Estado mineral y suplemento con alambre de óxido de cobre en cabras de San José Teacalco, Tlaxcala

Mineral status and supplementation with copper oxide wire in goats of San Jose Teacalco, Tlaxcala

Juan Carlos Muñoz-González, Maximino Huerta-Bravo, Rodolfo Ramírez-Valverde,^*Mariano J. González-Alcorta

Posgrado en Producción Animal Departamento de Zootecnia. Universidad Autónoma Chapingo. Km 38.5 carretera México-Texcoco, Chapingo 56230 Estado de México, México *marianojga@hotmail.com

RESUMEN

Se evaluaron los efectos del complemento vía oral con 5 g de alambre de óxido de cobre (AOCu), y del día de muestreo, en la concentración de minerales en suero sanguíneo y leche de cabras. Se usó un diseño completamente al azar. El complemento con AOCu incrementó las concentraciones séricas de Cu (p = 0.04), Mg (p = 0.01), K (p = 0.005), y P (p = 0.01) en 11.7, 6.5, 11.7 y 17.6 %, respectivamente, y disminuyó (p = 0.08) el Fe sérico en 18.6 %, en relación con las cabras no complementadas. El Cu sérico fue mayor (p = 0.0001) en el día 60 en 11.1 %, y menor (p < 0.05) el Zn, Ca, Na, K y P sérico en 22.0, 5.5, 4.4, 10.5 y 31.1 %, respectivamente, en relación con el día 30. El Ca en leche aumentó (p = 0.0001) en 24.6 % al día 60, y disminuyó (p < 0.05) el Na y P en 21.0 y 10.4 %, respectivamente, en relación con el día 30.

Palabras clave: Pequeños rumiantes, minerales, nutrición, complementación con cobre.

ABSTRACT

The oral supplementation effect with 5 g of copper oxide wire (COW), and the day of sampling effect, on the mineral concentrations of goat blood serum and milk were evaluated. A complete randomized model was applied. The supplement with COW increased serum Cu (p = 0.04), Mg (p = 0.01), K (p = 0.005), and P (p = 0.01) in 11.7, 6.5, 11.7 and 17.6 %, respectively, and decreased (p = 0.08) serum Fe in 18.6 % in relation to the nonsupplemented goats. Serum Cu was greater (p = 0.0001) on sampling day 60 by 11.1 %. However, there was a decrease in Zn (p = 0.0001), Ca (p = 0.015), Na (p = 0.0001), K (p = 0.0036) and P (p = 0.0001) concentrations by 22, 5.5, 4.4, 10.5 and 31.1 %, respectively, in relation to day 30. The Ca in milk increased (p = 0.0001) 24.6 % on day 60, while Na (p = 0.01) and P (p = 0.03) in 21 and 10.4 %, respectively, in relation to sampling on day 30.

Key words: Small ruminants, minerals, nutrition, copper supplementation.

INTRODUCCIÓN

El cobre es uno de los minerales que desempeña múltiples funciones en el organismo animal. Según Siciliano-Jones et al. (2008), el interés en el mejoramiento de las estrategias de complementación de minerales traza, como el Cu, ha aumentado en áreas específicas de investigación que incluyen la determinación de sus efectos en la retención mineral, en la salud y en el comportamiento de los rumiantes. Además, los minerales como el Cu y Zn actúan en el sistema inmune de varias formas, incluyendo el mantenimiento de la integridad estructural de las barreras epiteliales contra las infecciones (Richards et al. 2010), y como componentes de una variedad de enzimas antioxidantes (Waldron 2010). Asimismo, se ha demostrado que la complementación con Cu puede cambiar la composición de algunos tejidos animales, principalmente en el metabolismo de los ácidos grasos y colesterol con la finalidad de obtener alimentos funcionales o nutracéuticos. Por ejemplo, Huang et al. (2013) mencionan que la complementación con Cu dietético, modifica el metabolismo de los ácidos grasos y deposición de grasa en la canal de cabras Cummings et al. (2008), también mencionan que la complementación con Cu dietético tiene un efecto en la síntesis de novo de los ácidos grasos y la deposición de lípidos de diferentes tejidos de las cabras. Sin embargo, los estudios de los componentes de la leche de las cabras (urea, proteína, lactosa, sólidos totales, ácido cítrico, macro y microminerales), (Silanikove et al. 2010), son escasos debido a que las posibilidades de cambiar las concentraciones de algunos micronutrientes en la leche son muy limitadas. Una de las técnicas que ha mostrado ser una de las formas de complemento cúprico más efectiva, es la complementación con alambre de óxido de cobre (Deland et al. 1986). No obstante, la respuesta al complemento en los sistemas de producción animal en México ha sido poco estudiada.

