respuesta de diferentes universidades e instituciones de investigación, asociadas a observaciones sobre el comportamiento de lotes comerciales en varias regiones de Brasil. Todas las recomendaciones son para lotes con alto potencial genético y se las ha actualizado regularmente (2000, 2005 y 2011) con el objetivo de facilitar la formulación de alimentos para poblaciones con alta capacidad genética, que presentan diferentes rendimientos. En las tablas se citan recomendaciones nutricionales con índices productivos regulares, medios y superiores, incluyendo ganancia de peso y consumo esperado de alimentos (Tabla 1).
Tabla 1. Niveles de energía metabolizable (EM), proteína bruta (PB) y lisina digestible para crecimiento de 3,5 a 30 kg o de 14 a 70 días
Los niveles establecidos de proteína deben ser vistos apenas como indicaciones prácticas. Estos son valores mínimos para alimentos a base de maíz y harina de soja, cuando están disponibles los aminoácidos industriales lisina, metionina y treonina. Con la finalidad de reducir el impacto del exceso de nutrientes en los alimentos de cerdos sobre el medio ambiente, se han obtenido excelentes resultados en pruebas experimentales y lotes comerciales con alimentos que contienen niveles más bajos de proteína, manteniendo los niveles recomendados de aminoácidos esenciales, ya que estos sí son realmente importantes (Rostagno et al., 2011).
Los niveles de aminoácidos deben ser cercanos a los niveles recomendados. Es necesario evitar excesos. De la misma forma, es necesario evitar el exceso de proteína. En general, los niveles proteicos recomendados normalmente satisfacen las exigencias de arginina, valina, isoleucina, leucina, histidina y fenilalanina + tirosina (Rostagno et al., 2011).
Hay que destacar que los niveles de lisina presentados en las tablas son valores medios obtenidos de animales criados en condiciones adecuadas, y que las exigencias nutricionales pueden variar con la genética, el sexo, el estadio de desarrollo, el consumo de alimento, la temperatura ambiente, entre otros factores. Es necesario adecuar las formulaciones según la variación e intensidad de dichos factores (Nogueira, 2005).
Los valores publicados de exigencias de lisina para lechones son muy útiles para la industria porque representan una forma precisa de conocer las exigencias gracias al rigor científico de las publicaciones y, al mismo tiempo, son prácticos, porque aparecen como porcentaje del alimento que normalmente es la base de cálculo de las cantidades de nutrientes de las materias primas y de las exigencias de lisina en los sistemas de formulación. Como los valores normalmente se presentan en porcentaje del alimento (%) o en miligramos o gramos de lisina por día (mg/día), se supone que el consumo de alimento y la ganancia de peso sean adecuados al patrón de aquella especie animal.
Una buena forma de determinar las exigencias de lisina, es mediante la previsión de la ganancia de peso corporal para un determinado período. De acuerdo con Tokach et al. (2011) que revisaron cerca de 80 artículos de 2000 a 2010 sobre exigencia de lisina y proteína ideal para lechones, la exigencia de lisina digestible de lechones en fase de transición es de 19 gramos por kilogramo de ganancia de peso corporal, la que aumenta a lo largo del tiempo pasando a 20 gramos por kilogramo de ganancia en animales en terminación.
¿Cómo se formulan los alimentos de lechones actualmente? Proteína Ideal
La proteína ideal se define como el balance exacto de aminoácidos esenciales y el suministro adecuado de aminoácidos no esenciales, capaz de proveer, sin deficiencias o excesos, las necesidades absolutas de todos los aminoácidos necesarios para mantenimiento y crecimiento corporal. La proteína ideal se basa en la relación de los aminoácidos esenciales (digestibles) con la lisina digestible. Una vez que la exigencia de lisina ha sido establecida, es posible calcular fácilmente las exigencias de otros aminoácidos (Sá y Nogueira, 2009).
Tokach et al. (2011), que revisaron la literatura de 2000 a 2010 sobre exigencias de aminoácidos para cerdos, sugieren que la mejor forma de expresar las exigencias de los demás aminoácidos esenciales en formulaciones prácticas para cerdos, es en relación a la lisina digestible utilizando el concepto de proteína ideal.
