Efecto de tres tipos de dieta sobre la aparición de trastornos metabólicos y su relación con alteraciones en la composición de la leche en vacas Holstein Friesian

Introducción

El análisis de los componentes sanguíneos ha sido la forma más frecuente de conocer e interpretar el estado de salud de la vaca lechera, básicamente en lo referido a su estado metabólico (Álvarez, 1999). Excepto en el caso de la mastitis, que se diagnostica químicamente a través de las alteraciones en la leche, las enfermedades tales como la acidosis metabólica, alcalosis, cetosis, hipocalcemia, hipomagnesemia, trastornos ruminales y otras, se asientan en análisis del perfil metabólico sanguíneo, datos del equilibrio ácido-básico, del liquido ruminal, y biopsias de huesos e hígado.

Aunque son bien conocidos los efectos de diferentes sistemas y tipos de alimentación, raza, época del año, factores fisiológicos y otros, sobre la composición láctea, muy pocos de estos indicadores se utilizan realmente para diagnosticar alteraciones en el estado de salud de la vaca lechera, y en la práctica, solo la determinación de urea en leche se considera un elemento efectivo para evaluar posibles desbalances de energía/proteína en la ración (Wittwer, 2000). Indicadores tales como la concentración de lactosa, minerales, y proteína láctea, se consideran poco variables dentro de una raza con un determinado estado fisiológico, pero en la práctica, no siempre es así.

La alta especialización productiva alcanzada por los rebaños lecheros en los últimos años, genera una mayor demanda de nutrientes, por lo cual, cambios relativamente pequeños en las condiciones óptimas de manejo y alimentación, producen alteraciones sensibles en la salud (González, 2001; Hernández y Ponce, 2003). La explotación de vacas lecheras en ambientes que no se ajustan a su potencial genético, como es el caso de la raza Holstein y otras altamente especializadas bajo condiciones tropicales, se asocia en ocasiones con baja respuesta reproductiva y alteraciones en la producción y composición láctea.

Estrechamente vinculado a dichas alteraciones, se reporta la existencia de Síndromes como el de Malnutrición Energético y/o Proteico (González-Stagnaro et al., 1998) y más recientemente el Síndrome de Leche Anormal, SILA (Ponce y Hernández, 2001; Hernández y Ponce, 2003), en los cuales se presentan situaciones productivas negativas, asociadas a etiologías multifactoriales, donde la nutrición, el potencial genético, la salud y la productividad de los rebaños están estrechamente asociadas. El SILA encierra un conjunto de resultados, por medio de los cuales se establece un enfoque mucho más amplio e integral del estado del conocimiento existente en el campo de las enfermedades metabólicas de la vaca lechera. El Síndrome de Leche Anormal se caracteriza por depresión de los sólidos de la leche con disminución de la capacidad búfer, estabilidad térmica y en el equilibrio mineral. Estas alteraciones pueden ser clasificadas de acuerdo a indicadores de alarma, cuando los mismos aparecen fuera del umbral de normalidad establecido. Se ha reportado que dicha entidad pudiera estar asociada a causas multifactoriales como la raza, la alimentación, la época del año entre otras (Hernández y Ponce, 2003).

El objetivo del estudio estuvo dirigido a establecer de forma experimental la relación entre el déficit de nutrientes en la dieta, la presentación de ciertos trastornos metabólicos y las alteraciones en las características físico-químicas de la leche en vacas Holstein Friesian descrito como Síndrome de Leche Anormal en las condiciones de Cuba.

Materiales y Métodos

El estudio se desarrolló en un rebaño integrado por 30 vacas Holstein Friesian de mediano potencial, en ordeño y perteneciente a una lechería en la provincia de La Habana, a las cuales se les aplicó una dieta basada en la caña de azúcar integral molida y bagacillo como principal alimento. Dichos animales fueron ordeñados mecánicamente dos veces al día, en el período comprendido entre los meses de enero y abril (120 días), correspondiéndose con la época de sequía, registrándose para este período una temperatura promedio de 24,5°C, una humedad relativa de 85% y un régimen de precipitaciones de 310 mm.

