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Introducción
La investigación en nutrición porcina es importante, ya que esta especie se caracteriza por su alta prolificidad, ciclo de producción corto y alta eficiencia alimenticia; características que han hecho que sea la carne más consumida a nivel mundial, representando el 36 % del mercado1, y la segunda a nivel nacional representando el 26 % del consumo de carne en el país2. En México la investigación pecuaria inició en 1947 al crearse el Instituto Pecuario, dependiente de la Secretaría de Agricultura y Ganadería; en 1962 se transformó en el Centro Nacional de Investigaciones Pecuarias (CNIP), el cual en 1968 se convirtió en el Instituto Nacional de Investigaciones Pecuarias (INIP), que al fusionarse en 1985 con los Institutos de Investigación Agrícola y Forestal dieron origen al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Los primeros cuatro artículos de nutrición porcina aparecieron en 1966; fueron publicados en el número 7 de la revista Técnica Pecuaria en México, revista creada en 1963 por el CNIP, la cual en 2010 se transformó en la Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias. Desde ese momento hasta la fecha, el personal del Instituto ha realizado investigaciones que responden a las necesidades de la porcicultura nacional, ya sea generando la tecnología necesaria para el uso de materias primas en las diferentes fases productivas, o estudiando el impacto de la alimentación sobre la calidad del producto; así como el impacto de la alimentación en la eficiencia reproductiva y en la productividad del hato reproductor. Durante todo este periodo, la investigación realizada por el INIFAP ha contribuido al desarrollo de la porcicultura nacional y de su cadena de valor. En este manuscrito se resumen las principales aportaciones del INIFAP a la nutrición porcina y los retos a mediano y largo plazo a los que se enfrenta la investigación en el mundo y particularmente en México. Para la selección del material se consideró lo generado de 1985 a la fecha por investigadores del INIFAP, tanto en material impreso como digital, dando preferencia a los artículos científicos publicados y en segundo lugar las publicaciones en tesis y congresos. La información se organizó en la nutrición del hato reproductor y del cerdo para abasto, incluyendo desde el destete hasta finalización; así como el rendimiento en canal y la calidad de carne.
Hato reproductor
El tamaño de la camada, el número de partos por cerda por año y el número de cerdos producidos durante la vida productiva de la cerda, son los parámetros que establecen las bases de la productividad y rentabilidad de una granja porcina. Los avances científicos y tecnológicos generados en las disciplinas de genética, nutrición, reproducción y salud animal han permitido incrementar estas variables durante los últimos 35 años.
Situación actual
En la mayoría de las explotaciones tecnificadas, se espera destetar 30 cerdos por hembra por año, y que la cerda produzca más de 70 cerdos al abasto, a lo largo de su vida productiva. En el caso de Dinamarca en particular, el número total de lechones destetados por camada se incrementó de 9.9 en 1996, a 12.2 en 20093, mientras que en un reporte más reciente se menciona que el número de lechones destetados por camada para este país en 2017, fue de 14.6, lo que corresponde a 33.3 lechones destetados por cerda por año4.
La evaluación estadística de la producción porcina que se realiza en México está orientada al inventario de cerdos, a la producción por estado, a las importaciones y exportaciones, costos de insumos y materias primas, precio del cerdo en pie y de cortes primarios. Los pocos datos del análisis de la productividad del hato con que se cuenta en México, obedecen a reportes aislados de granjas en las que existen registros detallados del comportamiento. Ek-Mex et al5 al analizar la información de cuatro granjas comerciales, para cerdas de primero y segundo parto, encontraron variación en la cantidad de lechones nacidos vivos por cerda por año, presentando un rango entre 17.4 a 27.2 lechones. Por otro lado, Pérez Casillas6, presentó datos de cuatro granjas comerciales donde el promedio de lechones nacidos totales fue de 14.96, lechones nacidos vivos 13.59 y lechones destetados 11.58, valores similares a los reportados por PigChamp en 2019, para las granjas de los Estados Unidos.
Problemática
Si bien el incremento en la eficiencia reproductiva ha significado una mayor rentabilidad para las explotaciones porcinas, también representa nuevos desafíos, entre los que destacan elaborar alimentos y esquemas de alimentación de precisión, que permitan expresar el potencial genético en los diferentes estados fisiológicos, mejorar su permanencia en el hato, manteniendo la sustentabilidad de las granjas porcinas.
El consumo inadecuado de nutrientes puede influenciar la respuesta reproductiva de diversas maneras; puede alterar el proceso de ovulación y retrasar el inicio de la pubertad en las cerdas jóvenes. La sobrealimentación en gestación provoca ganancia excesiva de peso, interfiere con el desarrollo normal de las glándulas mamarias, y tiene impacto negativo sobre la producción de leche y el consumo voluntario de alimento durante la lactación. El incremento en el tamaño de la camada y, por consiguiente, en la demanda de producción de leche, resultan en un déficit nutricional para la cerda lactante, lo cual puede alargar la duración del intervalo destete-estro, reducir la tasa ovulatoria y la calidad de los ovocitos liberados, así como el desarrollo de los cuerpos lúteos, durante el primer estro posdestete. Lo anterior probablemente resulte en una reducción en la habilidad de los embriones para desarrollarse y sobrevivir, impactando negativamente en el tamaño de la camada al parto subsiguiente. Estos problemas son una causa importante de desecho de animales, particularmente en las hembras jóvenes, porque dificultan mantener la integridad de los grupos de parición en la granja e inducen una reducción en el número de lechones producidos anualmente por cerda7.
Alimentación de la cerda púber
La alimentación de las cerdas de reemplazo durante su crecimiento influye sobre la edad a la que éstas inician su vida reproductiva (pubertad) y sobre el número de óvulos liberados (tasa ovulatoria) durante los primeros ciclos estrales, así como a la conformación de su estructura ósea, muscular y grasa. De acuerdo con investigaciones del INIFAP, la alimentación de cerdas de reemplazo debe de iniciar a partir de los 75 kg/120 días de edad, limitando la ganancia diaria de peso a 700 g/día, para ello se tiene que restringir el consumo de energía a 8 Mcal de EM/día, utilizando un alimento con 0.78 % de lisina digestible, y nivel de proteína no mayor a 17 %8.