Por lo anterior, los objetivos de esta investigación fueron: a) determinar la concentración mineral en los componentes agua, suelo, forraje, ensilado de maíz, dieta y en el suero sanguíneo en una unidad de producción caprina de San José Teacalco, Tlaxcala; y b) estimar el efecto del complemento con alambre de óxido de cobre en la concentración mineral en suero sanguíneo y en la composición química de la leche de las cabras.

MATERIALES Y MÉTODOS

Lugar del experimento

El trabajo se realizó del 29 de marzo al 7 de junio del 2005, en una unidad de producción de leche de cabra situada en la ciudad de San José Teacalco, Tlaxcala, México, ubicada a 19° 20' LN y 98° 04' LO oeste a 2 600 msnm con clima templado subhúmedo con temperatura media anual de 23 °C (García 1988).

Unidad de producción y animales

La UP contaba con una superficie de 6 ha utilizadas para la siembra de maíz (Zea mays L.) con un sistema de producción semi-intensivo y con 58 animales jóvenes y 55 cabras adultas de raza Alpina. Se utilizaron 37 cabras de segundo y tercer parto, de cuatro años de edad promedio; 13 cabras fueron complementadas con 5 g de alambre de óxido de cobre (AOCu) con 100 % de CuO, y 24 cabras no se complementaron.

Consistió en una dieta a base de paja de avena, alfalfa achicalada y maíz, molidos y mezclados que se proporcionaban en la mañana durante la ordeña y en la tarde. Durante el día las cabras se enviaban al pastoreo donde el forraje disponible era rastrojo de maíz sin recibir otro complemento mineral adicional al del tratamiento.

Muestras de agua

Se tomaron tres muestras directamente de cada fuente disponible para las cabras mediante la metodología recomendada por Ramos et al. (2003) en envases limpios de plástico identificados y se pusieron en congelación hasta su análisis.

Muestras de suelo

Se colectaron cinco muestras compuestas en la parcela siguiendo la metodología descrita por Aguilar (1987), las muestras se almacenaron en bolsas de plástico, luego fueron secadas, molidas y cernidas; se guardaron en bolsas de plástico hasta su análisis.

Muestras de forraje

Se colectaron cinco muestras en la parcela en bolsas de papel empleando la técnica de Hand Plucking (Le Du y Penning 1982), también se colectaron dos muestras de paja de avena, dos muestras de alfalfa achicalada y dos de la dieta ofrecida, la paja de avena y la alfalfa achicalada provenían de productores vecinos de la UP; las muestras, luego fueron pesadas, secadas, molidas y almacenadas en frascos limpios de vidrio hasta su análisis.

Muestras de sangre y de leche

Las muestras de sangre se colectaron mediante punción de la vena yugular con agujas y tubos de vidrio al vacío sin anticoagulante^®. Se centrifugaron a 2 500 rpm para separar el suero, estas muestras se colectaron los días 1, 30 y 60 después del inicio del experimento, en frascos limpios de plástico. El suero y la leche se mantuvieron en congelación a -18 °C hasta su análisis.

En el agua se determinaron los minerales Cu, Fe, Zn, Ca, Mg, Na, K y P. En suelo, rastrojo de maíz, paja de avena, ensilado de maíz y en la dieta proporcionada a las cabras se determinaron los minerales Cu, Fe, Zn, Mn, Ca, Mg, Na, K y P. En el suero sanguíneo y la leche se determinaron los minerales Cu, Fe, Zn, Ca, Mg, Na, K y P. En las muestras de leche también se determinaron las concentraciones de urea, caseína, proteína, lactosa, sólidos totales (ST), sólidos no grasos (SNG), ácido cítrico, densidad, ácidos grasos libres (AGL) y acidez con un MilkoScan TS-120. Los minerales Cu, Fe, Zn, Mn, Ca, Mg, Na y K fueron analizados en un espectrofotómetro de absorción atómica marca Perkin Elmer (Fick et al. 1979) y el P por colorimetría (Fick et al. 1979, Clesceri et al. 1992) en un espectrómetro UV/VIS modelo Lambda 2 marca Perkin Elmer.