Los valores de proteína ideal presentados por Rostagno et al. (2011), comparados con los revisados por Tokach et al. (2011), representan valores medios (Tabla 2).
Tabla 2. Relación ideal entre los aminoácidos esenciales y la lisina digestible verdadera (proteína ideal)
Aminoácidos industriales
La expresión aminoácido sintético, a pesar de que es comúnmente usada para referirse a los aminoácidos producidos de forma industrial para suplementación en los alimentos animales (aminoácido feed grade), no es correcta porque se refiere al proceso de síntesis química que normalmente es el proceso de obtención de la metionina, una de las tres diferentes vías de producción de aminoácidos, además de la fermentación y de la extracción por hidrólisis proteica.
Por consiguiente, lo correcto sería referirse a esos aminoácidos como industriales porque la mayor parte de ellos se obtiene a través de la fermentación de materias primas agrícolas como la melaza, el azúcar, la glucosa o el almidón de maíz o tapioca, fuentes de carbohidratos para la fermentación microbiana, que se purifican y comercializan como una sustancia pura, químicamente definida. A través de las vías de fermentación y de extracción se producen los aminoácidos en forma de L-isómero, mientras que a través de la síntesis química se producen los D,L-isómeros y sus análogos (Sindirações, 2006). Como la síntesis proteica exige aminoácidos en forma de L-isómeros, las formas D-isómero y análogas necesitan ser convertidas por el organismo.
La expresión aminoácido cristalino tampoco es una expresión adecuada para referirse a esos aminoácidos porque la lisina y el metil hidroxi-análogo pueden producirse y comercializarse en forma líquida.
Los aminoácidos industriales son materias primas que permiten al nutricionista balancear los alimentos de forma adecuada para cada especie animal y meta productiva. Entre los beneficios de los aminoácidos industriales se destacan la adecuación de los niveles nutricionales de lisina, treonina, metionina, triptófano, valina y glutamina/ácido glutámico (AminoGut), aminoácidos comercialmente disponibles para las necesidades de los animales, a la diversificación de las materias primas que constituyen los alimentos, siempre asegurando niveles ideales de estos aminoácidos, así como la reducción del nivel proteico del alimento para satisfacer las necesidades técnicas, económicas y ambientales de la producción.
La utilización de aminoácidos industriales permite que se suministre una alimentación adecuada incluso en períodos críticos, como el destete de lechones o de alta temperatura ambiental, cuando el consumo de alimento generalmente se reduce. En el período de destete, merma la ingesta de los lechones debido a los cambios nutricionales y ambientales de este período, así como a la relativa inmadurez fisiológica para digerir adecuadamente las proteínas. Del mismo modo ocurre en períodos de calor, principalmente en animales con mayores pesos corporales, que merman el consumo de alimento para reducir el incremento calórico. En el período de calor, por ejemplo, la merma del consumo de alimento ocurre para reducir el exceso de calor generado por la digestión, principalmente de la proteína del alimento, lo que aumenta el calor corporal. La utilización de aminoácidos industriales que son aminoácidos libres, prontamente absorbibles, sin necesidad de digestión, tanto en el período de destete como en épocas calurosas, permite reducir los niveles de proteína bruta del alimento y adecua el consumo de aminoácidos esenciales, mejorando el desempeño animal (Nogueira et al., 2008).
Los aminoácidos industriales son también importantes en lo que atañe a la seguridad alimentaria ya que aseguran la ausencia de contaminantes o agentes patogénicos y son perfectamente rastreables, a partir de que se conozca su origen y responsabilidad técnica del fabricante y/o importador.
En los últimos 50 años, la industria colocó a disposición varios aminoácidos para la alimentación animal, entre ellos DL-metionina y su análogo (HMTBA), L-lisina, L-treonina, L-triptofano (Sindirações, 2006) y, más recientemente, L-glutamina y L-valina.
¿Qué es precio de oportunidad OPP (opportunity price) o “shadow price” de un aminoácido?
