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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de Agronomía Departamento de Producción AnimalMaracay
REQUERIMIENTOS ENERGÍA
Bases para su comprensión en especies de interés zootécnico
Dr. Álvaro Ojeda
Febrero, 2010
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AGRONOMÍAAGRONOMÍAU.C.V.
Energía …La energía en los alimentos para animales está almacenada en los compuestos orgánicos, denominados carbohidratos, proteínas y lípidos.
La CALORIA es el término de elección en EE.UU. para expresar los requerimientos de energía, pero el término internacionalmente aceptado es el JOULE.
Caloría: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 ºC. Así, una kilocaloría es la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de un kilogramo de agua (aproximadamente 2,2 libras) en un grado centígrado.
1 Caloría = 4,184 Joules
Joule: Equivale a 107 ergios, definido 1 erg como la cantidad de energía requerida para acelerar la masa de 1 g en un 1cm/seg.
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Energía Bruta (EB)
Energía Digestible (ED)
Energía Metabolizable (EM)
Energía Neta (EN)
Energía fecal
Energía Neta producción (Kp)
Dietético Metabólico
Producción de gases en digestión
Energía urinaria
Energía Neta mantenimiento (Km)
Incremento calórico Calor de fermentación
Calor de utilización de nutrientes
Utilización de la energía…
Dietético Metabólico
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ED
Bacterias
EM
ENm ENg ENl
E Heces
E Gases
E Orina
EB
Energía bruta a Energía neta …
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Factores que afectan…
Composición del alimento
Composición de la ración
Preparación de la ración
Nivel de alimentación
Especie animal
ED
Especie animal
Nivel de alimentación
Destino de los aminoácidos
Preparación del alimento
EM
Proteína cruda del alimento
Perfil de ácidos grasos volátiles
Metabolismo basal
EN
Ración (base seca) Alfalfa Concentrados Mcal / kg % Mcal / kg. % Energía Bruta...................................... 4,40 100 4,31 100 Energía fecal........................................ -1,63 -37 -1,01 -23 Energía digestible................................ 2,77 63 3,30 77 Pérdidas de energía en gases.............. -0,35 -8 -0,31 -7 Pérdidas de energía en orina............. -0,22 -5 -0,19 -5 Energía metabolizable........................ 2,20 50 2,81 65 IC, pérdida de energía........................ -1,28 -29 -1,06 -24 EN mant. + prod.......................................... 0,92 21 1,75 41
Fuente: Church (1974)
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Metabolismo de la Energía …
Objetivo Aporte suficiente de energía para cubrir las necesidades de mantenimiento y producción.
Los sistemas de alimentación surgen de mediciones directas de energía (ED, EM, EN) o de las estimaciones indirectas (TDN, equivalente almidón, equivalente heno).
Crecimiento, producción, trabajo,
tamaño corporal, edad, sexo, especie
y condiciones ambientales
Factores:
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Sistema de Alimentación …
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Table of Contents Pag.
OVERVIEW1. Components of Poultry Diets Energy, Carbohydrates, Protein and Amino Acids, Fats,
Minerals, Vitamins, Water, Xanthophylls, Unidentified Grotwh Factors, Antimicrobials
2. Nutrient Requirements of Chickens Leghorn-Type Chickens, Meat-Type Chickens3. Nutrient Requirements of Turkeys Starting and Growing Turkeys, Turkey Breeders4. Nutrient Requirements of Geese5. Nutrient Requirements of Ducks6. Nutrient Requirements of Ring-Necked Pheasants,
Japanese Quail and Bobwhite Quail7. Signs of Nutritional Deficiencies in Chickens and Turkeys Protein and aminoacids deficiencies, Vitamin deficiencies,
Mineral deficiencies8. Toxicity of Certain Inorganic Elements9. Composition of Feedstuffs Used in Poultry Diets Cereal grains, protein supplements, estimating the aminoacids
composition of feedstuffs, Characteristics of dietary fats, Macromineral supplements, Mycotoxins
10. Standard Reference Diets for ChicksAppendix A. Documentation of Nutrient RequirementsAppendix B. Estimating the Energy Value of Feed IngredientsAppendix C. Conversion FactorsREFERENCES AUTHORSINDEX
1-23-18
19-34
40-41
42-4344-4546-57
58-60
61-7980-82
83-112113-113114-114143-144115-142143-144145-155
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Sistema de Valoración de la Energía …
Equivalente Heno (Thaer, 1809)
TDN (Atwater y Woods, 1894)
Equivalente Almidón (Kellner, 1905)
1.- Sistema Francés
2.- Sistema Suizo
3.- Sistema Holandés 4.- Sistema EM 5.- Sistema Cornell
TDN= PCd + FCd + ELNd +EEd *(2,25)[ (1,09-(0,0124 x FDA) ] 89,90
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Sistema Basado en TND NRC (1945)
Sistema que predice el comportamiento animal a partir de la
digestibilidad de los nutrientes de la ración, siendo que
el valor energético de la ración depende de dicha
digestibilidad, medida ésta como Total de Nutrientes
Digestibles (TDN)
Limitantes:
Los valores de TDN de la mayoría de los alimentos fueron determinados hace muchos años, mientras la composición de los alimentos ha cambiado a lo largo de los años.
