Optimizando la proteína de la dieta con valina como el siguiente aminoácido limitante

Cómo optimizar la utilización de proteína en la dieta

Frecuentemente, los nutriólogos están explorando alternativas para formular dietas que puedan maximizar la utilización de nutrientes. Para optimizar la utilización de proteína cruda (PC) en la dieta, los nutriólogos han incorporado nuevos conceptos que les permiten formular dietas más cercanas a los requerimientos del animal. Por ejemplo, actualmente se formulan dietas incorporando conceptos como:

1. Aminoácidos (AA) esenciales (y no esenciales). En lugar de utilizar los valores totales de proteína cruda, los nutriólogos saben que los animales tienen un requerimiento específico para cada AA.
2. Digestibilidad ileal estandarizada (DIE). En la mayoría de los casos, las proteínas de origen animal o vegetal no son 100% digestibles para el animal. Por lo tanto, se utilizan coeficientes de DIE para estimar cuánto está disponible para el animal. En contraste con las proteínas intactas, los AA cristalinos son 100% digestibles para los animales.
3. Aminoácido limitante. Si un sólo AA es deficiente en relación a su requerimiento, la síntesis de esa proteína específica no ocurrirá, lo cual puede limitar el óptimo rendimiento del animal.
4. Concepto de proteína ideal(CPI). El CPI es el patrón perfecto de AA esenciales y no esenciales en la dieta sin ningún exceso o deficiencia en relación al requerimiento del animal. La lisina (Lys) se utiliza como el AA de referencia y se establece al 100%, y todos los demás AA esenciales son expresados en relación a Lys. La ventaja del CPI es que si se conoce el requerimiento de Lys, se pueden estimar los requerimientos de los otros AA esenciales. Además, el CPI ayuda a identificar el siguiente AA limitante.
5. Dietas bajas en proteína cruda. Balancear las dietas con la suplementación de AA ayuda a reducir la proteína cruda en la dieta y la excreción de N; también puede bajar el costo de la dieta a la vez que mantiene el rendimiento del animal comparado con dietas altas en PC. Además, es conveniente para reducir el uso de antibióticos debido a que menores cantidades de proteína no digerida en el tracto gastrointestinal limita la proliferación bacteriana.
6. Antagonismo entre AA. Pueden presentarse situaciones de antagonismo entre AA. Por ejemplo, en los AA de cadena ramificada, el exceso de uno de ellos puede aumentar el requerimiento de otro.
7. Uso de energía neta. La energía neta es la medida más precisa de la disponibilidad de energía en la dieta de cerdos. Por ende, conocer la cantidad de energía que es realmente ofrecida al animal permite optimizar la deposición de proteína.

La aplicación de estos conceptos se ha vuelto más práctica con la disponibilidad de nuevos AA cristalinos en el mercado a precios asequibles. Por lo tanto, para optimizar aún más la utilización de proteína en la dieta es necesario saber el siguiente AA limitante.

Siguiente aminoácido limitante

Las dietas son variables alrededor del mundo porque la inclusión de ingredientes depende de la disponibilidad y costo de los ingredientes en el área local. El siguiente AA limitante podría diferir según la composición de la dieta y el estado fisiológico del animal. Por ejemplo, para cerdos alimentados con dietas de maíz y harina de soya (SBM, por sus siglas en inglés), valina (Val) es el quinto AA limitante después de lisina (Lys), treonina (Thr), metionina (Met) y triptófano (Trp), seguida por isoleucina (Ile) en fases de pre-inicio, inicio y crecimiento (Figura 1). Mientras que en la fase de finalización, Val e Ile llegan a ser co-limitantes o Val llega a ser el 6to AA limitante después de Ile. Para cerdas lactantes, Val es el 5o AA limitante. Para pollos de engorde, en el caso de dietas vegetales, normalmente Val es el 4o AA limitante después de Met, Lys, y Thr (Figura 2). Igualmente, en dietas que contienen proteína animal, Val normalmente es el 4o AA limitante para dietas de iniciación, pero para las fases de crecimiento y finalización, Val e Ile llegan ser el 4o AA co-limitante (Figura 3). Para las siguientes tres figuras, las necesidades de cada uno de los potenciales AA limitantes son expresadas como un porcentaje de su requerimiento, i.e. 100 fue establecido para el 5to AA limitante.