Alimentación de la cerda cíclica
La nutrición influye sobre la función reproductiva de las cerdas, afectando particularmente la tasa de ovulación, pero existe poca información sobre el efecto específico de un déficit energético o proteico sobre la supervivencia embrionaria. Mejía-Guadarrama et al9 reportaron que, la restricción proteica en cerdas nulíparas ciclando disminuye las concentraciones plasmáticas de urea sin afectar la tasa de ovulación. Una mayor masa muscular materna al parto amortigua el impacto negativo de una restricción proteica moderada sobre la producción de leche10, pero cuando esta restricción es severa se tienen repercusiones en la reproducción11-13.
Alimentación de la cerda gestante
A nivel mundial, es preocupante la competencia entre la producción animal y los seres humanos por granos básicos, por lo que una de las líneas de investigación que el INIFAP ha desarrollado, es el utilizar ingredientes alternativos y estrategias nutricionales, que garanticen el aporte de nutrientes adecuados a la cerda gestante, aprovechando subproductos de la industria e insumos locales; convencionales y no convencionales. La alfalfa achicalada y los ensilados de maíz, sorgo o pastos, pueden ser utilizados como la ración completa de la cerda gestante; así mismo, la sustitución del 33.3 % de sorgo por planta de yuca en harina14 o la adición de 3 kg/día de ensilado de yuca15, mejora la ganancia de peso de la cerda durante el último tercio de gestación, siempre y cuando se fortifiquen con vitaminas, minerales, y suplementos proteicos16-18, asegurándose que, en el último tercio de gestación, se cubra el requerimiento de energía. Respecto al uso de melaza como fuente de energía, Ángeles y Cuarón19 reportan mayor vida productiva de la cerda y mejor productividad debido al uso de sustratos cetogénicos.
Al evaluar la adición de diferentes fuentes y niveles de fibra soluble e insoluble a la dieta de cerdas gestantes, se demostró que la composición de la fibra afecta de manera diferente la digestibilidad de energía y nitrógeno dietario20, por lo que es importante conocer el tipo de fibra que se está utilizando. El 78 % de la variación en la digestibilidad de la energía en una dieta, podría ser explicado por el consumo de fibra soluble e insoluble: DIGAE= 88.74+0.083(CFS)- 0.02(CFIN); (P<0.01; R2=0.78), donde: DIGAE es la digestibilidad aparente de energía, CFS es el consumo de fibra soluble en gramos y CFIN es el consumo de fibra insoluble en gramos. Rentería et al20, demostraron que la inclusión de fibra insoluble disminuyó la digestibilidad aparente de energía en 0.2 %, y la digestibilidad aparente de nitrógeno en 0.1 % con un consumo de fibra insoluble de 250 g/día equivalente a 13.5 % de fibra insoluble en la dieta21. También se demostró que el consumo de fibra soluble no afectó la digestibilidad del nitrógeno, mientras que, la digestibilidad de la energía se relacionó positivamente al consumo de fibra soluble. Lo anterior significa que, es posible incluir altos niveles de fibra en la dieta de cerdas gestantes, sin comprometer su productividad, siempre que la influencia de la fibra en la digestibilidad de los nutrientes se considere en la formulación de la dieta y el cálculo de la ración diaria22. Además de que la inclusión de fibra en la dieta de la cerda gestante ayuda a mitigar el impacto de la restricción alimenticia a la que es sometida, y mejora el consumo de alimento en lactancia.
Alimentación de la cerda en lactación
En general, una disminución en el aporte energético durante la lactación no afecta la producción de leche, la cual es mantenida gracias a la movilización de las reservas corporales maternas23. Sin embargo, si la restricción energética es particularmente severa (6.5 vs 16.5 Mcal EM/día) el crecimiento de las camadas se reduce24.
Para la cerda en lactación, los aportes en aminoácidos se calculan en función del aporte en lisina, que es el primer aminoácido limitante. Los aportes proteicos son expresados en cantidad de proteína bruta o de lisina proporcionada en el alimento. Las camadas de cerdas sometidas a una restricción proteica durante la lactación (300-400 g de proteínas vs 700-900 g/día), mostraron reducción en su velocidad de crecimiento25, especialmente a partir de la tercera semana de lactación26. La disminución en la velocidad de crecimiento de las camadas se debe a la reducción en la cantidad de leche producida, así como a una baja exportación de proteína y de lípidos en la leche de las cerdas racionadas27. Sin embargo, otros autores10, no observaron efectos significativos de una restricción proteica severa (350 a 410 g de proteína vs 830 g/día) sobre el crecimiento de las camadas y composición de la leche. Estos resultados contrastantes, podrían ser explicados a partir de las diferencias en el estado de reservas corporales de las cerdas al inicio de la lactación, ya que una mayor masa muscular materna al parto amortigua el impacto negativo de una restricción proteica sobre la producción de leche10-12. La producción de leche depende de la cantidad y calidad del alimento consumido durante la lactación, así como de la capacidad de las cerdas para movilizar sus reservas corporales. El nivel de ingestión de lisina y de energía metabolizable, interactúan para influenciar la producción láctea28.
La investigación realizada por el INIFAP en cerdas lactantes ha estado dirigida a mejorar el consumo de energía, aminoácidos, vitaminas y minerales, esenciales en esta fase, así como a desarrollar programas y técnicas de alimentación, que fomenten el consumo diario de alimento con la finalidad de minimizar la pérdida excesiva de peso, proteína y grasa corporal, para mejorar los parámetros reproductivos y disminuir la alta tasa de desecho8. Las investigaciones realizadas en el INIFAP muestran que la adición a la dieta de sacarosa, melaza19,29,30, melaza-planta de yuca15 o picolinato de cromo31,32, puede contribuir a disminuir parcialmente el problema de un bajo consumo voluntario de alimento y de una reducción en el tamaño de la camada al parto siguiente, lo anterior, siempre y cuando se considere el nivel de lisina de la dieta33-35, si bien la mejor estrategia para evitar esta problemática es evitar sobrealimentar a la cerda durante la gestación. La demanda de lisina digestible para la mayor productividad está entre 49 y 56 g/día21. Al evaluar la concentración de lisina en la dieta (0.85 a 1.05 %), en cerdas durante su primera lactancia, se reportaron ganancias de peso de la camada, superiores a 2.5 kg/día (peso de camada al destete a 21 días ≥67 kg), cuando el consumo de lisina digestible fue 45 g/día, y se incrementó la respuesta hasta un consumo de lisina digestible de 66.2 g/día21.