Para algunos alimentos, el valor TDN no puede determinarse directamente, ya que el alimento puede no ser el único componente de la dieta, existiendo efectos asociativos.
El consumo y la composición de la dieta afectan la digestibilidad de los alimentos. Los valores energéticos fueron calculados a un nivel de ingestión constante de tres veces el valor de mantenimiento.
Basado en el TDN,unidad de 116 años de antigüedad.
La estimación de la ENL se hace igual que en el TDN.
Sobrevalora la ENL de la mayoría de los alimentos.
Infravalora la ENL de los alimentos grasos.
Difiere de sistemas europeos recientes (ARC, INRA, VEM, NEL Alemán, etc).
A considerar …
Asume…
Las características químicas del alimento no limitan su utilización.
Realidad:
Puede no promover las condiciones óptimas para la fermentación ruminal.
Los valores obtenidos sobrestiman a los reales.
Ejemplo: dietas deficientes en N degradable
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Cálculo del TDN…(NRC, 2001)
TDN1x (%) = tdNFC + tdCPf/c+(tdFA x 2,25) + tdNDF –7
tdNFC = 0,98 (100 –[(NDF-NDICP + CP + EE + Ash) x PAF
tdNFC = digestibilidad verdadera de CHO no fibrosos
PAF = Factor de procesamiento (0,87 – 1,04)
tdNDF = 0,75 x (NDFn –L) x [1 – (L/NDFn)0.667]
L = Lignina; NDFn = NDF – NDICP; NDICP = N insoluble en NDF x 6,25
Opción para tdNDF: incubando en rumen in vitro por 48 h
tdCPf = CP x exp[-1,2 x (ADICP/CP)]
tdCPf = dig. verd. de la PC de los forrajes
ADICP = N insoluble en detergente ácido x 6,25
tdCPc = CP x [1-(0,4 x ADICP/CP)]
tdCPc = dig. verd. de la PC del concentrado
tdFA = dFA (FA=EE-1 / se asume 100 % dig. de AG´s)
7: TDN fecal endógeno, para pasar td a dig. real a 1x
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Energía Neta Mantenimiento …
Metabolismo basal
Actividad voluntaria
Regulación térmica
Formación de productos
Digestión y absorción
Calor de fermentación
Formación y excreción de desechos
Representa la energía contenida en un kilogramo de alimento disponible para el soporte de las funciones de mantenimiento del animal tales como:
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Requerimiento para Mantenimiento …
Actividad en confinamiento (10 %)
0,007 Mcal/kg PV0,75
(NRC, 2001)
PesoReq. EN
350 6,5
450 7,8
550 9,1
Mantenimiento
0,080 Mcal/kg PV0,75
Metabolismo en ayunas
0,073 Mcal/kg PV0,75
(Flatt et al., 1965)
0
2
4
6
8
10
12
0 100 200 300 400 500 600 700
Peso (P, kg)
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(Mca
l)
R. Mant.= 0.080 P0.75
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Requerimiento para Actividad Muscular …
Recorrido al potrero
4,5x10-4 Mcal ENL/kg PV/km
Actividad del consumo en pastoreo
0,0012 Mcal ENL/kg PV
+ 12 % del Mant. en dos viajes a 500m
Pastoreo en colinas
Lo anterior + 0,006 Mcal ENL/kg PV
+ 50 % Mant. en el caso anterior
Factores: Distancia del recorrido Topografía del potrero Peso vivo
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Energía Neta Producción …
Crecimiento
Engorde
Lactación
Lana y pelo
Reproducción
Trabajo
Después de cubrir los requerimientos de mantenimiento tendremos una energía disponible para (Kp…n):
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Energía Neta de Lactación …
La ENL se asume como la sumatoria del calor de combustión de los
componentes individuales de la leche, a saber grasa (9,29 Mcal/kg), proteína (5,71 Mcal/kg) y lactosa (3,95 Mcla/kg).
