Fermentacion ruminal

Levaduras Vivas
Las levaduras vivas provenientes de Saccharomyces cerevisiae son utilizadas extensivamente en las dietas de rumiantes. Los productos disponibles son muy variados tanto en las cepas de S. cerevisiae utilizadas en su elaboración como en el número y la viabilidad de las células que contienen los diferentes productos. En nuestro laboratorio hemos descubierto que no todas las cepas de levadura son capaces de estimular la digestión en el rumen (Newbold et al.,1995; Newbold & Wallace, 1992; Miller-Webster et al., 2002). Estas diferencias no se debieron a el número de células viables ya que este fue estandarizado (Newbold & Wallace, 1992), es más seguro que las diferencias para estimular la fermentación ruminal se deba a las diferentes actividades metabólicas de cada cepa.

La Figura 1 muestra algunos datos recientes en los cuales cuando se suplementaron vaquillas con 20 g/d Procreatin 7 se incremento la ganancia de peso en 15% sin efecto sobre el consumo de alimento pero con una mejora de 22% en la conversión alimenticia (Newbold and McIntosh, unpublished). Sin embargo las respuestas en la producción de leche son típicamente del orden del 4.5% en promedio y las ganancias de peso vivo de animales adultos están en el orden del 7.5% cuando se adiciona levadura viva en la dieta. Las respuestas a la suplementación de levadura viva dependen del estado fisiológico y de la dieta de los animales, las mejores respuestas se observan en animales en el inicio de la lactancia y en dietas con altos niveles de concentrado (Newbold, 1995). Por lo anteriormente mencionado existe un consenso generalizado en el medio pecuario de que las mejoras en el comportamiento productivo de los animales se deben a la acción de la levadura viva en el rumen.

Los efectos de la levadura viva en el rumen son diversos y diferentes. El Cuadro 1 muestra el efecto de Procreatin 7 en el rumen de borregos (Olvera-Ramirez and Newbold, unpublished). Sin embargo, un incremento en el número total de bacterias viables que son recuperadas del rumen es una de las respuestas más consistentes de la adición de levadura viva reportadas en la literatura. Es por lo tanto un consenso generalizado que el incremento en el número total de bacterias del rumen es la acción principal de la levadura viva que a su vez logra el incremento en la tasa de degradación de la fibra y el incremento en el flujo de proteína microbiana del rumen al intestino delgado (Martin & Nisbet, 1992; Offer, 1990; Wallace & Newbold, 1992; Dawson & Girad, 1997; Kung, 2001).

Lo que es complicado de entender es como pequeñas cantidades de levadura viva en la dieta total pueden estimular las poblaciones microbianas del rumen. Pequeñas cantidades de levaduras (no S. cerevisiae) y hongos viven de manera natural en el rumen (Lund, 1974), sin embargo el crecimiento de manera natural de S. cerevisiae en el rumen no es un hecho de ahí la necesidad de suplementarlo (Durand-Chaucheyras et al., 1998). Más aún su falta de crecimiento no debe de confundirse con falta de actividad metabólica; Kung et al (1997) descubrió que el S. cerevisiae permanece metabolitamente activo en el líquido ruminal por más de 48 horas. Extractos de levadura que no contenían células vivas no estimularon el crecimiento de los números de bacterias totales en el rumen de la misma manera que el S. cerevisiae (Girard & Dawson, 1995). Los estudios iniciales utilizando técnicas de simulación de rumen RUSITEC han mostrado que la levadura muerta por procesos de calor de S. cerevisiaeno estimula el crecimiento de las bacterias del rumen (Dawson et al., 1990; El Hassan et al., 1993). Sin embargo estudios posteriores indican que el S. cerevisiae contiene componentes que son termolábil y componentes termoestables capaces de estimular el crecimiento microbiano in vitro (Chaucheyras et al.,1995 a, b; Girard & Dawson,1995). Koul et al (1998) demostró que levadura viva esterilizada mediante rayos gamma y no eliminada mediante calor retiene el 50% de su actividad estimulante, sugiriendo que aproximadamente la mitad de esta actividad de la levadura es termolábil. Nisbet & Martin (1990, 1993) descubrieron que el ácido málico estimula el crecimiento de bacterias ruminales Selenomonas ruminantium gram negativo en medios que contienen ácido láctico. Ha sido puntualizado que los ácidos orgánicos aportados por la levadura estimulan el crecimiento de las bacterias utilizadoras de ácido láctico en el rumen (Nisbet & Martin,1991; Callaway & Martin, 1997) y esta estimulación de bacterias utilizadoras de lactato ha sido confirmada in vitro e in vivo (Edwards 1991; Dawson & Girad, 1997; Newbold et al., 1998).