Se conformaron tres grupos experimentales, donde los animales se seleccionaron al azar en grupos de 10 cada uno. Para ello un grupo recibió un 50% del consumo diario sobre la base de materia seca de caña de azúcar integral molida (Saccharum officinarum) y bagacillo, el resto fue cubierto con forraje verde (Pennisetum sp.), pastos (Cynodon mlenfluensis) sin fertilización y concentrado comercial (Grupo 50%). A este grupo le fue cubierto los requerimientos de mantenimiento y lactación solo para la materia seca, la energía metabolizable (EM) y se le provocó un déficit de proteína digestible en intestino (PDI) del 20%, siendo el aporte neto promedio, de solo de 933,88 g PDI/día. Al segundo grupo se le suministró caña de azúcar integral molida (Saccharum officinarum) y bagacillo cubriendo hasta un 80 % del consumo de materia seca de la dieta, siendo el porciento restante ocupado por forraje verde (Pennisetum sp.), pastos (Cynodon mlenfluensis) sin fertilización y concentrado comercial (Grupo 80%), al cual se le afectó solamente en un 25% los requerimientos de PDI, el cual fue calculado para 875,51g PDI/día. El tercer grupo permaneció como control, consumiendo una dieta formada por pastos (Cynodon mlenfluensis) sin fertilización, forraje (Pennisetum sp.), concentrado y premezcla mineral, la cual cubrió en un 100% los requerimientos para mantenimiento y lactación. Para ello se tuvieron en cuenta un peso vivo promedio para los grupos de 450 ± 5 kg, con un nivel de producción promedio de 15 litros diarios y 3,80% de grasa láctea descritos por el NRC (2001).

Para la conformación de los grupos se tuvo en cuenta un similar número y período de la lactancia, así como la uniformidad en la condición corporal (Cuadro 1), y también se tuvo en cuenta que el estado de salud de los animales inicialmente fuera satisfactorio comprobado por el estudio de los parámetros hematoquímicos al inicio del experimento.

Cuadro 1. Comportamiento de los días de lactancia y el número de lactancias de los grupos experimentales

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Desde el inicio de la aplicación de la dieta y hasta el momento en que se produjeron cambios en la salud de los grupos experimentales y las variaciones en la composición de la leche, se registró la producción y se tomaron muestras de leche semanalmente en el ordeño de la mañana y la tarde. De igual manera se recolectaron muestras de sangre al inicio y final del experimento para estudiar los principales parámetros hematoquímicos por punción de la vena yugular.

Para la realización de los ensayos planteados en el diseño, en el caso de la leche se realizó la determinación de grasa, proteína, lactosa, sólidos no grasos (SNG), sólidos totales (ST) por método infrarrojo (FIL-141:B,1997), por medio del MilkoScan 104 A/S Foss Electric, fósforo por colorimetría, calcio y magnesio por espectrofotometría de absorción atómica, caseína por método infrarrojo (FIL-141:B,1997), acidez por titulación con NaOH 0,1N (NC 71, 2001), pH por potenciometría, prueba del alcohol utilizando una concentración de alcohol p.a. al 68%, densidad mediante lactodensímetro de Quevenne (NC 119, 2002), crioscopía utilizando el crióscopo automático Advanced Intruments 4D3 y prueba de ebullición por medio de la cocción directa al mechero.

Los indicadores hematoquímicos estudiados fueron hemoglobina, analizada empleando un contador electrónico de partículas Sysmex Modelo CC – 130. TOA, hematocrito, empleándose el microhematocrito en capilares, según Schalm et al. (1984). El pH sanguíneo, bicarbonatos (HCO₃ _) y exceso de bases (EBS) se determinaron utilizando el gasómetro ABL 30, Radiometer.