Nutr iente Vaca Vaca Búfala Hum.
Búfalo Humano
Agua (%) 88,0 84,0 87,5
Energía (kcal) 61,0 97,0 70,0
Proteína (%) 3,2 3,7 1,0
Grasa (%) 3,4 6,9 4,4
Lactosa (%) 4,7 5,2 6,9
Minerales (%) 0,72 0,79 0,20
ENL (Mcal /kg) = 0,0929 G (%) + 0,0547 PC (%) + 0,0395 Lac (%)
En ausencia de valores de proteína y lactosa:
ENL (Mcal /kg) = 0,0929 G (%) + 0,360
Vacas …
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Vacas …
ENc = 0,0635 x Peso Vacío 0,75 x Ganancia de Peso Vacío 1,097
Energía en Crecimiento…
Correcciones por Incremento o Pérdida de Peso
Consideran los cambios en la condición corporal del animal, basado en la escala de 1 a 5 de Edmonson et al. (1989)
Consideran que, aunque subjetivo, la condición corporal es el único método práctico para evaluar las reservas energéticas de la vaca
Mcal ENL/kg
CC Perdida Ganancia
2,0 3,83 4,50
2,5 4,29 4,90
3,0 4,68 5,34
A mayor CC el animal tiene más grasa y menos proteína
Cerdos …
ED ……. - 20 kg PV= (251x PV) – (0,99 x PV2 – 133)
20-120 kg PV= 1,250 + (188 x PV) – (1,4 x PV2) + (0,004 x PV2)
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ía… ENg = [(0,00318 x D – 0,0352) x (PB/45)]/0,218
donde:
D= Días de gestación entre 190 y 279
PB= Peso del becerro al nacer (kg)
Energía Neta de Gestación…
Efecto del Ambiente…
Disminuir consumo de materia seca digestible en 1,8% por cada reducción
de 10 ºC por debajo de 20 ºC. Esto debido a reducción en tasa de pasaje.
En ambiente cálido se incrementa requerimientos de mantenimiento de 7 a
25% (en vaca de 600 kg significa 0,7 a 2,4 Mcal EnL/día). No hay
ecuaciones válidas, por lo que no hay ajustes actuales (NRC, 2001)
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Requerimientos de EM …
EM
EN
Calor kEl proceso fisiológicoEl nivel de consumoLa calidad del alimento
ENLp (Mcal/kg) = [ 0,703 EMp (Mcal/kg)] – 0,19
ENM (Mcal/kg) = 1,37 EM – 0,138 EM2 + 0,105 EM3 – 1,12
ENG (Mcal/kg) = 1,42 EM – 0,174 EM2 + 0,122 EM3 – 1,65
Conversión de EM en EN
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Sistema de Energía MetabolizableBlaxter (1962)
Sistema que predice el comportamiento animal a partir de atributos de la ración en una forma más precisa que los equivalentes de Almidón.
Sistema de energía Neta Californiano (1968)
Sistema de Energía Neta de Alemania del Este (1971)
Sistema de Flatt et al. (1972)
Sistema del Reino Unido (ARC)
Equivalentes Almidón (1905 )
La energía neta de un alimento es constante.
El valor de energía neta de un alimento para cada función (mantenimiento, engorde, lactación) mantiene por separado una relación lineal (aditividad).
Sistema Energía Metab. (1962 )
La energía neta de un alimento disminuye a medida que incrementa el consumo.
Existe un efecto decisivo de la composición del alimento sobre la utilización de la energía.
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Valores de k variables según: alimento, nivel de
alimentación y naturaleza del producto (leche, carne,
etc.).