La reducción en la concentración de ácido láctico en el rumen de animales suplementados con levadura viva se ha observado de manera consistente (Williams et al., 1991;Lynch and Martin, 2002). Newbold et al (1996) demostró que el S. cerevisiae acumula ácido málico intracelularmente en líquido ruminal esterilizado pero no observaron que la adición de malato al líquido ruminal hiciera crecer el número de bacterias utilizadoras de lactato en el rumen. Sin embargo el malato siestimula el crecimiento de bacterias celulolíticas y la digestión de fibra en el rumen .

Kung et al (1982) y Martin & Streeter (1995) descubrieron que el ácido málico en concentraciones elevadas, mayores a las que puede aportar la levadura viva suplementada en la dieta de rumiantes estimula la fermentación ruminal (Martin, 1998; Martin et al., 1999; Lopez et al., 1999) así que los niveles de ácido málico aportados por la levadura viva parecen no aportar el total de la respuesta de la acción de la levadura viva en el rumen. Pero, la levadura viva claramente ayuda a controlar los niveles de ácido láctico presentes en el rumen debido a su efecto en el incremento de bacterias consumidoras de lactado en el rumen. De esta manera la suplementación de levadura viva se asocial con la modulación del pH ruminal (Williams et al., 1991).

Nosotros hemos demostrado que las vaquillas suplementadas con Procreatin 7 pasan más tiempo del día rumiando y están menos estresadas debido a tener menores problemas de acidosis (Figure 3, Newbold and McIntosh, unpublished).

También se ha propuesto que la levadura viva aporta vitaminas del grupo B al rumen (Martin & Nisbet, 1992; Callaway & Martin, 1997). La niacina y la tiamina son estimulantes de la fermentación ruminal (Brent & Bartley, 1984). Chaucheyras et al (1995) encontraron que la estimulación de hongos Neocallimastix frontalis por parte del S. cerevisiae es debido de manera parcial a la tiamina contenida en la levadura.

Sin embargo, es improbable que solo los niveles de tiamina aportados por la levadura viva puedan ser la causa total del efecto de la misma sobre la fermentación ruminal.

Rose (1987) sugirió que la levadura viva retira oxígeno residual del rumen y de esta manera incrementa el crecimiento de bacterias anaeróbicas dentro del mismo.

Newbold et al (1996) demostraron una correlación positiva entre la capacidad de diferentes cepas de levadura viva para retirar oxígeno residual del líquido ruminal y el crecimiento de bacterias celulolíticas en el medio ruminal. El rumen es considerado un medio anaerobio pero el rumen contienen entre un 0.5 y 1.0 % de oxígeno (McArthur & Miltimore, 1962), y el oxígeno disuelto en el liquido ruminal es detectable in situ (Hillman et al., 1985). Muchos microorganismos ruminales son altamente sensibles a la presencia del oxígeno (Loesche, 1969). Las levaduras que no pueden retirar oxígeno del rumen por haber sido tratadas con calor y radiación no estimulan el crecimiento de poblaciones bacterianas en el rumen mientras que las mismas cepas con su actividad metabólica intacta si lograron este efecto (Newbold et al., 1996). Recientemente se ha demostrado que Procreatin 7 es capaz de reducir la concentración de oxígeno en el rumen y de esta manera estimular la actividad microbiana en el rumen de ganado lechero (Marden et al, iunpublished).

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