Durante todo este período los animales se mantuvieron bajo las mismas condiciones de manejo. El estudio incluyó una prueba t de Student pareada para comparar principio y final de cada experimento, ejecutándose el análisis de varianza simple para destacar la significación o no existente entre los grupos estudiados, a partir de un diseño completamente al azar, utilizando el paquete estadístico SAS (1998).

Resultados y Discusión

Es evidente que el desbalance en la relación proteína y energía de la ración en los grupos 50% y 80%, que se acentúa en este último, provoque serias implicaciones en el desempeño productivo de los mismos, no cumpliendo con la máxima del NRC (2001) de lograr una relación proteína bruta – energía metabolizable de 17,4:1 (g:MJ) para la producción de leche.

La condición corporal que al inicio se comportó muy similar entre los grupos, al final del experimento tuvo variaciones significativas entre el grupo control y los grupos 50 y 80% (2,7 puntos para el grupo control vs. 2,1 y 1,9 puntos, respectivamente. P≤0,01). La determinación de la condición corporal de la vaca lechera, permite evaluar de forma cuantitativa, el grado de depósito o pérdida de la grasa corporal, en otros términos de sus reservas energéticas. Wittwer (2000) refiere que durante la lactancia temprana la vaca lechera debe oscilar entre 2,5 y 3,0 puntos de condición corporal. Los resultados indican que en este caso, dicha situación condujo a que los animales al final del experimento en lugar de superar la condición corporal, disminuyeran dramáticamente la misma a niveles que fisiológicamente no le permite lograr una lactación sostenida.

En términos productivos (Cuadro 2), el grupo control no tuvo variación significativa, sin embargo, los grupos 50 y 80% si manifestaron una disminución en la producción de leche. Wittwer (2000) refiere que desde el inicio de la lactación hasta el momento del pico de máxima producción, la condición corporal disminuye de 3,5 a 2,5 o menos puntos. Sobre este particular consideramos que también en rebaños lecheros de mediano potencial y donde los requerimientos nutricionales no son elevados, es posible una disminución apreciable en la producción de leche. Dicho parámetro en vacas con déficit de proteínas en la dieta se reduce significativamente, así como el contenido en SNG y específicamente en proteínas lácteas (Kalscheur et al., 1999). Cuando los aportes de la dieta son deficitarios en nutrientes, estos son distribuidos en la economía animal, de forma tal, que los requerimientos para el mantenimiento, reciben la más alta prioridad, deprimiéndose la producción y la reproducción. (González-Stagnaro et al., 1998).

Martín (1997) demostró que durante la utilización de caña de azúcar sin la adición de urea u otra suplementación, los animales pierden peso, concluyendo que su principal limitante para que el animal consuma elevadas cantidades y sostener una elevada producción de leche, es el bajo contenido de nitrógeno, por lo que de la suplementación de la misma dependen los resultados que se obtengan. El contenido de proteína en la dieta es otro aspecto fundamental al inicio de la lactación. En comparación con la energía, la cantidad de proteína que se puede movilizar de las reservas corporales es limitada (145 g/día). Es por ello que resulta importante lograr el total aporte de los requerimientos en este nutriente, puesto que la dieta constituye la única vía para lograrlo. Sin embargo, una fracción de la proteína cruda de la dieta, debe ser en cierta medida resistente a su degradación en el rumen. De esta manera se logra suministrar un flujo directo de aminoácidos a la glándula mamaria. (Álvarez, 1999).

Cuadro 2. Efectos de la replicación experimental del SILA sobre la producción de leche.

Con relación a la composición de la leche, se muestran los niveles de proteína láctea y caseína en el Cuadro 3. En el transcurso del experimento, los valores de proteína en leche descendieron significativamente para los grupos 50 y 80%. Durante el cambio de calostro a la leche, el contenido de proteína láctea decae rápidamente, para continuar de esta manera hasta su expresión más baja alrededor de los 70 días post – parto o lo que es igual justo durante el pico de lactancia (Durr et al., 2000). Sin embargo, este comportamiento de los grupos 50 y 80% es un reflejo además del déficit de proteína en la alimentación, que compromete tanto la producción de leche, como el contenido en sólidos de la misma. Los valores de caseínas en leche describen la misma situación que las proteínas en la leche y la relación entre ellas caen drásticamente por debajo del 75% en los casos de los grupos a los cuales se les ajustó la dieta, correspondiendo ambos valores a los establecidos para un cuadro de SILA.

