Respuesta productiva y concentración de urea en plasma de cerdos en crecimiento alimentados con dietas sorgo–pasta de soya con baja proteína*

Growth performance and plasma urea concentration of growing pigs fed sorghum–soybean meal, low–protein diets

Manuel Martínez–Aispuro** José Luis Figueroa–Velasco** Josué Elí Trujillo–Coutiño** Vicente Zamora–Zamora** José Luis Cordero–Mora** María Teresa Sánchez–Torres** Lorenzo Reyna–Santamaría***

** Programa en Ganadería, Campus Montecillo, Colegio de Postgraduados, km 36.5, Carretera México–Texcoco, 56230, Estado de México, México, tele–Fax: (55) 5804–5979.

*** Colegio Superior Agropecuario del Estado de Guerrero, 4000, Iguala, Guerrero, México.

Recibido el 21 de mayo de 2007
Aceptado el 13 de octubre de 2008.

Abstract

The dietary crude protein (CP) can be reduced by four percentage units when corn–soybean meal (SBM) and crystalline amino acids (AA) are used to formulate diets for growing pigs. With sorghum the results have not been conclusive. Therefore, two experiments were conducted to determine the lowest CP value in sorghum–SBM, AA supplemented diets, using plasma urea nitrogen (PUN), growth performance, and carcass characteristics as the response criteria. In Experiment 1, the percentage of CP in the treatments was as follows: T1) 16.0, control diet; T2) 14.5; T3) 13.0; and T4) 11.5. Eight gilts were used in a cross–over design with four periods of 7 days each. Blood samples were collected the last day of the period to determine PUN. Several regression models were used to obtain the best prediction of PUN. The lowest PUN indicated that CP can be reduced from 16 to 11.5%. The best regression model was the nonlineal exponential, which can predict that the minimum plasma urea concentration is obtained with 10.48% of CP. In Experiment 2, the percentage of CP and metabolizable energy Mcal kg–1) were as follows: T1) 16, 3.265, control; T2) 16, 3.165; T3) 14.5, 3.265; T4) 14.5, 3.165; T5) 11.5, 3.265; and T6) 11.5, 3.165. Thirty barrows were assigned in a completely randomized design with a 3 × 2 factorial arrangement, six treatments and five replicates of one barrow (individually penned) for each treatment. The lowest CP reduced the average daily gain, feed gain ratio, and PUN. The lowest ME reduced the feed gain ratio. These results indicate that reducing CP diminishes PUN, although some productive variables are affected.

Key words: growing pigs, sorghum–soybean meal diets, low–protein diets, crystalline amino acids, plasma urea nitrogen.

Resumen

La proteína cruda (PC) puede reducirse cuatro unidades porcentuales cuando se utiliza maíz–pasta de soya y aminoácidos (AA) para cerdos en crecimiento. Con sorgo no se han obtenido resultados concluyentes. Por ello se realizaron dos experimentos para determinar el porcentaje mínimo de PC en dietas sorgo–pasta de soya adicionadas con AA, con base en la concentración de urea en plasma de cerdos en crecimiento, y su respuesta productiva. En el Experimento 1, el porcentaje de PC en los tratamientos fue: T1) testigo, 16.0; T2) 14.5; T3) 13.0; y T4) 11.5. Se utilizaron ocho cerdas en un diseño cruzado (cross–over), con cuatro periodos de siete días. El último día de cada periodo se obtuvo sangre para determinar la concentración de urea. Se utilizaron varios modelos de regresión para obtener el que mejor predijera la concentración de urea. El menor nivel de urea indicó que la proteína puede reducirse de 16% hasta 11.5%. El mejor modelo de regresión fue el no lineal exponencial, con el que se puede predecir que la mínima concentración de urea se obtiene con 10.48% de PC. En el Experimento 2, los porcentajes de PC y las Mcal EM kg^–1 fueron: T1) testigo, 16, 3.265; T2) 16, 3.165; T3) 14.5, 3.265; T4) 14.5, 3.165; T5) 11.5, 3.265; y T6) 11.5, 3.165, que se proporcionaron a 30 cerdos machos castrados (cinco repeticiones por tratamiento), alojados individualmente, en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 3 × 2, con seis tratamientos y cinco repeticiones por tratamiento. La menor PC redujo la GDP, la conversión alimenticia y la urea en plasma. La menor EM redujo la conversión alimenticia. Lo anterior indica que disminuir la proteína reduce la urea en plasma, aunque se afectan algunas variables productivas.