Con respecto al aporte de minerales en cerdas lactantes se ha investigado el selenio (0.2 a 0.3 ppm) por su relación con la producción, el uso de selenio “orgánico” es recomendable debido a su mejor distribución en tejidos periféricos36. Con respecto al aporte de vitaminas, se observó que la inclusión de β caroteno (250 mg/kg) antes del primer servicio y durante la lactancia aumenta la supervivencia embrionaria8 y el uso de 4 mg/kg de 25-OH-colecalciferol, contribuye a la solidez estructural y a la diferenciación celular en la actividad reproductiva8.
Reinicio de la actividad sexual al destete
La restricción nutricional durante la lactación puede influir sobre el desempeño reproductivo posdestete de la cerda, induciendo primeramente incremento en el intervalo destete-estro, y en el caso de que la cerda quede preñada, un aumento en la mortalidad embrionaria y una disminución en el tamaño de la camada al parto subsiguiente28. Diversos autores reportan una disminución del 39 % en el número de folículos preovulatorios (≥ 7 mm de diámetro) durante los 3 a 4 días después del destete, en cerdas primerizas sometidas exclusivamente a una restricción proteica (aproximadamente 460 g/día), sugiriendo que la tasa ovulatoria de estas cerdas podría verse afectada negativamente37. Por su parte, Mejia-Guadarrama10,11 y Quesnel12, establecieron que un déficit proteico durante la lactación, no afecta la supervivencia embrionaria, pero sí disminuye la tasa ovulatoria al primer estro posdestete en cerdas primerizas, a diferencia de lo encontrado por otros autores38. Esta discordancia probablemente se explique, al menos parcialmente, por la diferencia en la capacidad ovulatoria de las cerdas empleadas en estos trabajos 20 óvulos o más vs 12-15 óvulos, la cual podría acentuar el impacto negativo del déficit proteico sobre la tasa ovulatoria, en cerdas con un alto potencial ovulatorio.
Nutrición del cerdo para abasto
Alimentación del lechón
Situación actual
El destete es uno de los eventos más estresantes en la vida del cerdo, predisponiéndolo a desórdenes digestivos en el corto y mediano plazo, afectando negativamente su productividad y su sobrevivencia; en esta etapa se reportan niveles de mortalidad entre 6 y 20 %39. Dicha mortalidad está vinculada a diferentes factores de estrés asociados al destete, como cambio de alimento, ambiente, separación de su madre, la interacción con lechones de otras camadas y la presencia de agentes patógenos. El cambio de alimento es relevante, ya que, al sustituir la leche por un alimento sólido con diferentes fuentes y proporciones de nutrientes derivados de granos de cereales y pastas de oleaginosas, que contienen almidones y proteínas complejas que el lechón no digiere completamente, debido a que su capacidad digestiva no ha alcanzado la madurez suficiente para asimilarlos. Además, de que, en algunas ocasiones, estos ingredientes, pueden contener antígenos o factores anti nutricionales, lo que provoca menor digestibilidad del alimento sólido, dando lugar a diarreas, de tipo mecánico o infeccioso40,41.
Al destete los lechones se exponen a diferentes tipos de patógenos, algunos de los cuales forman parte de la microbiota normal del tracto digestivo. Asimismo, el sistema inmune asociado a la mucosa intestinal (innato y adaptativo), es inmaduro en lechones destetados entre los 21 y 28 días de edad, debido a los cambios que sufre la superficie de la mucosa intestinal derivados del destete. En esta etapa, también se elevan las concentraciones de cortisol en la sangre, lo que causa una inmunosupresión adicional42,43. Es por ello que los cerdos jóvenes son susceptibles a una serie de enfermedades bacterianas, que incluyen la colibacilosis causada por serotipos de Escherichia (E). coli enterotoxigénica y la salmonelosis causada por Salmonella spp44.
Por otro lado, los lechones muestran un consumo de alimento bajo y errático, lo que provoca retraso o la suspensión total de la motilidad estomacal, congestión de los vasos sanguíneos intestinales afectando su revestimiento con hemorragias y ulceraciones, edema e inflamaciones con presencia de células epiteliales inmaduras en la superficie de absorción. Esto conlleva al deterioro de la función protectora de la mucosa intestinal, debido a que la matriz proteica que se encuentra en los espacios intercelulares se debilita por la inflamación del intestino, aumentando la permeabilidad del epitelio40,41.
Después de algunas horas de ayuno y de sufrir hambre, los lechones pueden consumir alimento en cantidades superiores a su capacidad de digestión, lo que aunado a los cambios en la permeabilidad de la mucosa puede conducir a una digestión incompleta de los alimentos, provocando cambios osmóticos y de pH en el intestino, induciendo mayores secreciones hacia el lumen intestinal, lo que se traduce en aumento de la motilidad y la presencia de diarreas. Asimismo, los componentes alimenticios no digeridos pueden servir como sustrato para el crecimiento de microorganismos patógenos, aumentando la incidencia y severidad de las diarreas, lo que puede reflejarse en un retraso del crecimiento en el lechón45.
La duración y magnitud de la depresión del crecimiento causado por los factores mencionados, puede variar de 7 a 14 días, dependiendo de la edad y condición física del lechón al destete, la calidad del alimento, el programa alimenticio, el manejo ambiental y sanitario. Si bien, la mayoría de los lechones alcanzan a superar la recesión y continuar con su crecimiento, existe evidencia de que los cerdos que sufren retraso del crecimiento en esta etapa, depositan mayores cantidades de grasa subcutánea y menores cantidades de proteína en la canal en etapas posteriores, respecto a los cerdos que no fueron afectados en su crecimiento. De ello se infiere que la capacidad productiva posterior al destete es afectada por la magnitud de la reducción de la tasa de crecimiento posdestete.