Con nuestros resultados se corrobora lo planteado por Ponce y Hernández (2001) y Hernández y Ponce (2002a), donde la alimentación básica con caña de azúcar en forma de forraje y mieles en más de un 50% del consumo total de materia seca es un factor de consideración en la presentación de tales alteraciones. Dichos autores al analizar una situación presentada años anteriores en rebaños altamente especializados y en la época de seca, donde el consumo de caña y sus derivados fue mayor al 50% sobre la base de materia seca, reportaron valores normales para el caso de la grasa (3,53%); sin embargo, la proteína manifestó depresión (2,87%) y se presentó una relación proteína bruta - caseína por debajo del 75%, lo cual se corresponde con nuestros resultados.

Cuadro 3. Comportamiento de la proteína bruta y la caseína durante el experimento

Cuadro 4. Concentraciones de grasa y lactosa durante el desarrollo del experimento

Hernández y Ponce (2002b) y Hernández y Ponce (2003) refieren que la alimentación de la vaca lechera es el principal factor, en Cuba, que ha incidido en las bajas concentraciones de sólidos de la leche, y dentro de ello, el insuficiente contenido de proteína verdadera que se suministra en la ración. Sobre este particular, se manifiestan concentraciones medias deprimidas para el caso de la proteína láctea, con relación a lo que se establece como valor mínimo. Dichos autores plantean que existen evidencias de bajos porcentajes de caseína y siendo mucho más distante la estrecha relación que debe existir entre esta y la proteína láctea total, con afectación en la fabricación de derivados como el queso.

El contenido de lactosa estuvo por debajo de 4,60%, establecido como criterio de manifestación del SILA para el caso de los grupos tratados, con diferencias significativas frente al control (Cuadro 4). La grasa láctea manifiesta un comportamiento similar para todos los grupos y también así para la raza.

Cuadro 5. Resultados de las propiedades físico-químicas de la leche al inicio del estudio

Como se puede apreciar las propiedades físico – químicas al inicio del experimento se encuentran fluctuando por encima de los límites mínimos permisibles para la leche cruda establecidos en Cuba. Sin embargo, al instaurarse el síndrome en los animales pertenecientes a los grupos tratados, se presentan diferencias significativas con relación al grupo control (Cuadro 6). Igualmente sucede con los niveles de densidad y el punto crioscópico.

Cuadro 6. Resultados de las propiedades físico-químicas de la leche en la fase final del experimento

Dicha modificación significativa en los grupos 50 y 80% se ajusta a los rangos de alteración y a los criterios establecidos previamente, confirmando la existencia de un cuadro de cambios en las propiedades físico-químicas de la leche. A los efectos del SILA, las alteraciones en estas variables constan de varios aspectos. Consideramos que la disminución de la densidad de la leche es un reflejo directo de la disminución que presentan los componentes lácteos, sobre todo la proteína y los sólidos no grasos. En el caso de la caracterización de la acidez titulable y la densidad, se han reportado un alto porciento de valores de densidad por debajo de 1,029 g/cm³ y de acidez menor de 0,13 g% de ácido láctico (Hernández y Ponce, 2002a). En igual sentido diversos autores refieren diferencias apreciables entre las épocas de seca/lluvia para ambos indicadores, con una mayor frecuencia de valores anormalmente deprimidos durante el período seco (Ponce y Hernández, 2001). En el caso de la prueba de ebullición y la prueba del alcohol, ambas transitan de la negatividad al francamente positivo en los grupos tratados. La positividad tanto a la prueba del alcohol como a la de ebullición se asocia al bajo contenido de caseinatos y grupos fosfatos, los cuales mantienen una adecuada capacidad buferante cuando se encuentran en niveles normales en la leche. Esto coincide con lo reportado por Barros (2001) y Hernández y Ponce (2002a).