Los aminoácidos industriales se utilizan en los alimentos cuando cuestan menos que los aminoácidos obtenidos a partir de la proteína bruta de las demás materias primas. Los programas de formulación buscan reducir el costo del alimento y normalmente utilizan aminoácidos industriales para balancear las formulas de menor costo.
El precio de oportunidad de un aminoácido representa el valor de este aminoácido para la formulación, o sea, hasta cuanto podría costar el aminoácido industrial para viabilizar económicamente su uso en el alimento, sin aumentar el costo cuando se compara con el alimento sin este aminoácido.
El precio de oportunidad de los aminoácidos industriales en alimentos de lechones es muy favorable para su uso, pues sus precios de comercialización son muy inferiores a los precios con que el programa de formulación los coloca en las fórmulas.
La cantidad de proteína bruta en el alimento es una consecuencia
Los alimentos se formulan normalmente en programas de formulación de costo mínimo (least cost formulation), que utilizan programación lineal para balancear los alimentos a partir de las materias primas en stock, considerando la cantidad de cada uno de los nutrientes registrados en la matriz nutricional, sus precios, disponibilidades y restricciones de uso, buscando atender a las exigencias de los aminoácidos esenciales con el menor costo posible.
Los alimentos balanceados deben atender las exigencias de lisina y a un perfil de proteína ideal adecuado para cada especie y fase de crianza. Las exigencias individuales de cada uno de los aminoácidos esenciales deben relacionarse a las exigencias de lisina digestible (proteína ideal) y el alimento debe ajustarse para atender los mínimos exigidos para cada uno de los primeros aminoácidos limitantes, o sea, treonina, metionina, triptófano, valina, isoleucina, leucina, histidina, fenilalanina y tirosina, reduciéndose los excesos de aminoácidos esenciales y no esenciales a partir de la reducción de la proteína bruta. Así, el nivel de proteína bruta debe ser una consecuencia de la mejor combinación de materias primas y no el origen del cálculo del alimento.
A partir del conocimiento de la digestibilidad de los aminoá- cidos, de la determinación de las exigencias nutricionales en aminoácidos digestibles y proteína ideal, se hace posible formular alimentos con niveles más bajos de proteína bruta, suplementados con aminoácidos industriales que mejoran el rendimiento ya que satisfacen las exigencias nutricionales sin excesos de proteína. Particularmente con cerdos, se han obtenido excelentes resultados prácticos en experimentos y lotes comerciales con alimentos que contienen niveles del 4 al 5% de proteína bruta menor , manteniéndose el perfil de proteína ideal mediante la utilización de aminoácidos industriales (Nogueira, 2005).
Alimentos con altos niveles de proteína bruta durante el período de transición, por ejemplo, son inadecuados para lechones, pues favorecen la ocurrencia de alteraciones intestinales, principalmente durante el destete. La transición de la leche de la cerda a la alimentación con ingredientes vegetales solamente y la inmadurez del sistema digestivo que produce menos acido clorhídrico y enzimas para la digestión de proteínas, reducen la digestión proteica en lechones. El aumento de proteína no digerida eleva el pH intestinal y ofrece el substrato ideal para la proliferación de microorganismos patógenos en el intestino, además de alterar el balance hidro-electrolítico intestinal, llevando a la diarrea y perjudicando el estado sanitario del lote (Nogueira, 2005).
La reducción de proteína bruta conlleva además beneficios ambientales, gracias a la reducción de las pérdidas de nutrientes no digeridos por las heces. Se ha demostrado que por cada punto porcentual de reducción de proteína bruta en el alimento, se produce una reducción del 10% en la excreción fecal de nitrógeno (Caputi et al., 2011).
Uso de toda la tecnología disponible para lograr mayor precisión en la nutrición de aminoácidos del lechón
En la práctica, los alimentos deben ser formulados sin “exigencia de proteína bruta” y se deben usar las exigencias de todos los aminoácidos esenciales con relación a la lisina (proteína ideal) para que los alimentos sean ajustados para los aminoácidos más limitantes.
