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Jeff Kaufman

Introducción

Las vacas lecheras durante el pico de lactancia pueden requerir hasta un 18 % de proteína cruda en base a materia seca (MS) en su dieta8. La porción de proteína de una dieta representa el mayor costo en la ración de una vaca lactante. Al comparar los ingredientes de proteínas de origen vegetal (harina de soja o colza) con los ingredientes energéticos (maíz) y forrajes (heno y ensilaje), el costo de la proteína puede ser de 2 a 10 veces más por tonelada. La proteína no degradable en el rumen (PNDR) puede ser incluso más costosa (por ejemplo, la harina de sangre puede llegar a más de $1,000 por tonelada), pero es fundamental para proporcionar los aminoácidos esenciales adecuados (lisina y metionina) y así cumplir con los requisitos de la lactancia.

Dietas altas en proteína y sus costos

En una dieta alta en proteína (18 % en base a MS) [típicamente 10 % de proteína degradable en el rumen (PDR) y 8 % de la PNDR], la proteína puede representar hasta el 20-30 % del costo total de alimentación. Los datos derivados de un estudio previo5 indican que el costo de la proteína de la dieta de una vaca lactante puede ser de aproximadamente $1.75/vaca/día, lo que representa el 23.8 % del costo total de la dieta (Tabla 1). Cuando los precios de la leche son bajos, las dietas altas en proteína no son rentables para los productores de leche, ya que no garantizan más producción de leche. Por ejemplo, una dieta con 14.9 % de proteínas (base MS) tuvo un rendimiento de leche y componentes lácteos similar a una dieta con 17.5 % de proteína (38.4 frente a 39.0 kg/día de leche, 3.68 % frente a 3.60 % de grasa láctea y 3.30 % frente 3.28 % de proteína láctea)7. De manera similar, una dieta con un 15 % de proteína con un perfil de aminoácidos de alta calidad mantuvo los rendimientos de proteína de leche en comparación con una dieta con 18 % de proteína con un perfil de aminoácidos de baja calidad1. Un problema importante al proporcionar una dieta alta en proteína es cuando las vacas están experimentando altas temperaturas ambientales y humedad. En estas circunstancias, las vacas lecheras de alta producción se vuelven menos eficientes en el uso de proteínas dietéticas para la producción, lo que empeora la eficiencia de las dietas con alto nivel de proteína.

Tabla 1. Evaluación económica de la dieta con diferentes niveles de proteínas.
Dietas
8 % PNDR 6 % PNDR
10 % PDR 8 % PDR 10 % PDR 8 % PDR
Producción lechera (kg) 82.7 76.9 69.4 76.1
Ingresos ($/vaca/día) 12.4 11.5 10.4 11.42
Costo de alimentación ($/vaca/día) 7.35 6.94 6.86 6.70
Costo de la proteína ($/vaca/día) 1.75 1.48 1.46 1.21
Costo de la proteína sobre el coste total (%) 23.8 21.3 21.3 18.1
Ingresos sobre el coste de la alimentación ($/vaca/día) 5.05 4.59 3.55 4.71
Ingresos usados para pagar la comida (%) 59.3 60.2 65.9 58.7
Fuente: Kaufman y col.5

Consideraciones para vacas estresadas por el calor

El impacto ambiental de las vacas es un problema importante de la industria lechera. El estrés por calor aumenta la pérdida de nitrógeno a través de la orina y las heces4. La excreción urinaria de nitrógeno aumentó en un 41 % cuando las vacas lactantes se expusieron a 28°C y 60 % de humedad3. La excreción de nitrógeno contribuye a la contaminación del agua subterránea y del aire. El nitrógeno fecal en el estiércol es más estable, mientras que el nitrógeno en la orina está presente como urea que fácilmente contamina las fuentes de agua y el aire2. Por lo tanto, reducir el aumento de la excreción urinaria de nitrógeno como resultado del estrés por calor será importante para garantizar la producción lechera sostenible y mejorar las percepciones del consumidor. Para optimizar la eficiencia de la proteína y del nitrógeno en las vacas lecheras, son necesarias estrategias enfocadas en la nutrición proteica para las vacas lecheras sometidas a estrés térmico.

Producción de leche en vacas estresadas por calor

El estrés por calor disminuye la capacidad productiva de las vacas durante la lactancia, lo que puede resultar de una nutrición proteica reducida. Los rendimientos de leche disminuyeron hasta un 28 % o 9.6 kg/día cuando las temperaturas aumentaron de 29 a 39°C11. De manera similar, los componentes de la leche, como la proteína láctea, disminuyeron de 9.6 % a 4.8 % cuando las vacas fueron expuestas a estrés por calor9,11. Cuando la proteína de la dieta se excreta como nitrógeno en la orina y las heces, se utiliza menos nitrógeno para la producción de leche. Por ejemplo, en el estudio mencionado anteriormente, en el que la excreción de nitrógeno aumentó durante periodos de estrés por calor3, el contenido de proteína de la leche cayó un 9 %. El objetivo sería optimizar la utilización de la proteína en vacas con estrés térmico para mejorar el rendimiento de la lactancia. De hecho, mi investigación se centró en proporcionar estrategias para mejorar la producción de leche y el metabolismo proteico en vacas lecheras sometidas a estrés térmico.