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Valina como el siguiente aminoácido limitante

La disponibilidad de L-Valina en el mercado ha crecido durante los últimos años y los precios son cada vez más asequibles, y se espera que L-Isoleucina sea más disponible en el futuro. Actualmente, se usa L-Val principalmente en dietas de iniciación si las fuentes de proteína son demasiado caras, si hay algunas restricciones nutricionales sobre la inclusión de algunas fuentes de proteína, o si hay una alta presión para reducir la excreción de N. La valina puede suplementarse en dietas como L-Valina pura (ValAMINO^®).

Los siguientes dos ejemplos son dietas para cerdos de destete temprano (cerdos de 11.34-20.42 kg) sin L-Valina o con L-Valina. En cualquier caso, las dietas que contenían L-Valina tuvieron una reducción de más del 1%-unidad sobre la proteína cruda en comparación con las dietas sin suplementación de L-Val. Basado en los estudios de balance de N, la excreción de N se reduce aproximadamente un 9% para cada 1%-unidad de reducción de PC en la dieta (Htoo, 2017). Esto no sólo es beneficioso para el medio ambiente, sino que también ayuda a reducir el costo del manejo de desechos y a aumentar el número de animales, si hay limitación sobre el volumen total de excreción de N por área de superficie. Además, las dietas bajas en PC reducen la cantidad de consumo de agua y la cantidad de proteína no digerida para la fermentación microbiana. Por lo tanto, las dietas bajas en PC no sólo pueden reducir la incidencia de diarrea (Heo et al., 2008), sino que también pueden tener algunos beneficios en la estructura intestinal (Nyachoti et al., 2006). Adicionalmente, en ambos ejemplos de dieta, la suplementación de L-Val redujo el costo de la dieta.

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Valina como un aminoácido ramificado

Valina, Ile y Leucina (Leu) son AA esenciales y se conocen comúnmente como AA de cadena ramificada (BCAA, por sus siglas en inglés). Estos tres BCAA comparten los primeros dos pasos de su catabolismo y compiten por las mismas enzimas. Esto puede resultar en una forma de antagonismo; el exceso de uno de los BCAA puede estimular la actividad de la enzima degradadora de los BCAA (transaminasa BCAA), la cual aumentará el catabolismo de los otros BCAA. Por lo tanto, la disponibilidad de estos BCAA para la síntesis de proteína se puede reducir, afectando su requerimiento. El requerimiento de isoleucina aumenta cuando hay un exceso de Leu en la dieta (Htoo et al., 2017), pero éste no es el caso para el requerimiento de Val (Htoo et al., 2013; Diaz-Huepa et al., 2017). Sin embargo, el exceso de Leu puede tener un efecto negativo sobre el consumo de alimento si los niveles de Val son muy bajos (Gloaguen et al., 2011; Meyer et al., 2017). El efecto negativo del exceso de Leu sobre el consumo de alimento y rendimiento que se observó en cerdos es menos consistente o severo en aves.

En cerdos, la DIE óptima de Val:Lys es 68% en promedio y no es muy afectada por el exceso de Leu. Mientras que la DIE óptima de Ile:Lys es 55% en promedio cuando Leu no está en exceso, y es por lo menos 60% si las dietas contienen más de 140% de DIE de Leu:Lys. Los nutriólogos comúnmente balancean los AA esenciales en las dietas de cerdos y aves para cumplir con la mínima relación óptima a Lys según el CPI. Basándose en literatura publicada e investigaciones internas, Evonik desarrolló herramientas como AMINOPig® y AMINOChick®, las cuales proporcionan relaciones de DIE de AA para optimizar el rendimiento en cerdos y pollos de engorde, respectivamente. Las relaciones óptimas de DIE de Val, Ile y Leu para cerdos y pollos de engorde se muestran en la Tabla 2.

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Conclusiones

Para la mayoría de las dietas a base de maíz y harina de soya, valina es el siguiente AA limitante en cerdos y pollos de engorde. El aumento de la disponibilidad de L-Val en el mercado es una alternativa atractiva para los nutriólogos y así optimizar la utilización de proteína en la dieta. La inclusión de L-Val en las dietas puede ayudar no sólo a reducir la excreción de N, sino también a reducir el costo de la dieta y mejorar la salud intestinal.