En nuestro caso al existir un pH elevado en la leche y estar disminuidas las concentraciones del calcio, se presenta entonces una disminución en la concentración de citrato en su forma soluble. Esta situación queda demostrada en nuestro experimento, pues resulta de esta manera imposible hallar niveles fisiológicos de este ión, bajo las condiciones desfavorables que presenta el metabolismo del animal y de la glándula mamaria. Negri et al. (2001) refieren que encontraron una mayor influencia de problemas de estabilidad térmica de la leche producida en invierno y asociaron este efecto a una menor concentración de ácido cítrico debido a una menor utilización de los pastos. La permeabilidad de la membrana mitocondrial para algunos aniones (malato, citrato, aspartato, glutamato) en detrimento de otros, puede variar en diversos grados sobre el control del metabolismo celular. Una función de la mitocondria es la de suministrar átomos de carbono para la síntesis de aminoácidos no esenciales, en forma de citrato por ejemplo (Hurley, 2000). Al disminuir la concentración de dicho ión, el mecanismo de síntesis de aminoácidos no esenciales se afecta y como consecuencia la síntesis de lactosa y de proteína láctea. Además el calcio y el citrato normalmente forman un complejo soluble muy estable en la leche cuando el pH de la leche es menor de 6.7 y existe una alta concentración del ión calcio (Negri et al., 2001).

En cuanto al estudio de los minerales (Cuadro 7), podemos apreciar que en el caso del fósforo y el magnesio resultan significativamente diferentes en ambos grupos tratados y para el calcio es evidente un comportamiento similar de los grupos tratados con relación al control. El grupo control se mantiene sin cambios apreciables para estos minerales.

Cuadro 7. Concentración de los minerales en leche (mg%) durante el estudio

En los casos donde fue ajustada la dieta, los niveles de este macroelemento (fósforo) se encuentran por debajo de 80 mg%. Consideramos conveniente resaltar que la dieta a la cual se sometieron los grupos tratados era deficitaria en fósforo. Fisiológicamente su disponibilidad es baja, lo que conduce a que también lo sea a nivel de la glándula mamaria. Ello hace que disminuya la concentración de calcio y fósforo solubles en la misma conllevando a una disminución proporcional del fosfato cálcico miscelar (Negri et al., 2001). Esto se traduce en una disminución de la síntesis de caseína, existiendo evidencias objetivas con el comportamiento mostrado por la misma. También se encuentran deprimidos los niveles de calcio y magnesio. La relación inversa reportada por Hernández y Ponce (2002a) entre el magnesio en leche y los rendimientos productivos esta directamente relacionada con el papel que juega este mineral en la mayor parte de los complejos enzimáticos, especialmente en la síntesis y secreción láctea. González (2001) refiere que la vaca lechera depende de adecuadas concentraciones de fósforo en su organismo. En primer lugar resulta necesario en el rumen para la actividad normal de la microflora y por tanto lograr con ello una digestión adecuada. Las deficiencias de fósforo no tienen efectos inmediatos como en el caso del calcio, pero a largo plazo puede causar una osteoporosis progresiva, infertilidad y disminución de la producción de leche. Generalmente los rebaños alimentados a base de pastos y forrajes tienen más disponibilidad de calcio, que de fósforo, aconteciendo una deficiencia relativa en fósforo.

Las vacas altas productoras que superen los 30 kg de leche producida por día pierden por esta vía cerca de 36 g de calcio, esto es más de 4 veces las cantidades del calcio sanguíneo. Álvarez (1999) y González (2001), en estudios recientes, encontraron que entre los principales factores que afectan la absorción de calcio en el intestino está la deficiencia de proteína en la dieta. En nuestro caso este factor es decisivo en la disminución de los niveles de este elemento en la leche, siendo progresivo este proceso durante el experimento.

