Ciencia animal

 

Urea de liberación lenta en dietas para bovinos productores de carne: digestibilidad, síntesis microbiana y cinética ruminal

 

Slow release urea in beef cattle diets: digestibility, microbial synthesis and rumen kinetic

 

Román D. Castañeda-Serrano^1,2* , Antonio Ferriani-Branco², Silvana Teixeira², Tatiana Garcia-Diaz², Altair Diego-Sofiati²

 

¹ Universidad Cooperativa de Colombia. *Autor responsable: (romancaser@gmail.com).

² Programa de Pósgraduação em Zootecnia. Universidade Estadual de Maringá. Paraná. Brasil.

 

Recibido: julio, 2012.
Aprobado: noviembre, 2012.

 

Resumen

Hay interés en buscar fuentes alternativas de urea que puedan degradarse lentamente en el rumen para evitar los problemas y restricciones derivadas de su uso. El objetivo de este estudio fue evaluar los efectos de sustituir urea convencional por urea de liberación lenta (ULL) en dietas para bovinos productores de carne, sobre el consumo voluntario, los coeficientes de digestibilidad aparente ruminal (CDR), intestinal (CDI) y total (CDT) de los nutrientes, la síntesis de proteína microbiana y la cinética ruminal. Se usaron cuatro novillos Nelore (peso vivo 565±45 kg), con cánula ruminal, en un diseño experimental Cuadro Latino 4×4. Los tratamientos fueron los siguientes: 0 ULL=100 % urea, 33 ULL=66 % urea y 33 % ULL; 66 ULL=33 % urea y 66 % ULL; 100 ULL= 100 % ULL. Los datos fueron analizados por ANOVA y cuando hubo efectos de tratamiento (p<0.05) se realizó un análisis de regresión polinomial. Los tratamientos no cambiaron (p>0.05) el consumo de materia seca (CMS), el CDR, el CDI y el CDT de la MS, proteína (PC) y carbohidratos no fibrosos (CNF). Sin embargo, el flujo ruminal de la MS, materia orgánica y PC se redujo linealmente (p< 0.05) al aumentar el nivel de ULL en la dieta. La inclusión de la ULL aumentó linealmente (p< 0.05) el CDR de la fibra detergente neutro (FDN). La sustitución de urea por ULL no afectó (p> 0.05) la síntesis de proteína microbiana ni la cinética ruminal. Se concluye que el uso de ULL en la dieta para novillos Nelo-re mejoró la digestibilidad aparente ruminal de la fibra, sin afectar la síntesis de proteína microbiana y cinética ruminal.

Palabras clave: nitrógeno no proteico, rumiantes, urea de lenta libración.

 

Abstract

There is an interest in finding alternatives for urea that can slowly degrade in the rumen to avoid problems and restrictions derived from its use. The objective of this study was to evaluate the effects of substituting conventional urea for slow release urea (SRU) in diets for beef cattle, on voluntary consumption, coefficients of apparent (ARD), intestinal (IRD) and total (TRD) rumen digestibility of nutrients, microbial protein synthesis, and rumen kinetics. Four Nelore steers (live weight 565±45 kg) were used, with a rumen cansnula, in a Latin Square experimental design of 4×4. The treatments were the following: 0 SRU= 100 % urea, 33 SRU= 66 % urea and 33 % SRU; 66 SRU=33 % urea and 66 % SRU and 100 SRU= 100% SRU. The data were analyzed through ANOVA and when there were treatment effects (p< 0.05), a polynomial regression analysis was performed. The dry matter consumption (DMC), the ARD, IRD and TRD of the DM, protein (PC) and non-fibrous carbohydrates (NFC) were not affected (p> 0.05) by treatments. However, the rumen flow of DM, organic matter and PC was linearly reduced (p< 0.05) when increasing the level of SRU in the diet. The inclusion of SRU increased linearly the ARD of neutral detergent fiber (NDF) (p< 0.05). Substituting urea for SRU did not affect (p> 0.05) microbial protein synthesis or rumen kinetics. We conclude that the use of SRU in the diet for Nelore steers improved the apparent rumen digestibility of fiber, without affecting microbial protein synthesis and rumen kinetics.

Key words: non-protein nitrogen, ruminants, slow release urea.