Introducción

La utilización de dietas con baja pro teína cruda (PC) formuladas con base en maíz–pasta de soya, adicionadas con aminoácidos (AA) sintéticos, reduce la excreción de nitrógeno en heces y orina de cerdos en crecimiento, disminuye la PC hasta en cuatro unidades porcentuales cuando se agrega lisina, treonina, metionina y triptofano,¹ y hasta en cinco puntos cuando además se agrega valina e isoleucina o histidina.² Sin embargo, cuando se utiliza sorgo en lugar de maíz, los resultados no son consistentes ni concluyentes, por lo que no se ha determinado hasta qué nivel se puede reducir la proteína en la dieta utilizando el sorgo como base de la alimentación.

Un aspecto negativo del uso de dietas con baja proteína es el aumento en la adiposidad corporal de los cerdos, ello se manifiesta en mayor grasa dorsal. Lo anterior se debe a mayor disponibilidad de energía neta al disminuir la necesidad de metabolizar los excesos de AA que se encuentran en una dieta estándar,³ por lo que se retiene en forma de grasa.⁴ Este resultado disminuye la calidad de la canal, ya que ahora se requiere carne con menor contenido de grasa.

Asimismo, la concentración de urea en plasma es un indicador confiable de rápida respuesta a los cambios en los niveles de PC y de AA en la dieta.⁵ Este metabolito sanguíneo es muy sensible a estos cambios, ya que los efectos de la dieta se detectan desde el tercer día, por lo que constituye una excelente herramienta para determinar las necesidades de estos nutrimentos, o lo adecuado de la dieta.⁶

En esta investigación se planteó como objetivos: a) Determinar el menor nivel de proteína cruda que se da a cerdos en crecimiento, utilizando la concentración de urea en plasma como indicador de rápida respuesta; b) obtener la ecuación de regresión que mejor estime esta variable cuando los cerdos son alimentados con dietas sorgo–pasta de soya adicionadas con lisina, treonina, metionina y triptófano sintéticos; y c) evaluar la respuesta productiva, las características de la canal y la concentración de urea en plasma de cerdos en crecimiento alimentados con dietas sorgo–pasta de soya con baja proteína, adicionadas con AA sintéticos.

Material y métodos

Experimento 1

Cada cerda se alojó en corral individual de 1.5 × 1.2 m, equipado con comedero tipo tolva* de una boca y bebedero de chupón.** Los corrales estuvieron dentro de una sala con capacidad de 20 corrales. El experimento se realizó en la Granja Experimental del Colegio de Postgraduados, en Tecamac, Estado de México, México, durante el verano (julio–agosto) de 2004, con temperatura promedio de 21.2°C (17.5°C mínima, 24.9°C máxima), y con duración de 28 días. Los tratamientos (dietas) tuvieron como base sorgo–pasta de soya, variando la concentración de proteína cruda (PC) de acuerdo con el diseño experimental, como sigue: T1) dieta testigo³ con 16%; T2) 14.5%; T3) 13%; y T4) 11.5% (Cuadro 1). Todas las dietas se formularon al mismo nivel de energía metabolizable (EM; 3 265 Kcal/kg), agregando aceite de maíz al variar las cantidades de sorgo y de pasta de soya en la dieta para alcanzar la concentración de proteína predeterminada. Las dietas con baja proteína fueron adicionadas con AA (L–lisina–HCl, L–treonina, DL–metionina y L–triptofano) sintéticos para igualar su concentración en la dieta testigo. El agua y el alimento se ofrecieron a libre acceso. Cada semana se cambió el tratamiento asignado a las cerdas de acuerdo con el diseño experimental.