Valor energético de los alimentos en términos de EM,
considerada ésta básicamente una variable con
características de aditividad.
Se definen los requerimientos en función al calor de
combustión de los productos.
Premisas …
Se asume aditividad en el comportamiento de la EM de los alimentos, desestimando la interacción entre éstos, el animal y el manejo.
No se separa el alimento en función al sitio de digestión, lo que indudablemente condiciona la disponibilidad de EM de diferentes dietas.
No se considera la existencia de diferentes patrones de fermentación, lo que dificulta interpretaciones asociadas al efecto del plano nutricional sobre la fermentación.
En todos los casos, subestima los requerimientos de EM para bajos niveles productivos, y los sobrestima cuando los niveles son altos.
Desventajas …
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Sistema Francés
Emplea la EN puesto que la considera la única medida aditiva para el cálculo de raciones, obtenida ésta a partir de la eficiencia de utilización de la EM.
Expresión de los aportes y necesidades energéticas en dos unidades: UFL y UFC .
La utilización de la Unidad Lastre (UL) para expresar el consumo, definida como 1kg MS de un forraje de referencia (15% PC y 27% FC)
Leroy (1970)
Una Unidad Forrajera (UF) es la energía neta contenida en 1 Kilogramo de cebada (860 g MS y 2720 Kcal EM) para mantenimiento o producción. Siendo que la energía neta corresponde a la EM menos el calor extra de producción (estimado en 1 Kcal/Kg MS).
PRINCIPIOS:
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UF (Kcal)= 1,43 * Proteína cruda digestible + Extracto Libre de Nitrógeno + Fibra cruda digestible + (Grasa cruda digestible * Factor A) - Factor de corrección.
Factor ACorrección por fuente de grasa
Provenientes de oleaginosas= 2,42 Provenientes de cereales= 2,12 Provenientes de forrajes = 1,91
Factor de CorrecciónA mayor cantidad de fibra mayor será la perdida de energía
% FC FC 4-6 0,29
6-8 0,348-10 0,3810-12 0,4312-14 0,4814-16 0,53> 16 0,58
Unidad Forrajera Leche…Es el equivalente a la energía que necesita una vaca lechera para producir 3 kg de leche con 3.3 % de grasa.
1 UF 1828 Kcal en vacas lecheras
1 UF 1650 Kcal en ganado de carne
1 UF 2216 Kcal en cerdos
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Sistema Cornell (CNCPS, 1995)
Predice el rendimiento de los rumiantes a partir de los ingredientes de la dieta, en un modelo de carácter dinámico.
Carbohidratos y proteínas disponibles Necesidades de energía y proteína Aporte y necesidades de PC y AA’s
ARC............................... EMF INRA............................. MOF
NRC............................... NDT CNCPS........................... CHOF
NDT = Nutrientes - excreción fecal
Submodelos:
Sustratos energéticos para síntesis microbiana
Sustrato energético para hospedador
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Sistemas de Alimentación …
Cerdos: ED y EM
Aves: EM
Rumiantes: EM y ED
Vacas lecheras de alta producción: EN
Sin embargo en el trópico no se utiliza EN:
1.- Cámaras para medir pérdidas de gases
2.- Valores poco confiables para medir EM
3.- Cámaras muy sensibles para medir el IC
AFRC, 1993. Energy and protein requirements of ruminants. CAB international, Wallingford, UK, 159 p.
AFRC, 1998. Respuestas en la Composición de la Leche a la Ingestión de Nutrientes por las Vacas Lecheras. (González, V. ed). Edit. Acribia, S.A.. Zaragoza, España. 119 p.
Guada, J. 1997. Características del sistema de Cornell (CNCPS) como modelo de valoración proteica y energética para rumiantes. En: Avances en nutrición y alimentación animal: XII Curso de Especialización FEDNA (Ed. Paloma García Rebollar, Carlos de Blas Beorlegui, Gonzalo G. Mateos). Madrid. España. pp. 305-327
NRC, 2001. Nutrient Requeriments of Dairy Cattle. 7th Edic. National Academy Press. Washintong, DC. 379p.
INRA, 1988. Alimentation des Bovins, Ovins, et Caprins. (R. Jarrige, ed.). Institut National de la Recherche Agronomique. Paris, Francia.
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Lectura Recomendada …