Desde el punto de vista nutricional, para acortar el retraso del crecimiento posdestete, se requiere formular dietas con ingredientes altamente digestibles, y con los aportes de nutrientes adecuados al peso y edad de los animales, diseñar un programa de alimentación que considere el desarrollo digestivo del lechón, así como el uso de aditivos alimenticios que favorezcan la integridad de la mucosa. Resultando esto en mayor aprovechamiento de los alimentos y consecuentemente mejor desempeño productivo de los lechones.
Salud intestinal
En cerdos, la salud intestinal y los criterios que la definen no se han esclarecido completamente45,46. El enfoque que normalmente se ha dado a la salud intestinal, ha estado dirigido a la prevención de enfermedades infecciosas, así como a mejorar la productividad de los animales, que incluye la utilización de nutrientes y el comportamiento productivo47. En los estudios sobre salud intestinal se han evaluado diferentes componentes de la barrera intestinal, sobresaliendo el epitelio de la mucosa, los componentes del sistema inmune y la microbiota, los cuales son interdependientes, y en conjunto con los factores dietéticos influyen de manera determinante en el desarrollo morfológico y funcional del aparato digestivo.
El bajo consumo de alimento causado por el destete provoca los cambios morfológicos y funcionales en el intestino descritos anteriormente; así como el acortamiento de las vellosidades, hiperplasia de las criptas, aumento de la mitosis y reciclaje de células epiteliales, disminuyendo por lo tanto la actividad enzimática del borde de cepillo y la capacidad de absorción. Los daños histológicos mencionados causan aumento en la permeabilidad paracelular, con mayor transporte de antígenos hacia la lámina propia, provocando inflamación. El consumo adecuado de alimento después del destete previene la pérdida de la función de barrera de las uniones estrechas localizadas en los espacios intercelulares, lo que indica la importancia de la presencia de nutrientes en el interior del intestino para mantener la función protectora del epitelio44,47. La pérdida de la integridad intestinal, también reduce el desarrollo de la actividad inmunológica innata al limitar su capacidad presentadora de antígenos, así como la liberación de citocinas y quimiocinas que regulan la respuesta inmunitaria local48,49.
Aunque la monocapa de enterocitos representa alrededor del 80 % de las células epiteliales, el 20 % restante del epitelio intestinal realiza otras tareas importantes y está constituido por: células caliciformes que secretan mucinas, células de Panneth que producen defensinas, células M que forman parte del sistema inmune entérico y células endocrinas que liberan hormonas y neuropéptidos. En estudios de salud intestinal, la producción y función de las mucinas han tenido un papel relevante debido a que los cambios en la cantidad, o composición del moco pueden conducir a deficiencia en la absorción de nutrientes o a la reducción de la función protectora de las mucinas50. La mucina intestinal 2 (MUC2), es una de las principales mucinas formadoras de gel, representa el componente primario de la barrera de las capas de moco, es un sitio donde reside la IgA secretora y es la primera línea de defensa que limita el contacto epitelial o la penetración de la microbiota y otros antígenos potencialmente peligrosos al organismo51. Las modificaciones en la secreción de mucinas y la respuesta inflamatoria resultante al destete, aumentan la susceptibilidad del lechón a sufrir infecciones bacterianas.
El sistema inmune del cerdo destetado es inmaduro, por lo que su respuesta a la presencia de antígenos y agentes patógenos es deficiente. Algunos ejemplos de esto se observan en la función limitada de los linfocitos B y T durante las primeras semanas de vida, y las escasas respuestas específicas a antígenos en cerdos de menos de seis semanas, en comparación con los animales de mayor edad. Los linfocitos T se dividen en CD4 (colaboradores) y CD8 (citotóxicos), cuya función es establecer y maximizar las capacidades del sistema inmunitario; las células CD4 aparecen en la mucosa intestinal entre la tercera y cuarta semana de vida, mientras que las células T CD8 comienzan a aparecer en el epitelio entre las cuatro y seis semanas de edad. En cerdos al destete, se aumentan los linfocitos T CD4+ y CD8+ y se aumenta en el yeyuno, la expresión de citocinas pro-inflamatorias (TNF-α, IL-1β, IL-6 e IL-8) a los dos días posteriores al destete, debido a una inflamación intestinal transitoria.
La microbiota intestinal en los cerdos es muy dinámica y está sujeta a cambios con el tiempo, especialmente en la vida temprana. En el cerdo recién nacido la microbiota es modulada por la leche de las cerdas, y contiene una mayor abundancia de bacterias del tipo ácido láctico39,52. Sin embargo, al momento del destete se ha reportado la presencia de patógenos oportunistas en el interior del intestino delgado y grueso de los lechones, por lo que este reservorio de patógenos puede desencadenar la aparición de infecciones durante este período crítico conduciendo a la aparición de diarreas severas53. Inmediato al destete se reduce la abundancia relativa de Lactobacilos, y proliferan otro tipo de bacterias como Clostridium spp., Prevotella spp., Proteobacteriaceae y E. coli, resultando en una pérdida de la diversidad microbiana, esto como consecuencia del cese de la ingestión de leche y el inicio del consumo de alimento sólido39,52. La composición y diversidad de la microbiota intestinal de los cerdos a partir del destete, puede ser modificada por los niveles y fuentes de proteínas, azúcares o fibras dietéticas presentes en los alimentos iniciadores, además de los factores de manejo, ambientales y estatus sanitario de la granja44,45,54.
Por lo que para evitar alteraciones severas tanto en la integridad de la mucosa, como en la capacidad de respuesta inmune y la microbiota intestinal, es necesario el diseño de dietas especiales que aporten las cantidades y proporciones de nutrientes adecuadas a la edad y peso de los cerdos al destete, que incluyan ingredientes altamente digestibles pero también ingredientes convencionales que favorezcan una adecuada maduración del epitelio digestivo, y que faciliten la transición al uso de dietas menos complejas. Así mismo, en esta etapa se pueden incluir en la dieta aditivos dirigidos a mejorar la asimilación de los nutrimentos, aumentar la velocidad y efectividad de la respuesta inmune, así como para modular los cambios en la dinámica de las poblaciones microbianas durante el período de cambio del consumo de leche por el alimento sólido. Sin embargo, estas recomendaciones tendrán éxito en la medida en que sean acompañadas por estrategias y programas de alimentación que aseguren consumos adecuados de alimento en las etapas pre- e inmediatas al destete.
