¿Cómo influye la proteína degradable en el rumen en la síntesis de proteína microbiana?

En la nutrición de rumiantes, la interacción dinámica entre la proteína dietética y los microbios del rumen determina en gran medida el estado proteico general del animal. Una pregunta central en este contexto es: ¿cómo afecta la cantidad de proteína disponible para los microbios ruminales la cantidad de proteína que producen para el animal? La respuesta radica en el papel crítico de la proteína degradable en el rumen (PDR), que sirve como sustrato fundamental para el crecimiento microbiano y la posterior síntesis de proteína microbiana (SPM).

Cropenta Insight

La utilización efectiva de proteínas es la piedra angular de la nutrición animal, ya sea considerando los aminoácidos derivados del rumen para el ganado o las fuentes de proteínas altamente digeribles para otras especies. El enfoque sigue siendo entregar aminoácidos esenciales de manera eficiente al animal.

Proteína Degradable en el Rumen: Impulsando el Crecimiento Microbiano

La proteína degradable en el rumen (PDR) se refiere a la fracción de proteína dietética que es descompuesta por los microorganismos del rumen en péptidos, aminoácidos y amoníaco. Este amoníaco (NH₃) es luego utilizado por los microbios del rumen, junto con la energía fermentable, para sintetizar su propia proteína celular ^{[1, 2]}. Aproximadamente el 50% de la población microbiana en el rumen posee enzimas proteasas capaces de degradar las fuentes de proteínas del alimento, convirtiéndolas en formas utilizables para su propio crecimiento ^[1]. Este proceso es crucial porque la proteína microbiana constituye una porción significativa de la proteína total que finalmente llega al intestino delgado para la digestión y absorción por el rumiante.

La Dinámica de la Síntesis de Proteína Microbiana

La síntesis de proteína microbiana (SPM) es un proceso altamente eficiente, siempre que haya un suministro equilibrado y oportuno tanto de PDR (como fuente de nitrógeno, principalmente amoníaco) como de energía fermentable (de carbohidratos). La eficiencia de la utilización del nitrógeno por los microbios del rumen influye directamente en la cantidad de proteína microbiana producida. Si el suministro de PDR es insuficiente, el crecimiento microbiano puede verse limitado, reduciendo la SPM y potencialmente llevando a una proteína metabolizable subóptima para el animal. Por el contrario, un suministro excesivo de PDR sin suficiente energía fermentable puede llevar a la acumulación de amoníaco en el rumen, que puede ser absorbido en el torrente sanguíneo, convertido en urea en el hígado y excretado, lo que representa una pérdida de nitrógeno y un costo energético para el animal ^[2]. La relación entre la proteína no degradable en el rumen (PNR) y la PDR (PNR:PDR) es una consideración clave en la formulación de raciones para equilibrar el suministro de nutrientes tanto para los microbios como para el animal huésped ^[3]. Además, el tipo y el método de suministro de suplementos proteicos pueden influir en la comunidad bacteriana del rumen, afectando la eficacia de la utilización de proteínas ^[4].

De PDR a Proteína Metabolizable

La proteína microbiana sintetizada en el rumen fluye hacia el intestino delgado, donde es digerida, proporcionando una fuente de aminoácidos de alta calidad al animal huésped. Esta proteína microbiana, combinada con cualquier proteína no degradable en el rumen (PNR) que bypassa el rumen y es posteriormente digerida en el intestino delgado, constituye la proteína metabolizable total disponible para el rumiante. Por lo tanto, optimizar el suministro de PDR para maximizar la SPM es fundamental para satisfacer los requerimientos de aminoácidos del animal. Asegura que el ecosistema ruminal convierta eficientemente el nitrógeno dietético en una forma que el animal pueda absorber, en lugar de depender únicamente de la fracción de proteína de bypass. Una SPM eficiente ayuda a reducir la necesidad de niveles más altos de PNR costosa en la dieta, ya que los microbios están utilizando eficazmente las fuentes de proteínas más degradables.