El último día de cada periodo se tomaron muestras de sangre con tubos Vacutainer*** con heparina; las muestras se colocaron en hielo hasta centrifugarse a 1 286 g durante 20 min, para separar el plasma y las células sanguíneas. El plasma se colocó en tubos de poliuretano y se congeló a –20°C hasta que se determinó urea en plasma (UREA).⁸ Las dietas experimentales se analizaron para determinar la energía bruta (EB) utilizando una bomba calorimétrica adiabática⁹ y la proteína cruda (PC) mediante el método de Kjeldahl.¹⁰

Cada cerda se consideró como unidad experimental. Los datos se analizaron de acuerdo con el diseño indicado con el procedimiento MIXED de SAS¹¹ para análisis de varianza, utilizando el peso inicial como covariable cuando este factor fue significativo. Los promedios de tratamiento se obtuvieron con el procedimiento lsmeans. Mediante MIXED se obtuvieron los efectos fijos de los factores: periodo, animal, proteína cruda y peso inicial. Los datos también se analizaron con el procedimiento REG para regresión lineal (modelos: lineal, cuadrático y cúbico) y poli–nomial (con el peso inicial como cofactor), así como con NLIN (regresión no lineal), utilizando un modelo exponencial con el método de Gauss–Newton,¹² como sigue:

y = βe^γt + ε

donde:

y = concentración de urea en plasma,

βe^γt + ε = función no lineal de la urea en plasma.

Este modelo se denomina modelo exponencial de crecimiento o de reducción, donde β representa el valor inicial de respuesta cuando no se reduce la proteína cruda (dieta testigo), y el parámetro γ es el ritmo de crecimiento o reducción: cuando este valor es positivo indica aumento de la respuesta, pero cuando es negativo indica reducción. El parámetro ε representa el término del error.

Este experimento se realizó según las normas establecidas para el uso de animales en experimentación tanto en la International Guiding Principles for Biomedical Research Involving Animals,****¹³ como en la NOM–062–Z00–1999.¹⁴

Experimento 2

Se utilizaron 30 cerdos (machos castrados) híbridos (Yorkshire × Duroc × Pietrain) con 27 ± 0.974 kg de peso inicial, en un periodo de 28 días, fueron alojados en corrales individuales de 1.5 X 1.2 m, equipados con comedero tipo tolva de una boca y bebedero de chupón. Los animales se distribuyeron en un diseño completamente al azar, con arreglo factorial 3 × 2, con seis tratamientos y cinco repeticiones por tratamiento.⁷ Los factores analizados fueron: para proteína cruda se evaluaron tres niveles, seleccionados del Experimento 1 (la dieta testigo, 16%; el nivel de pro teína donde los cerdos presentaron respuesta productiva similar que con la dieta testigo,¹⁵ que fue 14.5%; y la dieta en la que se observó menor concentración de urea en plasma, 11.5%. El otro factor fue la energía metabolizable (EM), con dos niveles: concentración estándar,³ 3.265 Mcal EM kg^–1, y 100 kcal kg^–1 menos. Las dietas experimentales (Cuadro 2) tuvieron como base sorgo–pasta de soya, variando la PC y la EM de la siguiente manera: T1) dieta testigo, 16% PC y 3.265 Mcal EM kg^–1; T2) 16% PC y 3.165 Mcal EM kg^–1; T3) 14.5% PC y 3.265 Mcal EM kg^–1; T4) 14.5% PC y 3.165 Mcal EM kg^–1; T5) 11.5 y 3.265 Mcal EM kg^–1; T6) 11.5 y 3.165 Mcal EM kg^–1. Las dietas se adicionaron con L–lisina, DL–metionina, L–treonina y L–triptófano hasta igualar las concentraciones del tratamiento testigo (T1). Los niveles de EM se obtuvieron agregando aceite de maíz o arena esterilizada en cada tratamiento. El agua y el alimento se proporcionaron ad libitum.

La ganancia diaria de peso (GDP), el consumo de alimento (CAL) y la conversión alimenticia (CA) se determinaron para todo el experimento y sema–nalmente. El día final del experimento se tomaron muestras de sangre mediante punción en la vena cava, utilizando un tubo Vacutainer***** con heparina; las muestras se colocaron en hielo hasta centrifugarse a 1 286 g durante 20 min, para separar el plasma y las células sanguíneas. El plasma se colocó en tubos de poliuretano y se congeló a –20°C hasta que se hicieron las determinaciones de urea en plasma (UREA) por espectrometría de absorción atómica.⁸