 

INTRODUCCIÓN

La fuente más común de nitrógeno no proteínico (NNP) usada en la alimentación de rumiantes es la urea, debido a su costo bajo y a su equivalente proteínico elevado de 281 %. Una unidad de urea en la dieta puede sustituir cinco unidades de harina de soja (Glycine max) (Pinos-Rodríguez et al., 2010). El problema mayor con la urea es su degradación ruminal rápida la cual es difícil de sincronizar con la degradación de carbohidratos y el crecimiento microbiano, procesos que ocurren más lentamente, y la rápida liberación de amoniaco en el rumen ocasiona un uso ineficiente del nitrógeno por los microorganismos, limitando la inclusión de urea en las dietas de rumiantes (Satter y Roffler, 1975).

Una fuente de NNP de liberación lenta podría reducir el riesgo de intoxicación causada por la urea y aumentar el espacio para la inclusión de ingredientes en la dieta sustituyendo fuentes de proteína vegetal, las cuales son de costo alto y disponibilidad limitada, mejorando el sincronismo de nutrientes en el rumen sin comprometer el rendimiento animal (Souza et al., 2010). Por el periodo de adaptación requerido de los rumiantes a la urea y con base en la sincronización de la tasa de degradación de nutrientes en el rumen, la digestibilidad de la fibra mejora al usar una fuente de urea de liberación lenta (ULL; Ørskov, 1999). En el mercado hay productos con urea protegida desarrollados a base de polímeros, compuestos de poliuretano (Xin et al., 2010), urea encapsulada (Taylor-Edwards et al., 2009), y urea físicamente encapsulada por ceras vegetales. Pero algunos compuestos pueden no ser ventajosos porque parte del NNP sale del rumen sin degradarse, reduciendo su incorporación a la proteína microbiana (Firkins et al., 2007).

Según Azevedo et al. (2010), la ULL es una alternativa de NNP de liberación lenta, puede reducir la velocidad de hidrólisis de la urea y optimizar la fermentación ruminal. Pero es necesario comprobar lo anterior, por ejemplo en dietas altas en forraje y con diversas fuentes de carbohidratos no fibrosos. Con un equivalente proteínico de 256 %, la ULL se degrada en 16 a 24 h en el rumen porque su solubilidad es más lenta y constante que la urea convencional, la cual se degrada instantáneamente. Así se evita el desequilibrio entre la liberación de energía y nitrógeno.

El objetivo de este estudio fue evaluar los efectos de cuatro niveles de sustitución de urea por ULL en dietas para bovinos productores de carne, sobre la digestibilidad aparente, la síntesis de proteína microbiana y la cinética ruminal.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se realizó en el sector de evaluación de alimentos para rumiantes de la Granja Experimental de Iguatemi (FEI) y el Laboratorio de Análisis de Alimentos y Nutrición Animal (LANA), de la Universidad Estadual de Maringá (UEM), Brasil.

Se usaron cuatro novillos Nelore (peso vivo 565±45 kg) con cánula ruminal, alojados en corrales individuales (8.75 m² área total), equipados con comederos y bebederos automáticos individuales. Los alimentos se proporcionaron a voluntad en forma de mezcla completa a las 08:00 h y 16:00 h. Las dietas fueron formuladas para permitir ganancias de peso diarias de 1.10 a 1.20 kg d^-1. El diseño experimental fue un Cuadro Latino 4×4, con período experimental de 21 d: 15 d para adaptación a las dietas experimentales (Cuadro 1) y 6 d para recolectar muestras (alimentos ofrecidos, rechazos, heces, líquido rumi-nal, digesta omasal y orina).

El consumo se ajustó para obtener 5-10 % de rechazos del alimento total ofrecido. El consumo diario se calculó como la diferencia entre el alimento proporcionado y el alimento rechazado, con base en la materia seca (MS). La relación entre forraje y concentrado de las dietas fue 40:60. La composición química y porcentual de los alimentos y las dietas experimentales se muestra en los Cuadros 1 y 2.

Para los tratamientos se sustituyó urea convencional por ULL: 0 ULL=100 % urea, 33 ULL=66.5 % urea y 33.5 % ULL, 66 ULL=33.5 % urea y 66.5 % ULL y 100 ULL=100 % ULL.

Para determinar la digestibilidad total y parcial de la MS, materia orgánica (MO), proteína (PC), extracto etéreo (EE), fibra detergente neutro corregida para cenizas y proteínas (FDN-cp) y carbohidratos no fibrosos (CNF), se recolectaron muestras de quimo omasal (~500 mL) a través del orificio retículo omasal por succión, de acuerdo con la técnica descrita por Leão et al. (2005), y heces (~200 g) directamente en el recto.