Reducir la proteína dietética para mejorar los componentes lácteos

Se realizó un estudio en el East Tennessee AgResearch and Education Center de la University of Tennessee para observar los efectos de alimentar una mezcla con 2 niveles de PDR (10 % y 8 % sobre la base de MS) y 2 niveles de PNDR (8 % y 6 %) sobre el rendimiento lácteo y la eficiencia en el uso de nitrógeno5. El ensayo evaluó vacas en mitad de la lactancia (126 días en leche) alojadas en un establo con cubículos que experimentó hasta 29.2°C y 58 % de humedad. Las combinaciones de PDR y PNDR equivalieron a 4 tratamientos:

  • 10 % de PDR: 8 % de PNDR (18 % proteína).
  • 8 % de PDR: 8 % de PNDR (16 % proteína).
  • 10 % de PDR: 6 % de PNDR (16% proteína).
  • 8% de PDR: 6% de PNDR (14% de proteína).

La dieta balanceada con 8 % de PDR y 6 % de PNDR, que incluyó un total 14 % de proteína cruda, mostró los resultados más beneficiosos con respecto a la producción de leche y el uso de nitrógeno combinados (Tabla 2). La producción de leche corregida por energía fue similar (34.8 vs. 35.0 kg/día) en la dieta con el 14 % y en la dieta con el 18 % de proteína. Sin embargo, el contenido de grasa y proteína en la leche aumentó de 2.75 a 3.17 % y de 2.90 a 2.98 %, respectivamente, cuando se redujo el nivel de la PDR y la PNDR en la dieta (18 vs. 14 % de proteína). Este estudio tuvo bajos niveles de grasa en la leche debido principalmente al impacto del estrés por calor en las vacas. El aumento de los componentes de la leche y la producción láctea pueden atribuirse a un aumento en la eficiencia en el uso de nitrógeno y a una reducción en la excreción urinaria de este. La eficiencia en el uso de nitrógeno aumentó de 31.6 a 37.8 % y la excreción de nitrógeno en orina disminuyó en 54 % cuando se redujeron tanto el porcentaje de PDR como el de PNDR. Este dato demuestra que no solo puede mantenerse la producción de leche y mejorar los componentes, sino que esto reducirá los costos de alimentación durante el estrés por calor.

La Tabla 1 muestra los ingresos sobre el costo de alimentación de este estudio. La dieta con el 14 % de proteína tuvo mayores ingresos sobre el costo de alimentación, el porcentaje más bajo del ingreso de leche se destinó a los costos de alimentación y una diferencia marginal en el rendimiento de leche en comparación con la dieta alta en proteína. En resumen, la dieta con menor nivel de proteína mejoró los componentes de la leche y disminuyó la excreción de nitrógeno de la orina.

Tabla 2. Composición de la dieta y producción láctea de las vacas estresadas por el calor.
Dietas
8 % PNDR 6 % PNDR
Ingredientes 10 % PDR 8 % PDR 10 % PDR 8 % PDR
Ensilado de maíz 45.0 45.0 45.0 45.0
Ensilado de trigo 1.50 1.50 1.50 1.50
Heno de trébol 3.50 3.50 3.50 3.50
Concentrados 50.0 50.0 50.0 50.0
Composición (%)
Proteína bruta (PB) 17.6 15.9 15.6 13.8
Proteína degradable en rumen (PDR) 9.80 7.80 9.70 7.80
Proteína no degradable en rumen (PNDR) 7.80 8.10 5.90 6.00
Producción
Leche corregida por energía (kg/día) 35.0 33.8 32.0 34.8
Proteína verdadera (%) 2.90 2.88 3.17 2.98
Grasa (%) 2.75 2.95 3.14 3.17
Nitrógeno ureico en leche (mg/dl) 11.7 7.98 9.17 5.46
Nitrógeno
Eficiencia de uso (%) 31.6 32.8 32.4 37.8
Excreción urinaria (g/día) 214 143 162 98.2
Fuente: Kaufman y col.5

Reducir la proteína dietética para mejorar la utilización de aminoácidos

Las vacas estresadas por calor tienen un balance energético negativo que cambia las necesidades de mantenimiento del animal, especialmente durante la lactancia. Las vacas aumentan la movilización del tejido muscular para proporcionar proteínas y aminoácidos con fines energéticos. Por ejemplo, las vacas expuestas a 28°C y 60 % de humedad mostraron un aumento del 96 % en un marcador de sangre indicativo de la degradación muscular (3-metilhistidina). Como resultado, hay menos aminoácidos y menos nitrógeno disponible para la producción de proteínas lácteas.