Aportaciones del INIFAP
La relevancia de mantener altos consumos de alimento al destete a través de estrategias que induzcan la maduración de las capacidades digestivas de manera gradual, y con base a la presencia de los sustratos adecuados, se prioriza a la inducción de la maduración temprana de la actividad enzimática digestiva por medios farmacológicos55,56. Por esto, se han evaluado diferentes estrategias para inducir el consumo temprano de alimento sólido en lechones en lactancia y en el período inmediato al destete. Durante la lactancia, la introducción de un alimento preiniciador, a partir de los 14 días de edad, sirve de estímulo para que los cerdos empiecen a sensibilizarse al olor y textura de alimentos diferentes a la leche. Aunque el consumo de alimento sólido es bajo y variable en lechones lactantes, el uso de ingredientes como melaza y aceite, en especial si también se usan en los alimentos de las cerdas57, además de subproductos lácteos, pueden facilitar y acelerar el reconocimiento del alimento al destete. También durante la lactancia y los primeros días inmediatos al destete se recomienda ofrecer el alimento en pequeñas cantidades, pero de manera frecuente, con el fin de simular los hábitos de amamantamiento de lechones que en promedio amamantan cada 50 min58. El mayor beneficio de alimentar “poco y frecuente” al destete se observa durante la primera semana postdestete y, en especial es una práctica efectiva en la adaptación al consumo de dietas simples59,60.
Para diseñar alimentos que aporten las cantidades y proporciones de nutrientes adecuadas a la edad y peso de los cerdos al destete, se desarrolló una metodología para la canulación ileal de cerdos para evaluar la digestibilidad ileal, así como el impacto de diferentes ingredientes sobre las pérdidas endógenas de nutrientes61. A través de esta metodología se ha determinado la digestibilidad ileal de materia seca, proteína y energía de ingredientes como sebo de res y aceite de coco62, diferentes fuentes de lactosa63, cereales como avena, maíz y sorgos altos y bajos en taninos64, fuentes de proteína como concentrado de soya, aislado de soya y suero de leche65 y ajonjolí66. La digestibilidad ileal aparente de aminoácidos se ha obtenido en pasta de soya y pasta de ajonjolí66,67 pasta de canola68 caseína69 y sorgo70. Además, se han determinado las pérdidas ileales endógenas de nitrógeno y aminoácidos usando como referencia la caseína69,71. También se han evaluado los cambios morfofisiológicos postdestete, como la histología de las vellosidades y la actividad de enzimas digestivas, asociados al uso de diferentes ingredientes alimenticios como cereales, incluyendo maíz, avena e híbridos de sorgo72, sorgos bajos y altos en taninos73, fuentes de proteína como ajonjolí y pasta de soya74, y concentrado de soya, aislado de soya y suero de leche75.
Otra área importante de estudio es el de la adición de probióticos y prebióticos a los alimentos, y el diseño de estos. El uso de dietas bajas en proteína combinadas con Bacillus (B). subtilis y B. licheniformis en cerdos al destete, permitió cambiar el patrón fermentativo de la microbiota intestinal aumentando la concentración de ácido acético, propiónico y butírico, y reduciendo la concentración de amoniaco en el intestino delgado y ciego, disminuyendo la incidencia y severidad de diarreas, y mejorando los parámetros productivos comparados con los cerdos que recibieron dietas altas en proteína más antibiótico76. La adición de ácido benzoico y una mezcla de B. subtilis y B. licheniformis en lechones al destete mantuvo los parámetros productivos, redujo los conteos de coliformes y la liberación de amoniaco en aguas residuales comparados con las respuestas de cerdos al destete alimentados con dietas que contenían antibióticos77. La suplementación con Saccharomyces (S.) cerevisiae y S. boulardii mejoró la altura de las vellosidades y redujo las concentraciones de citosinas pro-inflamatorias en el epitelio intestinal; el control de la inflamación intestinal y la preservación de la mucosa fue más efectiva con el uso de S. boulardii en lechones al destete52,78. También el uso de concentrado de proteína de papa en lechones que consumieron dietas desprovistas de antibióticos, logró disminuir la severidad de las diarreas y se mantuvieron parámetros productivos comparados con lechones que recibieron alimentos adicionados con antibióticos79.
Alimentación del cerdo en crecimiento-finalización
Situación actual
La formulación moderna de alimentos para cerdos, en lo que respecta al aporte de macronutrientes, se basa en el uso de tres conceptos desarrollados en la segunda mitad del siglo pasado. El primero es el de proteína ideal, el cual se refiere a una proteína en la que todos los aminoácidos esenciales son co-limitantes para el rendimiento productivo del cerdo. Es decir, el suministro de aminoácidos coincide exactamente con su requerimiento y se toma como base al primer aminoácido limitante que en los cerdos es lisina. Este concepto teórico fue desafiado experimentalmente por el grupo inglés de Reading80. Actualmente ha sido modificado por diversos investigadores afinando cada vez más el perfil para las diferentes etapas productivas. El segundo es el uso en la formulación de raciones del contenido de energía neta de las materias primas, optimizando el uso de los nutrientes por parte del animal al disminuir el uso de la proteína dietética como fuente de energía; el desarrollo de este concepto fue realizado por Noblet y su equipo del INRA81. El tercero es el uso de la digestibilidad de los nutrientes.