El uso de los aminoácidos industriales lisina, treonina, metionina y triptófano, que son normalmente los cuatro primeros aminoácidos limitantes, es común en los alimentos de lechones porque sirven para balancear nutricionalmente los aminoácidos y reducir los costos de los alimentos.
Triptófano
El triptófano es normalmente el cuarto aminoácido limitante para lechones en los alimentos comúnmente utilizadas en Brasil. Así como la lisina, la treonina y la metionina, el triptófano es importante para la deposición proteica, dado que, alimentos deficientes en triptófano reducen la eficiencia de utilización de los primeros aminoácidos limitantes para deposición muscular.
La recomendación nutricional de triptófano para lechones, expresada como relación triptófano/lisina, de acuerdo con la proteína ideal, es del 18% (cerdo en fase inicial), según Rostagno et al. (2011).
De acuerdo con Nogueira et al. (2008), la utilización de L-triptófano en los alimentos pre-iniciales de lechones es común, no solamente debido a los beneficios observados con la reducción de los costos de formulaciones, sino principalmente por la reducción de los niveles de proteína bruta de esos alimentos. También incide la menor inclusión de materias primas proteicas, como plasma y harina de pescado que son caras y de materias primas vegetales, como la harina de soja, que se reflejan en menores índices de diarrea, mortalidad y morbilidad de lechones (Tabla 3).
Además de su función como nutriente en la formación de las proteínas corporales, el triptófano es precursor de varios metabolitos importantes, tales como serotonina, ácido nicotínico y melatonina. La serotonina es el metabolito más conocido, y se lo describe en diferentes trabajos como fundamental para la regulación del apetito. Entretanto, más recientemente, Zhang et al. (2006) demostraron que el triptófano estimula la concentración en el plasma y la expresión en el duodeno y estómago de la grelina. De acuerdo con estos autores, el estímulo para el aumento del consumo en lechones ocurre debido al mayor nivel circulante de esa hormona.
Tabla 3. Impacto de la utilización de L-triptofano sobre la formulación de un alimento pre-inicial 1 (7 a 15 kg) de lechones de acuerdo con Rostagno et al.
La recomendación nutricional de relación triptófano/lisina del 18% para cerdos en crecimiento puede aumentarse al 22% si el L-triptófano se está incluyendo en los alimentos. Esta es una herramienta para incrementar el consumo de alimento, por ejemplo, en lechones en fase de maternidad y en el período de transición. En ese caso, además de atender la síntesis proteica corporal, el triptófano será utilizado para la producción de serotonina y grelina.
El triptófano también es un importante intermediario del sistema inmunológico y su utilización por el organismo aumenta en procesos inflamatorios. Se pueden considerar dos hipótesis, la primera es que el aumento del catabolismo del triptófano sea inducido por las citocinas, en especial el interferón, y la segunda hipótesis es que el hígado consuma triptófano para gluconeogénesis y síntesis de proteínas de fase aguda.
La mayor disponibilidad y mejores precios del triptófano industrial representan una oportunidad de evaluar los efectos del aumento de las relaciones del triptófano, sin aumentar la proteína bruta o el costo excesivo de la formulación (Tabla 4).
Tabla 4. Aumento de la relación triptófano / Lisina digestible utilizando L-triptófano en un alimento pre-inicial 2 (33 a 42 días o 9,3 a 15 kg) de lechones de acuerdo con Rostagno et al. (2011)
Valina
La valina es normalmente el quinto aminoácido limitante para lechones en los alimentos comunes utilizadas en Brasil, y su deficiencia reduce la utilización de los primeros aminoácidos limitantes para deposición muscular.
Los alimentos suplementados con lisina, treonina, metionina y triptófano industriales que son los cuatro primeros aminoácidos limitantes, tendrá el nivel de proteína bruta ajustado según la exigencia de valina, próximo aminoácido limitante, que debe ser suplido a través de la proteína intacta del alimento o por la valina industrial. La reciente disponibilidad de valina industrial en Brasil permite atender la exigencia de valina, reducir la proteína bruta y los costos del alimento (Tabla 5).