El primero y el último días del experimento se midió la grasa dorsal (GD) y el área del músculo longissimus (AML), utilizando ultrasonido****** de tiempo real a nivel de la décima costilla. Estos datos, junto con los de peso inicial y final se utilizaron para calcular la ganancia diaria de carne magra (GCM) y el porcentaje de carne magra (%CM) mediante la ecuación de NPPC.¹⁶ También se determinó PC por el método de Kjeldahl¹⁰ y energía bruta en bomba calorimétrica adiabática******* en cada dieta.⁹

Los datos globales de cada variable se analizaron estadísticamente utilizando el diseño mencionado con el PROC GLM¹¹ y la comparación de medias se realizó con el procedimiento Tukey.⁷ Se usó el peso inicial como covariable, obteniendo medias con el procedimiento lsmeans. Para los datos de GDP, CAL y CA, en virtud de que fueron mediciones repetidas en el tiempo en las mismas unidades experimentales, se utilizó PROC MIXED¹¹ para analizar el efecto fijo de los factores en estudio, incluyendo tiempo (semana).

En este experimento se siguieron las normas específicas para el uso de animales en experimentación.^13,14

Resultados

Experimento 1

La concentración de urea en plasma mostró tendencia lineal (P < 0.07) a disminuir en la medida en que se redujo la proteína en la dieta, desde 16% hasta 11.5% (Cuadro 3). Este resultado indica que el nivel de proteína en la dieta aún podría ser menor que el nivel más bajo utilizado aquí, cuando se usa este metabolito sanguíneo para hacer tal determinación.

Ecuaciones de predicción

Los modelos lineales utilizados presentaron una R² muy baja; en el modelo cuadrático se observó el mayor valor (0.10). Sin embargo, en el modelo cúbico se vio el menor CME (0.103) entre los modelos lineales.

En el modelo polinomial 2 se mira la mayor R² (0.26) dentro de este grupo de modelos, aunque todavía se considera baja; también este modelo presenta el menor CME (0.314) dentro de los tres modelos de este tipo que se utilizaron. El uso del modelo no lineal exponencial aumentó la R² (0.92), ello indica que esta ecuación es la idónea para predecir la concentración de urea en plasma en cerdos en crecimiento. La prueba de efectos fijos indicó que sólo el nivel de proteína presentó tendencia (P < 0.07) a afectar la respuesta de los animales. Los demás factores analizados (periodo, animal, peso inicial) no mostraron efectos fijos de manera significativa.

Experimento 2

La GDP se redujo (P < 0.01) al disminuir el nivel de proteína en la dieta (Cuadro 4): fue mayor con 14.5% PC, y menor con 11.5%. El CAL no se alteró (P > 0.05) por la PC y la EM, ni por la interacción entre ellas. En cambio, la CA aumentó al reducir el nivel de PC (P < 0.01) o de EM (P < 0.01). La GCM se redujo (P < 0.01) hasta en 40 g/d al disminuir la concentración de proteína en la dieta; aunque no hubo efecto de la interacción de PC y EM (P > 0.05) para esta variable.

La grasa dorsal, el AML y el %CM no presentaron diferencias (P > 0.05) entre tratamientos, aunque se observó tendencia (P < 0.09) a presentar mayor AML con las dietas testigo (T1 y T4), y menor con T3, cuando se usó el peso inicial de los cerdos como covariable en el análisis estadístico.

Discusión

Experimento 1

La reducción lineal en la concentración de urea en plasma obtenida aquí en cerdas en crecimiento alimentadas con dietas sorgo–pasta de soya adicionadas con aminoácidos sintéticos, coincide con la obtenida con dietas sorgo–pasta de soya¹⁷ y maíz–pasta de soya,¹ aunque no con lo observado en otros trabajos.¹⁸ Lo anterior se debe a que al disminuir la proteína y adicionar los primeros cuatro AA esenciales, se reduce el exceso de nitrógeno y con ello la necesidad de eliminarlo. Esto también podría indicar que la proteína puede reducirse más de 11.5% (T4) cuando las dietas sorgo–pasta de soya se adicionan con los cuatro aminoácidos sintéticos disponibles en el mercado, ya que la urea se redujo sin alcanzar a romperse la línea recta, lo que puede comprobarse con la estimación de menor urea en plasma mediante el uso de la ecuación de regresión no lineal exponencial, indicio de que la proteína puede reducirse hasta 10.48% para disminuir este metabolito sanguíneo.