Análisis estadístico

El modelo estadístico consideró los efectos del tratamiento (T_i) [Sin y Con complemento], el día de muestreo (D_j) [Día 30 o 60], la interacción (T*D_ij) y una covariable de la concentración inicial de Cu en el suero (βCuS). Los datos se analizaron mediante el procedimiento GLM del paquete SAS (SAS 2009). La instrucción LSMEANS se usó para obtener las medias por cuadrados mínimos de los efectos principales y de las interacciones. Se consideraron las variables de contenido mineral en suero sanguíneo y la composición química de la leche, utilizando un modelo completamente al azar con diseño factorial de tratamientos 2x2.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Minerales en agua

Las concentraciones de Cu, Fe y Zn en el agua no fueron detecta bles por el espectrofotómetro de absorción atómica, y las de Ca (28 mg L^-1), Mg (18.8 mg L^-1) y Na (525 mg L^-1) no superaron los niveles máximos tolerables por el ganado. El Ca en el agua fue 51 % menor y el Na fue 900 % mayor que la concentración típica de estos minerales en el agua. Además, el P (29.9 mg L^-1) fue 420 % mayor que los niveles máximos tolerables para el ganado caprino (Puls 1994) como se observa en la Tabla 1. Los niveles no detectables de Cu, Fe, y Zn en agua indican un bajo aporte de estos minerales a través de esta fuente. Sin embargo, los minerales en el agua pueden contribuir significativamente a los requerimientos de los rumiantes. Por ejemplo, Castillo et al. (2013) en 39 explotaciones de bovinos lecheros en E.E. U.U. presentan concentraciones de Cu, Fe, Zn, Ca, Mg, Na, K y P en el orden de 0.2, 0.2, 0.1, 65.8, 22.2, 60.0, 3.0 y 0.1 mg L^-1, respectivamente; mientras Socha et al. (2009) presentan resultados de 3651 muestras de agua colectadas a través de los E.E. U.U., concentraciones de Cu, Fe, Zn, Ca, Mg, Na y K en el orden de 0.07, 0.79, 0.12, 65, 24, 46 y 4.0 mg L^-1, respectivamente. En este estudio, los altos niveles de P, en el agua pueden ser por la eutrofización de las aguas superficiales debido a la escorrentía de tierras agrícolas ricas en P (Arriaga et al. 2009).

Respecto al requisito mínimo para el crecimiento de las plantas (Bowen 1966; Whitehead 2000), en el suelo las concentraciones de Cu (0.55 mg kg^-1) fueron alredor cuatro veces menores, las de Ca (83 mg kg^-1) fueron 1.7 veces menores, y las de Fe (74 mg kg^-1), Zn (17 mg kg^-1) y Mn (285 mg kg^-1) fueron 16, 7 y 14 veces mayores, respectivamente (Tabla 2). Las bajas concentraciones de Cu pueden deberse a las características propias del suelo que es deficiente en este mineral. Además, las concentraciones de Fe encontradas pueden predisponer a una hipocuprosis de las cabras por el antagonismo entre estos minerales. Las bajas concentraciones de Ca y el contenido de K encontrado en el suelo pueden limitar las concentraciones de Ca y Mg en las plantas (Tisdale et al. 1993).

Minerales en los alimentos

Respecto al requisito de las cabras (Kessler, 1991; NRC 2007), en todos los alimentos analizados hubo deficiencia de Cu, Zn y Mg, mientras la paja de avena, ensilado de maíz y la dieta ofrecida fueron deficientes en Na y P (Tabla 3). Las deficiencias de Cu y Zn encontradas en los alimentos pueden explicarse por las bajas concentraciones de estos minerales en el suelo. Los niveles altos de Fe encontrados en la paja de avena en este estudio, así como los niveles altos de Fe en rastrojo y ensilado de maíz pueden disminuir la absorción del Cu de los alimentos. Según Weiss et al. (2010), en bovinos el complemento con más de 250 mg kg^-1 de Fe proveniente de sulfato de Fe incrementa el estrés oxidativo y disminuye el status del Cu, la salud, la producción, el consumo y la digestión de la fibra. Las deficiencias de Zn en todos los alimentos pueden tener un impacto en la capacidad de respuesta inmune, ya que las células deficientes en Zn disminuyen su habilidad para proliferar, dicha habilidad es muy importante para una respuesta inmune eficiente (Forsberg 2010). La relación Ca : P fue menor a la recomendada por el NRC (2007) en la mayoría de los alimentos. Un desbalance en la relación Ca : P resulta en una alta excreción de fosfato lo que puede provocar una urolitiasis obstructiva en rumiantes (Unmack 2011).