Tabla 5. Impacto del uso de aminoácidos industriales L-triptófano y L-valina sobre una formulación de alimento pre-inicial 2 (33 a 42 días o 9,3 a 15 kg) de lechones, de acuerdo con Rostagno et al. (2011)
Si el alimento es deficiente en valina, la adecuación del nivel nutricional a las exigencias de valina será más barata con el uso de valina industrial que si se aumenta la proteína bruta del alimento. Esto último llevaría a un incremento excesivo del 1,15% de PB para atender las exigencias de valina (Tabla 6).
Tabla 6. Impacto del uso de aminoácidos industriales L-valina sobre una formulación de alimento pre-inicial 2 (33 a 42 días o 9,3 a 15 kg) de lechones, de acuerdo con Rostagno et al. (2011)
Los alimentos con L-valina tienen a la isoleucina como próximo aminoácido limitante, y por no haber disponibilidad comercial de este aminoácido, su exigencia tiene que ser atendida por la proteína bruta del alimento. Como la literatura presenta valores de relación isoleucina/lisina del 48 al 57%, en una formulación práctica que sea nutricional y económicamente viable, reducir más la proteína bruta y aumentar la inclusión de aminoácidos industriales, incluyendo la valina, llevaría a una relación de alrededor del 50%. Sin embargo, esta estrategia puede no ser adecuada en alimentos que contengan eritrocitos ( celulas rojas de la sangre ) como ingrediente porque la disponibilidad de isoleucina es significativamente menor que su digestibilidad, pudiendo incurrir en deficiencias en la formulación.
Nuevos descubrimientos en nutrición de aminoá- cidos para lechones - Aminoácidos Funcionales
Tradicionalmente se creía que la leche de la cerda suplía la cantidad adecuada de aminoácidos para los lechones recién nacidos. Resultados recientes, no obstante, indican, considerando la extensa utilización arterial de la glutamina por los enterocitos y otras células que la leche de cerda no provee la cantidad adecuada de ese aminoácido para la síntesis proteica necesaria para los tejidos no intestinales de lechones, pues las tasas de síntesis de novo son mucho más altas en el lechón lactante (por lo menos 0,88 g/kg de peso vivo al día). Además, la leche de la cerda satisface como máximo el 23%, el 66%, el 23% y el 42% de las exigencias de glicina, alanina, aspartato + asparagina y glutamato + glutamina, respectivamente. Del mismo modo, un alimento característico a base de maíz y harina de soja no puede suplir suficientes cantidades de arginina, prolina, aspartato, glutamato, glutamina o glicina para el agregado de proteína corporal exigida por el cerdo en crecimiento en la fase post destete (Wu, 2010).
Se consideraba que después de la digestión, los aminoácidos de la dieta eran absorbidos por los enterocitos y que entraban a la vena porta intactos. Sin embargo, este concepto ha sido desafiado recientemente por descubrimientos hechos con lechones, en que ambos aminoácidos esenciales y no esenciales provenientes de una dieta enteral, son degradados por el intestino delgado en el primer pasaje, y menos del 20% de los aminoácidos extraídos se utilizan para la síntesis proteica de la mucosa intestinal (Stoll y Burrin, 2006).
De acuerdo con Wu (2010), el metabolismo intestinal de los aminoácidos tiene profundo impacto en la nutrición y la salud:
- la mayor parte del catabolismo de glutamina, glutamato y aspartato proviene del ATP para mantener la integridad y las funciones intestinales;
- elevados niveles de glutamina, glutamato y aspartato en plasma sanguíneo tienen efectos neurotóxicos y su catabolismo por el intestino delgado es esencial para la supervivencia del organismo;
- las transformaciones de los aminoácidos por el intestino desempeñan un papel importante en la regulación de la síntesis endógena de los aminoácidos no esenciales (como citrulina, arginina, prolina y alanina) modulando la disponibilidad de aminoácidos para los tejidos extra intestinales;
- las relaciones de la mayoría de los aminoácidos en las dietas relativas a la lisina difieren substancialmente de las que entran a la vena porta del lumen del intestino delgado o aparecen en el plasma y en las proteínas corporales. Las discrepancias entre los patrones de aminoácidos entre la proteína de la dieta y la proteína corporal son particularmente mayores para arginina, histidina, metionina, prolina, glutamina, glicina y serina.