La digestibilidad ileal de aminoácidos tuvo su apogeo en el último cuarto del siglo pasado82 y el tipo de coeficiente que se eligió para usarse en formulación fue el de digestibilidad ileal estandarizada que tiene dos características esenciales, la primera es su aditividad, aspecto esencial al formular una ración, ya que permite estimar de la mejor manera la cantidad del aminoácido que será utilizado metabólicamente por el animal. La otra característica es que su valor no está influenciado por el nivel de proteína de la dieta utilizada en su determinación, aspecto importante sobre todo para los cereales y materias primas bajas en proteína. El uso del contenido de fósforo digestible en la formulación de raciones comienza con el uso comercial de la enzima fitasa, ya que su empleo permite disminuir el uso de fósforo mineral en la dieta83, la implementación práctica de este concepto ha sido realizado por varios grupos de investigación. A principios de este siglo, estos tres principios de formulación fueron integrados en modelos capaces de predecir los requerimientos nutritivos84,85, lo que ha permitido el acercarse a la “Nutrición de Precisión”, concepto que aplica los resultados de la investigación en nutrición y de ciencias afines, utilizando grandes bases de datos a través de la informática para predecir y proporcionar los requerimientos de nutrientes con la mayor precisión posible, buscando una producción eficiente segura y de alta calidad, además de asegurar el menor impacto posible al medio ambiente.
El uso conjunto de estos conceptos abrió la posibilidad de uso de nuevas materias primas y sub-productos de la industria, ya que potencializa su uso al estimar tanto su aporte nutricional, como su efecto sobre el crecimiento y la conformación de la canal del cerdo.
Aportaciones del INIFAP
El programa de investigación en Nutrición Porcina primeramente compiló información de los coeficientes de digestibilidad ileal estandarizada de diversas materias primas86; pero posteriormente el INIFAP contribuyó a la metodología de estudio de la digestibilidad ileal de los aminoácidos61, así como a la estimación de las pérdidas endógenas basales del nitrógeno y aminoácidos tanto en lechones como para cerdos en crecimiento69,71 lo que permitió generar información sobre los coeficientes de digestibilidad ileal estandarizada de los aminoácidos de los principales cereales utilizados en México: sorgo87-89, maíz90; y de diversas fuentes de proteína: pasta de ajonjolí67, de cártamo91, de canola68,92, gluten feed90. En lo que respecta al uso del fósforo digestible, el INIFAP ha realizado investigación sobre el impacto del uso de la enzima fitasa sobre el incremento en la digestibilidad del fósforo de diversas materias primas66,93,94. También se realizaron estudios sobre el uso de aminoácidos cristalinos95-98 y sobre la adecuación nutricional que debe realizarse al utilizar moduladores metabólicos99-101; toda la investigación antes mencionada se enfocó a generar la información necesaria para optimizar el uso de las materias primas más utilizadas en el país y que en algunos casos son escasamente investigadas a nivel internacional.
En lo que respecta al uso de la energía dietética, el aporte del INIFAP consistió en estudios de balances de energía metabolizable102,103. Actualmente, el Instituto cuenta con las cámaras respiratorias para determinar en cerdos el contenido de Energía Neta de las dietas, lo que abre la posibilidad de realizar estudios sobre este tema.
Conformación de la canal y calidad de la carne
La generación de canales porcinas de buena conformación, y con calidad, empieza con la selección de los progenitores104, del manejo correcto desde el destete hasta la finalización, e incluye los procedimientos adecuados durante la matanza y el manejo post-mortem de la carne. Al respecto, en algunos países existen sistemas de gradeo para canales porcinas, por ejemplo: USDA Pork Carcass Grading System en EUA; Pork Carcass Classification and Grading en Canadá; REGLAMENTO (CE) No 1249/2008 Unión Europea y la Norma Mexicana (NMX-FF-081-SCFI-2003) para la evaluación de Carne de Porcino en Canal-Calidad de Carne-Clasificación, en México105. La finalidad de estos sistemas es facilitar el comercio y dar a los productores un sistema que permita calificar y pagar el precio justo por la canal.
La generación de la NMX106 fue el inicio de la evaluación objetiva de las canales porcinas en México. En general, los sistemas de gradeo obligan a la evaluación de estirpes completas, mediante la evaluación subjetiva y objetiva de los cortes primarios (después de su disección), y su correlación con los kilogramos producidos en pie o en canal (cantidad de magro) para generar modelos matemáticos107. En los modelos se han incluido factores como magro libre de grasa, contenido de grasa, mediciones de ultrasonografía en región dorsal y peso de canal caliente108.
En los años 90 se generó información sobre la calidad de la carne obtenida de razas puras y de algunas cruzas109. En esos estudios, la raza Duroc predominantemente mostró mayor potencial productivo (ganancia diaria de peso) y calidad de carne (menor espesor de grasa dorsal, mayor grasa infiltrada, menor resistencia al corte, mayor jugosidad y terneza), por lo que actualmente es de las razas más utilizadas en los cruzamientos terminales.
Sin embargo, la evaluación de la calidad de carne a nivel industrial se complica, ya que, al buscar el menor daño en canales y cortes primarios, se hacen mediciones en sitios no representativos de la variabilidad, generando estudios deficientes; por ejemplo, al evaluar en la superficie ventral de lomos, cuando lo correcto debería ser realizar un corte transversal al músculo en el punto P2, a la altura de la décima costilla. El CENID Fisiología y Mejoramiento Animal, del INIFAP ha generado una serie de documentos de divulgación técnica-científica para ayudar a realizar estas evaluaciones de manera objetiva, los cuales pueden ser solicitados al siguiente correo: lopez.lhumberto@inifap.gob.mx.