Evaluación de las Fracciones Proteicas: PDR, PNR y Digestibilidad Intestinal

La cinética de degradación ruminal, determinada mediante incubación in-situ (bolsa de nylon) en vacas fistuladas del rumen, se utiliza para proporcionar parámetros como la fracción soluble (S), la fracción potencialmente degradable (D) y la tasa de degradación fraccional (Kd). El valor de PNR se calcula luego basándose en estas características de degradación a una tasa de paso fraccional asumida (Kp), que generalmente se estima a partir de la ingesta y la producción, no se mide en la bolsa. Según la documentación del producto, los valores de PNR solo son comparables cuando se evalúan a la misma tasa de paso asumida ^{[5, 6]}.

Además, la digestibilidad intestinal de la proteína no degradada en el rumen es igualmente importante. Un valor alto de PNR es nutricionalmente valioso solo si una porción significativa de ella se digiere en el intestino delgado, liberando aminoácidos para su absorción. Según la documentación del producto, esto a menudo se mide utilizando técnicas como la técnica de la bolsa de nylon móvil en vacas con cánulas duodenales ^{[5, 6]}. Por ejemplo, según la documentación del producto, la proteína de soja Bypass MP exhibe una PNR calculada superior al 80% a una tasa de paso asumida del 6%/h, con una digestibilidad intestinal de la proteína no degradada en el rumen cercana al 100% ^[5]. De manera similar, según la documentación del producto, la proteína de colza Bypass MP muestra una PNR calculada de aproximadamente el 80% al 6%/h con una digestibilidad intestinal de alrededor del 90% ^[6]. Según la documentación del producto, las pruebas de degradación de proteínas in-vitro pueden sobrestimar la protección ruminal para las proteínas protegidas por Maillard en comparación con las mediciones in-vivo ^{[5, 6]}.

Es importante señalar que no todos los tratamientos diseñados para aumentar la PNR son igualmente efectivos o conducen a los valores declarados. Por ejemplo, algunos estudios que compararon la harina de colza tratada física-térmicamente o tratada con lignosulfonato encontraron que sus valores de PNR in-situ eran considerablemente más bajos de lo declarado, con solo pequeñas diferencias con la harina no tratada en algunos casos ^[7]. Esto subraya la importancia de una caracterización robusta in-vivo.

Valoración Nutricional y Consideraciones de Formulación

Los sistemas de valoración nutricional de proteínas, como el sistema holandés DVE/OEB, el sistema alemán nXP/RNB, el PDI del INRA o la proteína metabolizable del CNCPS, traducen las características de degradación y digestibilidad medidas en valores prácticos de formulación. Estos sistemas ayudan a los nutricionistas a equilibrar la PDR y la PNR para satisfacer las necesidades del animal mientras optimizan la utilización del nitrógeno. Según la documentación del producto, los valores generados por estos sistemas pueden variar según el sistema específico y las tasas de paso asumidas. Por ejemplo, según la documentación del producto, la proteína de soja Bypass MP proporciona un valor de proteína digestible específico en la valoración holandesa DVE/OEB, con un balance de proteína ruminal cercano a cero ^[5].

Optimización del Suministro de PDR para Raciones de Rumiantes

Lograr un suministro óptimo de PDR es un equilibrio preciso. Muy poca PDR limita la SPM, reduciendo así el suministro total de proteína metabolizable. Demasiada PDR puede llevar a un uso ineficiente del nitrógeno y una mayor excreción de nitrógeno. Los formuladores de alimentos buscan proporcionar suficiente PDR para maximizar el crecimiento microbiano y la SPM, asegurando un flujo constante de aminoácidos de alta calidad al intestino delgado. Esta estrategia apoya no solo el rendimiento animal, sino que también ayuda a gestionar la excreción de nitrógeno, contribuyendo a la eficiencia proteica en los sistemas de producción de rumiantes.

Resumen técnico

La proteína degradable en el rumen (PDR) es crucial para la síntesis de proteína microbiana (SPM), ya que proporciona el nitrógeno necesario para que los microbios ruminales crezcan y produzcan proteína de alta calidad. El suministro óptimo de PDR, sincronizado con la energía fermentable, maximiza la SPM, lo que contribuye significativamente a la proteína metabolizable disponible para el rumiante. Según la documentación del producto, la evaluación precisa de la PDR, la proteína no degradable en el rumen (PNR) y su digestibilidad intestinal, generalmente mediante métodos in-situ, es vital para una formulación eficiente de las raciones y la utilización general de proteínas ^{[5, 6]}.

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