Algunos aminoácidos son indispensables y esenciales para la protección y defensa del intestino: treonina para mucina, cisteína para glutatión, triptófano e histidina para 5-HT e histamina, metionina para poliaminas, arginina para óxido nítrico, etc., y específicamente, el metabolismo de la glutamina, la arginina y la citrulina está particularmente aumentado en los enterocitos en la fase post destete, comparada a la fase pre-destete. Por lo tanto, la suplementación oral de glutamina o ácido glutámico previenen la atrofia de las vellosidades intestinales (Ewtushick et al. 2000; Wu et al. 1996; citados por Lallès et. al., 2004).
Glutamina
La glutamina es uno de los aminoácidos más versátiles en el metabolismo celular y en la fisiología. A pesar de que esté presente abundantemente en las proteínas de los tejidos vivos vegetales y animales en forma unida, la suplementación de glutamina libre (L-Glutamina) previene la atrofia intestinal, mejora la función inmune y el rendimiento de lechones recién destetados (Wu, 2008).
A pesar de que se trata de un aminoácido neutro y sintetizado endógenamente a partir del amoníaco y del glutamato, primariamente en el músculo esquelético, la síntesis endógena de glutamina puede no ser suficiente para suplir las exigencias de animales en condiciones de estrés, como lo es el destete. En ese caso la glutamina es considerada condicionalmente esencial (Wu et al. 1996). Este descubrimiento ha sido más extensivamente estudiado en condiciones clínicas humanas, en que la glutamina ha pasado a ser considerada un aminoácido condicionalmente esencial, lo que significa que cuando el organismo no es capaz de producirla en cantidad suficiente para suplir su requerimiento, es necesario suplementarla a través de la dieta. Durante períodos de traumas graves o de infección, los denominados estados supercatabólicos, aumentan las exigencias de glutamina por parte de tejidos, como las células del sistema inmune, así como riñones e hígado (Watford et al., 2011).
Considerando que se trata del aminoácido más abundante encontrado en el plasma sanguíneo, la glutamina es el mayor transportador de nitrógeno desde sitios de síntesis de glutamina (músculo esquelético, hígado y pulmones) hacia sitios de utilización (riñones, intestinos, neuronas, células del sistema inmune e hígado). Actúa como precursora clave para la formación de nucleótidos y, en muchas circunstancias fisiológicas, la glutamina y el glutamato están sensiblemente relacionados con la función de exigencia de la célula, además, no se pueden sustituir por otros inputs metabólicos (en caso de que los existentes fallen). Por lo tanto, el metabolismo de la glutamina y del glutamato deben ser considerados tan importantes como el metabolismo de la glucosa (Newlsrohme, 2002).
Figura 1. Metabolismo de la glutamina en estados catabólicos (Watford et al., 2011)
La glutamina es el más importante substrato energético para células en división rápida, como las del sistema inmune, enterocitos y linfocitos, y para otros tipos de células, como los macrófagos y células renales. Además, regula la proliferación de linfocitos-T, suministra ATP para el turnover de la proteína intracelular y la síntesis proteica y también es el mayor combustible celular para la producción de citocinas, activación de macrófagos, inhibición de la apoptosis y transporte de nutrientes a través de la membrana plasmática, crecimiento y migración celular, así como mantenimiento de la integridad celular (Li et al., 2007).
A pesar de que no sea considerado un aminoácido condicionalmente esencial, el glutamato desempeña muchas funciones por medio de la glutamina en el metabolismo, como la producción de ATP y la síntesis de arginina y glutatión en el epitelio celular del intestino delgado. Por otra parte, ya se ha reconocido que el glutamato inhibe la degradación de la glutamina por la glutaminasa mitocondrial fosfato-dependiente en los tejidos extra-hepáticos y celulares (Curthoys y Watford, 1995; citado por Wu, 2008). En los primeros años de este milenio, varias investigaciones demostraron que la suplementación de glutamina y de ácido glutámico a los alimentos de lechones puede mejor las condiciones intestinales y también los parámetros de rendimiento de esos animales (Kutschenko et al., 2008).