Spears (1999) define que entre los macroelementos, el magnesio es un cofactor de más de 300 enzimas del organismo animal, además de ser un constituyente fundamental de los huesos y de la actividad neuro-muscular. Sobre este mineral no existe un control homeostático específico, por tanto su concentración sanguínea es un reflejo directo de su aporte en la dieta. En nuestro caso existe una disminución progresiva del mismo en el estudio realizado, desde el inicio hasta su culminación, lo cual está muy relacionado con la disminución de la producción de leche en las vacas. Debemos resaltar el hecho de que estos componentes son muy estables y no existen reportes de su alteración en la leche, por lo que podemos reafirmar el criterio de la existencia de desequilibrio mineral como una expresión del metabolismo animal y con su efecto directo sobre la glándula mamaria.

El estudio de algunos indicadores hematológicos y del equilibrio ácido - básico al inicio del experimento demuestran que los animales se encontraban con una adecuada homeostasis (Cuadro 8).

Cuadro 8. Indicadores hematológicos y del equilibrio ácido-básico al inicio del experimento.

Sin embargo, en el momento de la aparición del SILA indica que los animales en estudio presentaron anemia y que el 100% de ellos mostraba una franca acidosis metabólica, puesto que los niveles de pH sanguíneo estaban muy por debajo del límite mínimo y en igual medida se encontraban el resto de los indicadores estudiados (Cuadro 9). El deterioro físico y de salud observado con frecuencia en rebaños lecheros especializados al finalizar la época de seca en concordancia con las limitaciones en la calidad y cantidad de alimentos disponibles ha sido acompañado por un alto nivel de anemia y alteraciones de la homeostasis de los animales (Hernández y Ponce (2002a). Estudios del metabolismo indicaron la existencia de acidosis vinculadas con alteraciones ruminales en aquellos animales que tuvieron un inadecuado balance alimentario.

Cuadro 9. Indicadores hematológicos y del equilibrio ácido-básico en la fase final del estudio

La suplementación con alimentos ricos en carbohidratos de fácil digestión, donde los mismos constituyen más del 50% del consumo diario, determina una marcada proliferación de microorganismos amilolíticos, lo que lleva a una elevada producción de lactato ruminal y cuando esta situación perdura se produce un brusco descenso del pH y la reducción dramática de grandes sectores de la flora ruminal, comprometiendo el fisiologismo animal, lo que hace aparecer un cuadro de acidosis metabólica (González, 2001; Hernández y Ponce, 2002a; Barros, 2001; Ponce y Hernández, 2001). Sin embargo, este comportamiento no se ajusta exactamente a los clásicos cuadros de acidosis metabólica producido por exceso en la generación de ácido láctico a nivel ruminal y sí a un desbalance generalizado del control metabólico provocado por la dieta utilizada en el modelo experimental.

Conclusiones

Se concluye que existe una estrecha relación entre los desbalances nutricionales y los estados de subalimentación de los animales estudiados, con la aparición de ciertas alteraciones metabólicas y del Síndrome de Leche Anormal. Este último Síndrome presenta alteraciones múltiples en la composición láctea y en sus características físicoquímicas, siendo altamente relevante notar que en términos de alteraciones en la leche, este problema no se ajusta a ninguno de los cuadros clásicos de los más comunes trastornos metabólicos de la vaca lechera. Situaciones de este tipo deben tener un tratamiento especial y un enfoque más integral, que abarque los estudios de la leche, raza y alimentación, manejo y época del año, así como los posibles trastornos del metabolismo en general y de la glándula mamaria en particular.

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Efecto de tres tipos de dieta sobre la aparición de trastornos metabólicos y su relación con alteraciones en la composición de la leche en vacas Holstein Friesian

NUTRICIÓN & SALUD: Palatantes multifuncionales para sistemas de ordeño automático

Biodisponibilidad relativa de Mepron® respecto a Smartamine® M medida según el método de selenometionina en leche

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