Las muestras de quimo omasal y de heces se recolectaron desde el día 14, durante 6 d, a 0, 2, 4, 6, 8 y 10 h después de la alimentación a las 08:00 h, y se tomaron seis muestras de digesta omasal y seis muestras de heces por animal/tratamiento/ período.

Para medir el flujo omasal y producción fecal se administraron 10 g d^-1 de dióxido de titanio (TiO₂) directamente en el rumen, desde el día 7 de cada período. Las muestras de quimo omasal y de heces se colocaron en bolsas plásticas identificadas y se congelaron a —20° C. Estas muestras fueron descongeladas, pre-secadas 72 h en una estufa de circulación de aire a 55 °C y molidas en molinos tipo Willey (malla 1 mm). Las muestras se mezclaron con base en el porcentual del peso seco para obtener muestras compuestas de quimo omasal y heces por animal/tratamiento/período.

Los rechazos de alimentos se recogieron de los comederos diariamente durante el experimento, se pesaron y homogeni-zaron para realizar una muestra compuesta por novillo en cada período. Las muestras de ensilaje de sorgo, maíz y salvado de trigo se recolectaron una vez por período experimental.

Las muestras de alimentos usados en las dietas experimentales, los rechazos, el quimo omasal y heces se analizaron para determinar MS, MO, PC, EE y cenizas (AOAC, 1990), FDNcp y FDA (Van Soest et al., 1991). Los valores de carbohidratos no fibrosos (CNF) y nutrientes digestibles totales (NDT) se calcularon con las ecuaciones de Sniffen et al. (1992). Las muestras de quimo omasal y las heces fueron analizadas para titanio (Myers et al. 2004).

Durante el día 21 de cada período experimental se recolectaron a través de la cánula ruminal las muestras de fluido ruminal, para determinar la cinética ruminal de la fase líquida. Se administraron directamente en el rumen de cada novillo, 30 g del complejo cobalto-EDTA (Co-EDTA) disueltos en 500 mL de agua destilada antes de la alimentación de las 08:00 h, en diferentes lugares en una dosis única de acuerdo con Uden et al. (1980), y se recolectaron muestras de 50 mL de fluido ruminal a 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 y 24 h.

La tasa de pasaje de líquidos y las curvas de concentración ruminal de Co-EDTA se ajustaron al modelo exponencial unicompartimental de Hungate (1966), Yco=A.e^(-k1.t), donde Yco = concentración del indicador en el tiempo t, A= concentración de equilibrio de cobalto (tiempo cero), kp=tasa de pasaje o dilución de cobalto y t=tiempo de mues-treo. Las variables de la cinética ruminal de la fase líquida se calcularon de acuerdo con Colucci et al. (1990): tiempo de retención en el rumen (TR, % h^-1)= 1/kp; volumen ruminal (VR, L)= cantidad de cobalto proporcionado (mg)/A (mg L^-1); tasa de reciclaje de la fase líquida ruminal (TRec, veces d^-1)= 24 h TR^-1, calculada según Maeng y Baldwin (1976).

Entre los días 17 y 20 de cada periodo experimental se recolectaron cuatro muestras de orina por novillo, entre 3 y 4 h después de la alimentación de las 08:00 h, durante la micción espontánea. Las muestras de orina se homogenizaron y se filtraron a través de filtros de tela y alícuotas de 10 mL se diluyeron inmediatamente en 40 mL de H₂SO₄ a 0.036 N (Chen et al., 1995). El pH en las muestras fue ajustado a valores inferiores a 3 para evitar la destrucción bacteriana de los derivados de purina y la precipitación de ácido úrico; después se almacenaron a -20 °C para análisis de alantoína y ácido úrico. Una submuestra de orina sin ácido fue llevada el mismo día al laboratorio para determinar la concentración de creatinina en la orina por el método de punto final usando picrato y acidificante según las recomendaciones de la empresa fabricante (GoldAnalisa®).

A partir de la excreción de creatinina para novillos Nelore (27.4 mg kg^-1) (Barbosa et al., 2006), y la concentración de crea-tinina (mg L^-1) en la muestra de orina, se calculó el volumen diario de orina y se usó para calcular la excreción diaria de alantoína y ácido úrico de cada novillo.