La asociación de L-glutamina y L-ácido glutámico (AminoGut) mejora el rendimiento y la morfofisiología gastrointestinal de lechones destetados a los 21 días de edad, cuando son suplementados con un 1% en el alimento (Teixeira et al. 2011). En ese trabajo de dosis-respuesta, el menor índice de diarrea fue observado con la inclusión del 1,0% de AminoGut, y los mejores resultados de altura de vellosidades intestinales y relación vellosidad:cripta se obtuvieron con la inclusión del 0,82% de AminoGut.
Cabrera et al. 2011, concluyeron que lechones destetados alimentados con dietas suplementadas con AminoGut tuvieron mayores profundidades de criptas que los del tratamiento control.
La glutamina y el ácido glutámico tienen efectos positivos sobre el rendimiento de lechones recién destetados. Teixeira et al. (2011b) estudiando lechones de 21 a 28 días de edad, concluyeron que los animales que habían consumido la dieta conteniendo un 1,0% de AminoGut tuvieron mayor (P<0,05) ganancia de peso diaria (GPD) y consumo medio diario de alimento (CMD) cuando se compararon con la dieta control. Se observó que en el período de 21 a 42 días de edad, animales alimentados con dietas conteniendo 0,5 y 1,0% de AminoGut presentaron mejor CA en comparación con la dieta control. Por otra parte, en el período de 21 a 28 días de edad, los animales que consumieron la dieta conteniendo 1,0% de AminoGut padecieron menos (P<0,05) diarrea.
De la misma manera, Lima et al. (datos no publicados) al estudiar alimentos de alto valor nutricional para lechones, concluyeron que la suplementación de glutamina mejora el desempeño de lechones destetados en período de transición, cuando fueron comparados al rendimiento de los animales del grupo control.
Abreu et al. (2007) observaron que la inclusión de glutamina en un alimento con soja micronizada, leche descremada y lactosa mejora la ganancia de peso de los animales en un 20%, en el período de 21 a 42 días de edad.
La glutamina es utilizada para la síntesis de varias moléculas con importantes funciones metabólicas relacionadas a la homeostasis y al desarrollo animal. Su utilización resulta en la mejora del desempeño zootécnico de lechones destetados y puede incorporarse a los alimentos en forma del producto comercial AminoGut (Abreu y Donzele, 2008).
Conclusiones
Los alimentos balanceados en aminoácidos digestibles y proteína ideal para lechones, posibilitan un desempeño zootécnico adecuado, son menos costosos, contienen menores cantidades de nitrógeno y contaminan menos, porque el contenido de aminoácidos se ajusta a las exigencias nutricionales de los animales.
Los alimentos deben atender, en primer lugar, las exigencias de lisina digestible y, por consiguiente, a un perfil proteína ideal que provea, sin excesos o deficiencias, las exigencias de aminoácidos limitantes. En ese sentido, las exigencias individuales de cada uno de los aminoácidos deben estar relacionadas a las exigencias de lisina digestible, para aumentar la utilización de los aminoácidos y el alimento ajustado y así satisfacer las exigencias de cada uno de los primeros aminoácidos limitantes, o sea, treonina, metionina, triptófano, valina e isoleucina, dentro del concepto de proteína ideal, reduciendo el exceso de aminoácidos en el alimento y, como consecuencia, el contenido de proteína bruta del alimento.
Las formulaciones se hacen para minimizar el costo de los alimentos y satisfacer las exigencias nutricionales, relacionando la composición nutricional de las materias primas y sus precios (Least Cost Formulation). El balance de aminoácidos con sus formas industriales (feed grade), lisina, treonina, metionina, triptófano y valina reduce la inclusión de materias primas proteicas y, consecuentemente, el contenido de proteína del alimento. El aminoácido industrial y su tasa de inclusión en el alimento se determinarán de acuerdo con la viabilidad técnica y económica de su utilización.