Experimento 2

La respuesta observada en las variables productivas de los cerdos en crecimiento indica que ésta puede mantenerse sólo al reducir la proteína en 1.5 puntos porcentuales en dietas sorgo–pasta de soya, ya que la reducción en 4.5 puntos porcentuales afectó negativamente dichas variables (Cuadros 2 y 4). Este resultado indica que con 14.5% de proteína y la adecuada adición de AA sintéticos se obtienen resultados productivos similares a los observados con proteína estándar en cerdos de 20 a 50 kg.¹⁹ Esta respuesta sugiere que mayor reducción en la proteína de la dieta incrementa el número de aminoácidos limitantes,²,¹⁹ por lo que se deben considerar otros aminoácidos esenciales (valina, isoleucina, histidina) y no esenciales, e incluso otros nutrimentos.²⁰ Lo anterior contrasta con algunas investigaciones que indican que no se afecta la respuesta productiva al reducir la proteína hasta cuatro unidades porcentuales cuando se utiliza maíz–pasta de soya^21,22 o sorgo–pasta de soya,²³ resultado contrario a lo observado en este experimento, en el que no fue posible reducir más de dos puntos porcentuales la PC para mantener la CA al mismo nivel considerado como adecuado para esta etapa. El efecto de mayor CA al reducir la energía en 100 Kcal EM kg^–1 en la dieta fue diferente a otros informes en los cuales no se alteró esta variable por reducir hasta 200 Kcal EM kg^–1 en DBP en machos castrados,²³ o al disminuir de 3.30 a 3.19 Mcal kg^–1 de EM en cerdos de 30–54 kg, en los que tampoco cambió la respuesta productiva.²⁴ Sin embargo, al variar el nivel de energía en la dieta, la GDP y la CA fueron afectadas, sin que exista interacción con el nivel de proteína empleado (21% a 17.5%) en cerdos de 25 a 41 kg alimentados con maíz–trigo–pasta de soya.²²

Existen datos de que la GCM y la acumulación de lípidos en cerdos no cambian al reducir la proteína en cuatro unidades porcentuales²² en dietas maíz–pasta de soya; sin embargo, este efecto cambia al disminuir la EM en DBP formuladas con sorgo–pasta de soya, ya que la GCM tiende a incrementarse;²³ diferente a lo encontrado en este experimento, en el que el menor nivel de pro teína (11.5%) tuvo menor GCM que los niveles mayores, igual que cuando se reduce cuatro o cinco unidades porcentuales la PC,² además de que el nivel de energía no tuvo influencia sobre dicha variable o el %CM. Asimismo, la PC y la EM no afectaron el engrasamiento de los animales al reducir dichos factores, aunque se ha planteado que hay mayor retención de energía en forma de lípidos con DBP.^25,26

Se sabe que al disminuir la proteína en la dieta la concentración de urea se reduce.^2,20,21 La disminución en la urea encontrada en este experimento indica que la eficiencia en la utilización de nitrógeno aumenta al reducir la proteína de la dieta, siempre que se agreguen aminoácidos sintéticos para no provocar desequilibrios entre aminoácidos. Además, la excreción de N en orina se relaciona lineal y positivamente con la concentración de urea en plasma en cerdos alimentados a libre acceso, y la reducción de proteína en la dieta es una manera efectiva para reducir la excreción total de nitrógeno urinario; por tanto, esta es una forma indirecta de medir el aprovechamiento del nitrógeno, así como la cantidad de nitrógeno que se desperdicia.²⁷

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Notas

* Artículo derivado de la tesis de maestría en ciencias del primer autor.

* Colegio de Postgraduados, México.

** SYRVET, Estados Unidos de América.

*** BD Vacutainer, Franklin Lakes, Estados Unidos de América.

**** National Research Council, 1998.

***** BD Vacutainer, Franklin Lakes, Estados Unidos de América.

****** Sonovet 600, Medison, Inc., CYPRESS, Estados Unidos de América.

******* Bomba Parr 1242, Moline, Estados Unidos de América.