Existen estudios en los que se revisaron los aspectos clave para producir carne de cerdo de calidad, en los cuales se consideró la interacción de las rutas metabólicas (gluconeogénesis, glucogenólisis, beta-oxidación y adipogénesis) y los sistemas antioxidantes endógenos-exógenos en el animal110-112. Específicamente el impacto de los micronutrientes y de los procedimientos ante-mortem (ayuno, manejo), en la matanza (insensibilización) y posmortem113 tendrán incidencia en calidad de carne. Durante la transformación del músculo a carne, la glucólisis anaerobia juega un papel fundamental, por lo que el estudio del potencial glucolítico114 es determinante para poder explicar el pH final en la carne y su relación en poblaciones con los genes del Halotano y Rendement Napole104,115, con alta susceptibilidad a la generación de la carne pálida, suave y exudativa (PSE) y de carne ácida en el cerdo, respectivamente. La condición PSE caracteriza a la carne con bajo pH (<5.5), baja capacidad de retención de agua (CRA) y un color pálido consecuencia del desjugado superficial. La CRA es una propiedad que describe la aptitud tecnológica de la carne y la carne PSE es consecuencia directa de un desbalance oxidativo a nivel membrana116. Con la finalidad de asegurar una alta CRA, se generaron diversas líneas de investigación en el CENID Fisiología y Mejoramiento Animal, en la que los minerales traza117, funcionando como cofactores de las enzimas antioxidantes endógenas: selenio en glutatión peroxidasa (GPx), hierro en catalasa y cobre en superóxido dismutasa, disminuyeron parcialmente los daños ocasionados por el estrés oxidativo, al reducir la pérdida de peso por goteo y mejorar el color. Sin embargo, los factores pro-oxidantes podrían ser mayores, por lo que, se buscaron alternativas con la vitamina E (antioxidante exógeno) suplementada en la dieta. La vitamina E reduce considerablemente las reacciones de oxidación medidas principalmente por la técnica de TBARS (Substancias Reactivas al Ácido 2-Tiobarbitúrico) que inciden en el color de la carne y la vida de anaquel117,118. Se ha comprobado que el uso de niveles adecuados de minerales traza y vitamina E provocan efectos positivos sobre la calidad de carne119.
En México, la investigación realizada en el CENID Fisiología y Mejoramiento Animal, recomienda reducir la dosis de minerales traza a partir de fuentes queladas120 y manejar valores de 120 UI de vitamina E (alfa-tocoferol acetato) por kilogramo de alimento en los últimos 42 días de la engorda121,122, sin detrimento de la productividad y calidad de la carne. Además, se han encontrado beneficios de otros micronutrientes, tal es el caso de 25-hidroxicolecalciferol, metabolito secundario de la vitamina D3 con menor toxicidad, que al ser adicionado en la dieta, incide en la hiperplasia muscular durante el desarrollo de embriones con posibles efectos en la calidad de carne123, y una disminución de problemas de patas en cerdos de peso promedio a alto, favoreciendo el desempeño productivo al disminuir la cantidad de animales de bajo rendimiento, con efectos positivos en el color, CRA y textura de la carne124,125.
Enriquecimiento de la carne
El enriquecimiento de la carne es una cualidad finita, intrínseca a la genética y la región anatómica, pero fuertemente marcada por la nutrición, especialmente durante la etapa de finalización. Las moléculas ampliamente estudiadas para enriquecer la carne son los ácidos grasos de cadena larga, las vitaminas (básicamente las liposolubles) y los minerales traza. En adición, la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición ENSANUT126 mediante sondeos y algunos muestreos en la última década, han identificado las deficiencias en vitaminas y minerales de la población mexicana, siendo los productos de origen animal los recomendados para resolverlas.
Hoy en día, la obtención de alimentos de origen animal enriquecidos con grasas de buena calidad, como los ácidos grasos omega 3 y 6 de cadena larga, son necesarios para la nutrición humana. En el cerdo, el perfil de lípidos depositado en la carne y grasa diferenciará a los productos enriquecidos con estos ácidos grasos de los no enriquecidos127. El uso de lípidos altamente oxidables junto con otros factores pro-oxidantes, como es la alta concentración de algunos minerales, pueden provocar un retraso en el crecimiento del cerdo128; por lo que se recomiendan dosis bajas de minerales, lo que se puede lograr usando fuentes queladas120. Al respecto, la investigación realizada por el INIFAP en torno al enriquecimiento de la carne de cerdo en los últimos años se ha enfocado en la modificación del perfil de lípidos (linoleico, linolénico, ácido docosahexaenoico)129-131, concentración de vitaminas (25-OHD3 y vitamina E)125,132,133 y de minerales traza (Se, Zn, Cu, Mn, Mg y Fe) 134,135.
Impactos del INIFAP
Es difícil cuantificar el impacto que el INIFAP ha tenido en la producción porcina y en la sociedad mexicana a través de la investigación en nutrición porcina, ya que, las mejoras en la producción observadas en los últimos 35 años son producto de varios factores como la genética, alimentación-nutrición, reproducción, sanidad y manejo. Sin embargo, se puede resaltar que la investigación del INIFAP generó la primera norma mexicana de calidad de la canal y los criterios de calidad para la carne porcina producida en México. Asimismo, generó información sobre ingredientes no convencionales y la digestibilidad de varias de las materias primas más utilizadas en el país, lo que ha permitido su inclusión en los alimentos del cerdo. Sin embargo, se considera que el mayor impacto se ha logrado a través del convenio con la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en el que se han formado más de 170 Nutriólogos que actualmente se desempeñan en la industria, y se han realizado cursos de capacitación especializada a un gran número de agentes de cambio; además del papel preponderante que sus investigadores han tenido y tienen en las asociaciones gremiales que inciden en el sector como la Asociación Mexicana de Especialistas en Nutrición Animal (AMENA) y en la Asociación Mexicana de Veterinarios Especialistas en Cerdos (AMVEC).
Retos
La población mundial en la actualidad es de casi 7,500 millones, y se espera que para el año 2050 habrá más de 9,000 millones de personas; por lo que la FAO estima que el mundo tendrá que producir aproximadamente un 60 a 70 % más de alimentos en los próximos 30 años. También se predice que la producción de proteína animal deberá de aumentar al menos tres veces y la producción de carne duplicarse para el año 2050136. Por lo que el desafío de la producción animal en general y de la porcicultura en particular en el siglo XXI, será el de producir de manera sostenible alimentos de origen animal en la cantidad y calidad adecuadas. El reto será producir esa cantidad de alimentos con recursos decrecientes año tras año, y de manera sustentable. Por lo anterior, los temas que adquieren relevancia y se deben de investigar son:
Uso de ingredientes alternativos: La incorporación de cereales y fuentes de proteína en la nutrición animal, que también son consumidos por el humano, crea una presión cada vez mayor en la industria pecuaria por crear o utilizar materias primas que no compitan directamente con el humano. Esta situación favorece el uso de subproductos y de nuevos productos como las fuentes de proteína de larvas, gusanos, algas, etc. El uso racional de esas materias primas dependerá de la generación de información a través de la investigación de la composición y digestibilidad de su proteína, del fósforo, del aporte de energía neta, así como del conocimiento sobre sus factores anti nutricionales o tóxicos.