El conocimiento exacto de las exigencias nutricionales de aminoácidos esenciales y de la composición nutricional de materias primas es fundamental para el correcto balance de los alimentos y, en ese sentido, la actualización de los perfiles de proteína ideal de triptófano, valina e isoleucina para lechones es imprescindible, considerando que estos aminoácidos determinan cuánta proteína bruta podrá colocarse, además de ser los aminoácidos menos estudiados cuando son comparados con la lisina, la treonina y la metionina.
Las investigaciones también deben evaluar los aminoácidos condicionalmente esenciales con el propósito de establecer sus demandas y posibilidades de suplementación a través del alimento. El uso de glutamina industrial en la nutrición de lechones es una estrategia económicamente viable para mejorar el rendimiento, particularmente en el período de destete, cuando las exigencias nutricionales aumentan y no es posible satisfacerlas a través de la alimentación convencional sin el uso de L-glutamina libre.
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6 de enero de 2017
Considero oportuno agregar, aunque muchos de los colegas del foro ya lo sepan; respecto a la imposibilidad de todos los animales para generar los esqueletos carbonados de metionina, la cual se degrada(al igual que la isoleucina, treonina y valina) a través de rutas metabólicas que generan succinil-Co A (intermediario del ciclo del ácido cítrico), mientras que el esqueleto carbonado de la fenil alanina (al igual que el triptófano, lisina, tirosina, leucina y isoleucina), generan Acetil CoA y/o Acetoacetil- CoA; cuerpos cetónicos tóxicos, que en ciertos casos son protagonistas de la presencia de CETOSIS en marranas postparto, especialmente en la de alta producción láctea; la cual se debe a una ingestión insuficiente de EM, debida a una pobre alimentación (cetosis carencial primaria) o a una ingestión insuficiente de EM por inapetencia asociada a otra enfermedad (cetosis carencial secundaria).
Estos cuerpos cetónicos no sólo son tóxicos para el hígado sino que además son altamente anoréxicos, con lo que tenemos a la cerda en una especie de ciclo vicioso del cual debemos de intentar sacarla, porque repercute negativamente en la performance y buena salud de los lechones.
5 de enero de 2017
Buenas tardes: No existe la evidencia concreta para asumir de que los AANE se sintetizan lo suficiente en los lechones y otros animales, para satisfacer las necesidades de GPD, crecimiento ideal y una salud óptima. Lo ineludible si es, que los AANE (por ej. Cisteína, Tirosina, Glutamina y Arginina), cumplen un rol importante en la regulación de las manifestaciones genéticas, señalización de la rutas metabólicas , digestión y absorción de nutrientes en el alimento, síntesis de proteínas, proteólisis, metabolismo de la glucosa y lípidos, estatus endocrino, equilibrio homeostático, REDOX, desintoxicación de metabolitos endógenos, inmunoestimulación, etc . Pruebas recientes, concluyen sobre la esencialidad de aminoácidos "no esenciales" en términos nutricionales en animales, para alcanzar su óptimo potencial genético para el crecimiento, reproducción, productividad y resistencia a diversas enfermedades infecciosas. Esta nuevo concepto representa una transformación del paradigma clásico en la nutrición proteica, para direccionar la alimentación no solo de la industria porcina y avícola; sino de todas las especies involucradas en las explotaciones pecuarias que reflejan un auténtico desarrollo económico sostenible
Finalmente, es conveniente tomar en cuenta que tanto AANE y AAE deben estar involucrados en el concepto clásico de "proteína ideal" o formulación de dietas balanceadas que conduzcan a maximizar la producción de proteína animal porcina con una óptima salud animal.
Saludos.
21 de junio de 2016
Lei los arguments sobre uso de Aminoacidos, alimentacion adecuada en Cerdos, siendo critico el momento del destete. Me convencio mucho suplementar los alimentos. Estaba muy posesionado rn la idea de disminuir costes masificando el uso alimentos de concentrados naturales.
16 de junio de 2016
felicitaciones, es uno de los mejores articulos que he leido en mi vida profesional, solamente una pregunta, cuando utilizamos plasma seria necesario tambien suplementar con L-glutamina??
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