El análisis de alantoína en la orina se realizó por colorimetría, según la técnica de Fujihara et al. (1987) y con modificaciones menores (Chen y Gomes, 1992). La concentración de ácido úrico se realizó con kits comerciales (Labtest^®). La excreción total de derivados de purina fue el resultado de la excreción urinaria de alantoína y ácido úrico.

Las purinas microbianas absorbidas (X, mmol d^-1) se calcularon de la excreción de derivados de purinas (Y, mmol d^-1): Y=0.85 X+0.385 PV^0.75, donde 0.85 es la recuperación de purinas absorbidas como derivados de purinas y 0.385 PV^0.75 es la contribución endógena para la excreción de purinas (Verbic et al., 1990).

El flujo intestinal de compuestos nitrogenados microbianos (Nmic, g N d -¹) se calculó de las purinas microbianas absorbidas (Pabs, mmol d^-1): Nmic=(70 *Pabs)/(0.83*0.116*1000), donde 70 corresponde al contenido de N en las purinas (mg N^-1 mmol) y 0.83 es la digestibilidad de las purinas microbianas; 0.116 es la relación N purina: N total de los microorganismos del rumen (Chen y Gomes, 1992).

Los datos fueron analizados por un ANDEVA usando el rocedimiento GLM y cuando hubo un efecto significativo (p<0.05) para el tratamiento se realizó un análisis de regresión polinomial (SAS, 2004). El diseño experimental fue un Cuadro Latino 4X4, con cuatro tratamientos, cuatro periodos y cuatro novillos. El modelo estadístico fue:

donde Y_ijk =respuestas al tratamiento k, del animal i, en el período j; μ = media de los tratamientos; A_i=efecto del animal i, (1...4); P_j=efecto del periodo j, (1...4); T_k=efecto del tratamiento k, (1...4); e_ijk=error residual.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El consumo de MS (CMS), de MO, PC, FDN y CNF no fue influenciado por los tratamientos. El promedio de CMS fue 11.1 kg de MS d^-1, correspondiente a 1.97 % del peso vivo. Al respecto, la inclusión de urea en la dieta disminuye el CMS comparada con la harina de soja (Conrad et al., 1977; Oliveira et al., 2001; Silva et al., 2001), por lo cual se esperaba un mayor CMS con la adición de la ULL. Sin embargo, esto no ocurrió probablemente porque se usó sólo 1.5 % de urea en las dietas y los novillos estaban bien adaptados. Estos resultados coinciden con los descritos por Galo et al. (2003) quienes no observaron diferencias en el CMS en vacas lecheras alimentadas con dietas con ULL (0.77 % de la MS). Pero Pinos-Rodríguez et al. (2010) reportan una disminución en el CMS en bovinos al sustituir harina de soya (13.4 kg d^-1) por ULL (12.9 kg d^-1).

No hubo diferencias (p>0.05) entre tratamientos para los coeficientes de digestibilidad aparente ruminal (CDR), intestinal (CDI) y total (CDT) de la MS, PC, EE y CNF (Cuadro 3). El flujo omasal de la MS, MO, PC y FDN presentó un efecto lineal decreciente (p<0.05) al sustituir la urea por la ULL en la dieta, lo cual afectó directamente el CDR de la FDN (p<0.05), que pasó de 30.0 (0ULL) a 35.3 % (100 ULL), pero esa respuesta no se mantuvo para el CDT de la FDN.

Puga et al. (2001) señalan un aumento significativo en la degradación de urea protegida en dietas altas en forraje, posiblemente debido a una mejor actividad de los microorganismos responsables de la fermentación de la fibra en el rumen. De acuerdo con Ørskov (1999), la digestibilidad es alta con niveles altos de fibra asociados a fuentes de urea de liberación lenta, pero el nivel de FDN en las dietas del presente estudio fue 36.6 %. Así, es probable que en dietas con mayor proporción de fibra las fuentes de NNP de liberación lenta tengan mayor efecto. Galo et al. (2003) reportan un aumento en la digestibilidad total de MS y PC en vacas en lactancia al usar ULL, lo cual corrobora esa hipótesis. Además, hay mayor CMS y digestibilidad de nutrientes en vacas lecheras alimentadas con dietas con urea revestida de poliuretano (Xin et al., 2010). En esos dos estudios los porcentajes de FDN en las dietas experimentales fueron mayores a los del presente experimento. Pero en novillos alimentados con heno de baja calidad, el reemplazo de urea por ULL no cambió la degradación de la fibra (Azevedo et al., 2010).