Estado mineral inicial en suero sanguíneo

Las concentraciones de Cu, Zn, Ca y Mg en suero sanguíneo estuvieron en el rango normal (Kaneko et al. 2008, Ahmed et al. 2001, NRC 2007); en contraste las de Fe, K y P fueron altas; y las de Na fueron bajas (Tabla 4). A pesar de los niveles adecuados de Cu inicial en suero, se encontraron algunos signos visuales de deficiencia de Cu como son despigmentación del pelo y caída de pelo alrededor del ojo. Los signos de deficiencia de Cu probablemente se debieron al estrés causado por el parto, donde el Cu puede ser movilizado del hígado aumentando los niveles de Cu en suero a niveles adecuados al momento del muestreo inicial, que fue 15 d después del parto.

Efecto del complemento con AOCu en la concentración mineral en suero sanguíneo

Efecto del día de muestreo en la concentración mineral en suero sanguíneo

Las concentraciones de Cu fueron mayores (p = 0.0001) en 20 %, y menores las de Zn (p = 0.0001), Ca (p = 0.015), Na (p = 0.0001), K (p = 0.0036) y P (p = 0.0001) en 22, 5.5, 4.4, 10.5 y 31.1 %, respectivamente, en el muestreo del día 60 en relación al muestreo del día 30 (Tabla 5). El incremento de Cu sérico en el muestreo del día 60, en relación con el día 30, posiblemente se debió a una disminución en las demandas de Cu en la leche conforme avanza la lactancia, y a la continua liberación de Cu por el complemento de AOCu, mejorando de esta forma el nivel del Cu sérico en las cabras, esto pudo ayudar a que se disminuyera el estrés por oxidación causado por la deficiencia de Cu, y se disminuyeran las concentraciones de Zn, Ca, Na, K y P en suero en el muestreo del día 60, en relación con el día 30, por una menor destrucción de eritrocitos por hemolisis (Spears y Weiss 2008). La disminución del Ca sérico a través del tiempo también pudo deberse a la relación existente entre el avance de la lactancia y la menor movilización de Ca del hueso (Ahmed et al. 2001). Las concentraciones de Na y K en suero sanguíneo disminuyeron en el muestreo del día 60 en relación con el día 30, esto pudo ocurrir para mantener una constante relación Na : K en el fluido extracelular (Church y Pond, 1988).

Efecto del complemento con AOCu en la composición química de la leche

La administración de alambre de óxido de cobre no afectó (p > 0.05) la composición química de la leche de las cabras complementadas, por lo que se discutirá solamente el efecto del día de muestreo.

Efecto del día de muestreo en la composición química de la leche

El día de muestreo afectó la concentración de Ca que aumentó (p = 0.0 001) en 24.6 % al día 60, y disminuyó la concentración de Na (p = 0.01) y P (p = 0.03) en 21 y 10.4 %, respectivamente, en relación con el día 30 (Tabla 6). La menor concentración de Ca en el muestreo del día 30, en relación con el día 60, probablemente se debió a una mayor dilución del Ca por un mayor volumen de producción en las primeras semanas de lactancia (Mba, 1982). Las mayores concentraciones de Na y P en la leche al día 30 posiblemente se debieron a una mayor segregación de estos minerales hacia la leche, por la mayor movilización en suero sanguíneo, mientras que al día 60 las concentraciones de Na y P, tanto en leche como en suero sanguíneo disminuyeron.

En conclusión, las concentraciones de Cu y Zn en agua, Cu en el suelo y las concentraciones de Cu, Zn y Na en los alimentos fueron deficientes en relación con los requisitos de los animales, por lo que se recomienda la complementación con estos minerales. La complementación con alambre de óxido de cobre mejora el nivel del cobre sérico, y aumenta las concentraciones de Mg, K y P. Asimismo, disminuye el Fe sérico en las cabras complementadas en relación con las cabras no complementadas.

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