Mi investigación, explicada en la sección anterior, confirmó que la reducción de PDR y PNDR en una dieta con 14 % de proteína aumentó el uso de grasa en lugar de proteína para cubrir las necesidades energéticas de vacas con estrés térmico6. Esto permite que las reservas energéticas corporales se utilicen para obtener energía, en lugar de proteínas y aminoácidos, que se destina a cubrir necesidades productivas (crecimiento muscular y producción de leche). Este trabajo demostró que la reducción de proteína en la dieta (18 a 14 %) aumentaba los niveles de ácidos grasos en la sangre, lo que demuestra un impulso nutricional que mejora las necesidades energéticas al metabolizar la grasa (Tabla 3). Del mismo modo, se utilizaron más proteínas y aminoácidos para la producción de la proteína de la leche, como lo demuestra el aumento del 27 % en la eficiencia en la producción de proteína láctea (la cantidad de aminoácidos absorbidos de la dieta destinados a producir proteína láctea). Esto es evidente por la existencia de mayores concentraciones en la sangre de aminoácidos esenciales utilizados para la síntesis de proteínas de la leche (lisina y metionina) en dietas con bajo nivel de PDR y PNDR en comparación con la dieta con mayor contenido proteico (10 % de PDR y el 8 % de PNDR). Para las vacas que experimentan temperaturas elevadas y alta humedad, una dieta baja en proteína con una proporción igual o mayor de PDR y PNDR de 50:50 que equivale a entre un 14 y un 16 % de proteína no solo benefician la producción de componentes lácteos y el uso eficiente de proteínas en la dieta, sino también permiten una reducción en el costo de la alimentación.

Tabla 3 Metabolismo energético y proteico de vacas alimentadas con dietas con diferentes niveles de proteína.
Dietas
8% PNDR 6% PNDR
10% PDR 8% PDR 10% PDR 8% PDR
Balance Energético (Mcal/día) -2.08 -5.12 -2.23 -4.29
Eficiencia en la producción de proteína láctea* (%) 45.3 44.2 50.8 57.3
Insulina (μU/ml) 22.8 19.8 19.7 12.0
Ácidos grasos (μEq/l) 123 199 206 175
Aminoácidos esenciales(μM) 907 1,296 1,245 1,110
*Eficiencia en la producción de proteína láctea = proteína de la leche/suministro de proteína metabolizable.

Fuente: Kaufman y col.6

Aplicaciones

Proporcionar suficiente energía dietética: se necesita energía para garantizar la degradación microbiana de la PDR, especialmente para vacas estresadas por el calor.

Calidad y degradabilidad de la proteína: la determinación de la digestibilidad y el perfil de aminoácidos presentes en los alimentos determinarán su disponibilidad y uso en el animal. Un ingrediente de alta calidad hará una gran diferencia. Además, fuentes de PDR pueden proporcionar PNDR en cantidades suficientes (harina de colza).

Optimice el uso de PDR: esta fracción de proteína debe proporcionarse para optimizar la producción de proteína microbiana del rumen sin un exceso de nitrógeno que se excreta como urea a través de la orina y las heces.

Evalúe y equilibre la PNDR: conocer el perfil de aminoácidos del ingrediente es importante para que se puedan cubrir las necesidades en aminoácidos esenciales. Hay bastante informes de investigación que muestran los requerimientos de aminoácidos esenciales en vacas de alta produccion10.

Equilibrio con la mezcla de ingredientes proteicos: para cumplir mejor con los requisitos de aminoácidos, mezclar varios ingredientes proteicos proporcionará más eficientemente los aminoácidos limitantes en toda la dieta.

Enfoque en los componentes lácteos durante el estrés por calor: el estrés por calor dificulta el aumento de la producción de leche sin causar otros efectos a la salud. Sin embargo, el aumento de los componentes es manejable con un manejo adecuado de proteínas en la dieta.

Piense en el futuro: la proteína dietética es un nutriente de fácil manejo en la dieta que puede reducir en gran medida la contaminación ambiental y ayudar a mejorar la percepción pública.

Sobre el autor

Jeff Kaufman es un asistente de investigación de posgrado en la Universidad de Tennessee que está cursando un Ph.D. en Nutrición de Vacas Lecheras. Su investigación se centra en el metabolismo de proteínas y aminoácidos, la eficiencia de producción y el estrés por calor. Ha publicado cuatro artículos de investigación y actualmente está trabajando en su tesis doctoral titulada “Estrategias nutricionales para mejorar la producción y la eficiencia del nitrógeno en vacas lecheras lactantes”. jkaufma8@vols.utk.edu

Referencias

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  6. Kaufman, J. D., K. G. Pohler, J. T. Mulliniks, and A. G. Ríus. 2018. Lowering rumen-degradable and rumen-undegradable protein improved amino acid metabolism and energy utilization in lactating dairy cows exposed to heat stress. J. Dairy Sci. 101:386-395.
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