La adición de ULL no cambió (p > 0.05) la tasa de pasaje de líquidos (Kp) (Cuadro 4) cuyo valor medio (9.38 % h^-1) fue superior al de 6.7 % h^-1 reportado por Owens y Goetsch (1986) para dietas con 50 a 80 % concentrado, pero fue similar al de 10.2 % h^-1 en bovinos consumiendo una dieta con la misma proporción forraje:concentrado usada en el presente experimento (Bürger et al., 2000).

El volumen ruminal (VR) medio en el presente estudio fue 91.16 L que corresponde a 16.1 % del peso vivo, y está dentro de los valores medios (15 a 21 % del PV) propuestos por Owens y Goetsch (1988) como VR normal en bovinos. Highstreet et al. (2010) señalan que no hay diferencias en el VR (45.2 a 48.6 L) al sustituir urea con urea protegida con grasa en vacas lecheras. El tiempo de retención y la tasa de reciclaje tampoco fue influenciada (p> 0.05) por la sustitución de la urea convencional por ULL, lo cual confirma que la inclusión de urea protegida no afecta la cinética ruminal de la fase líquida.

Rumiantes alimentados con forrajes presentan mayores tasas de pasaje de la fase líquida que aquellos alimentados con concentrados, lo cual estaría relacionado con la mayor producción salivar (Bürger et al. 2000). De acuerdo con la mayor digestibilidad rumi-nal del FDN (Cuadro 4) se podría esperar una menor de pasaje de la fase liquida, menor volumen ruminal y menor tiempo de retención en el rumen en las dietas con mayor inclusión de ULL. Pero ese efecto no se observó probablemente porque los tratamientos no afectaron el consumo en los novillos y hubo una respuesta similar a las dietas en el rumen, lo cual se manifiesta por la eficiencia similar de síntesis microbiana (Cuadro 5).

El volumen urinario de un bovino adulto varía de 5 a 10 L d^-1 (Gurtler et al., 1987) y en el presente estudio todos valores estuvieron en este intervalo. Highstreet et al. (2010) no observaron diferencias en producción de orina al sustituir urea por una urea encapsulada en la dieta de vacas lecheras. Hay una tendencia a que las fuentes de NNP reduzcan el volumen de orina (Santos et al., 2011), pero esa variable no cambió en el presente estudio, y esos autores reportan que el volumen de orina y la concentración de alantoína no cambió en vacas lecheras alimentadas con ULL en sustitución parcial de harina de soya. En el Cuadro 5 se muestra que la producción media de alantoína fue 184 mmol d^-1 y no hubo efecto de los tratamientos (p> 0.05), lo cual es similar al reporte de Galo et al. (2003) quienes no indican que la sustitución de urea por ULL no afecta esta variable.

La producción urinaria media de ácido úrico fue 10.30 mmol d^-1 (Cuadro 5) y no hubo diferencia entre los tratamientos. Según Chen y Gomes (1992), la proporción de ácido úrico en los derivados de purinas (DP) varía de 15 a 20 % y es muy constante en el mismo animal, pero varía entre animales. En el presente experimento esas proporciones fluctuaron de 4.87 a 5.84 %. En Brasil, Castañeda et al. (2009), Chizzotti et al. 2006) y Rennó et al. (2000) reportan proporciones de ácido úrico menores a las propuestas por Chen y Gomes (1992).

La eficiencia de la síntesis de proteína microbiana observada en el presente experimento fue 166 g PCmic kg^-1 NDT consumido (Cuadro 5), y no hubo efecto de la inclusión de ULL. Este valor fue superior al propuesto por NRC (2000) de 130 g PCmic y al calculado por Valadares et al. (2006) de 120 g PCmic en un meta análisis de datos para bovinos en condiciones tropicales. Así, se puede inferir que en todos los tratamientos hubo maximización de la síntesis microbiana y que en las condiciones de este experimento la ULL no presentó ventajas como sustituto de la urea respecto a esa variable.

 

CONCLUSIONES

La utilización de la urea de liberación lenta en sustitución de la urea convencional en la dieta de bovinos productores de carne mejora el flujo omasal de la materia seca, materia orgánica, proteína y la digestibilidad aparente ruminal de la FDN, pero no cambia en el consumo y digestibilidad total de los nutrientes, la cinética ruminal y la síntesis de proteína microbiana.

 

LITERATURA CITADA

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