Requerimientos nutricionales: La selección y el continuo mejoramiento genético produce animales con mayor velocidad de crecimiento y capacidad de deposición de proteína, características que modifican sus requerimientos nutricionales. Esta área de investigación tradicionalmente la han realizado los países desarrollados, donde la porcicultura se realiza en instalaciones cerradas con clima controlado, lo que hace que no necesariamente el conocimiento generado para estas condiciones, sea repetible para nuestro país; ya que en México la fase de crecimiento-engorda se realiza en instalaciones abiertas, con importantes variaciones climáticas en algunas estaciones del año, las cuales son capaces de modificar el comportamiento productivo de los animales, por lo que se requerirá realizar investigación en ese aspecto para ser capaces de adaptar los requerimientos nutritivos a la situación ambiental del país.
Salud intestinal: El destete está asociado con factores de estrés social, ambiental y nutricional, que pueden conducir a una reducción de la capacidad digestiva de los lechones y un retraso en su crecimiento. Los antibióticos se han utilizado en dosis sub-terapéuticas en las dietas de inicio con la finalidad de disminuir la presencia de diarreas severas y el impacto negativo del destete. Sin embargo, su uso como promotores del crecimiento ha sido prohibido, ya que favorece la presencia de bacterias resistentes a los antibióticos. Por lo que es necesario tener alternativas a su uso en la fase de destete cuando los animales son más susceptibles79.
Mitigación del impacto climático: Se estima que la producción porcina emite 668 millones de toneladas de CO2-eq/año, o el 9 % de las emisiones totales de la ganadería137. Teóricamente, esta cantidad puede ser reducida al mejorar la eficiencia alimenticia al utilizar los criterios de formulación mencionados (proteína ideal, energía neta, aminoácidos y fósforo digestibles) y traducirlos a la nutrición de precisión. Estudios realizados muestran que, a través del uso de esos conceptos en la formulación de la dieta y programa alimenticio, se puede disminuir hasta un 22 % la excreción de nitrógeno, que es el contaminante principal en las excretas porcinas, y a partir de él se forman los nitratos, el amoniaco y el óxido nitroso, el cual es el principal gas de efecto invernadero producido por la porcicultura.
Nuevos enfoques de la nutrición: Actualmente ha tomado importancia la interacción metabólica entre nutrientes y cómo afectan la expresión de genes específicos que pueden influir en el consumo de alimento, en el uso preferencial de los nutrientes hacia la deposición de proteína. También ha tomado importancia desde el punto de vista nutricional el impacto de la dieta sobre la microbiota intestinal, y cómo modula la relación nutriente-microbiota al metabolismo del animal, particularmente en el caso de lechones para disminuir la presencia de diarreas posdestete. Asimismo, se ha incrementado la investigación del uso de nutrientes por el organismo que impacte la producción del cerdo, como sería el uso funcional de algunos aminoácidos. Otro enfoque que ha adquirido importancia es el que a través de la alimentación se promueva el bienestar animal disminuyendo el estrés y conductas estereotipadas, sobre todo en el hato reproductor y en lechones destetados.
Productos biotecnológicos: La biotecnología ha sido definida como "cualquier aplicación tecnológica que utiliza sistemas biológicos, organismos vivos o derivados de los mismos, para hacer o modificar productos o procesos para un uso específico". Cada vez hay más productos biotecnológicos disponibles para la alimentación de los animales, como son: pro y prebióticos, aminoácidos cristalinos, enzimas exógenas, hormona del crecimiento, vitaminas, minerales traza quelados, etc. Cuyo uso, ha permitido aumentar la eficiencia en la producción, así como disminuir el impacto ambiental de la porcicultura.
Del hato reproductor
En cuanto a los retos y perspectivas en el corto, mediano y largo plazo, en una encuesta realizada en 2015, en Canadá, EUA, México, Brasil, Ecuador y Chile, para determinar los principales factores que inciden en la producción porcina, se encontró que los factores preponderantes hasta el 2015 eran las “Estrategias de Nutrición y Alimentación, la Bioseguridad, la Salud, así como aumentar el Volumen de Producción”, siendo la eficiencia alimenticia y los lechones destetados por hembra por año, los principales factores en la producción porcina138. Las estrategias alimenticias empleadas durante el crecimiento de las cerdas de reemplazo pueden influenciar el desempeño reproductivo de éstas, a corto y largo plazo. Por ejemplo, a corto plazo es posible manipular la tasa ovulatoria y, a largo plazo, la cantidad y el tipo de reservas corporales, lo que puede tener una gran repercusión en la eficiencia reproductiva subsiguiente y en la longevidad de las cerdas. En particular, las estrategias alimenticias usadas durante la gestación y lactación, son factores importantes que inciden sobre el desempeño productivo de la hembra y pueden interactuar, en mayor o menor medida, con la alimentación que recibieron las cerdas durante su crecimiento.
Conclusiones
Debido a la gran diversidad de temas que se tienen que investigar y a la amplitud y diversidad de áreas de conocimiento involucradas (nutrición, reproducción, inmunología, microbiología, proteómica, metabolómica, etc.), así como los costos asociados al desarrollo de la investigación, es imperante la vinculación con diferentes instituciones y grupos de investigación tanto a nivel nacional (UNAM, Universidades Estatales, Colegio de Postgraduados, etc.) como internacional, que trabajen en temas de interés común. El fortalecimiento debe desarrollarse en dos vertientes. La primera es fortalecer la investigación conjunta a través de la formación de grupos interdisciplinarios e interinstitucionales, incluida la incorporación de nuevos investigadores al programa, el segundo es fortalecer la infraestructura física con que cuenta el INIFAP, la cual se concentra en el CENID Fisiología y Mejoramiento Animal (granja experimental y unidad metabólica); así como el fortalecimiento de los laboratorios institucionales de Nutrición, Calidad de Carne, Biología Molecular, Proteómica, y la creación del laboratorio de Metabolómica, lo que favorecería la realización de investigación de frontera en cerdos.
