Comprendiendo la protección ruminal y la biodisponibilidad proteica en rumiantes

Optimizar la utilización de proteínas en rumiantes depende de comprender la distinción entre la protección ruminal y la subsiguiente biodisponibilidad de proteínas y aminoácidos en el intestino delgado. Aunque los métodos para proteger la proteína dietética de la degradación ruminal están bien establecidos, estos también pueden influir en la cantidad de esa proteína protegida que realmente se digiere y absorbe posruminalmente. Este artículo examina cómo varios métodos de protección ruminal alteran la digestibilidad intestinal y la disponibilidad de aminoácidos, ayudando a clarificar su verdadero impacto en el suministro de proteína metabolizable.

Cropenta Insight

Para los formuladores que buscan mejorar la eficiencia de las proteínas, comprender los mecanismos específicos por los cuales los métodos de protección influyen tanto en la degradabilidad ruminal como en la digestibilidad intestinal es clave. Simplemente lograr una alta proteína no degradable en el rumen (PNIR) no garantiza la máxima disponibilidad de aminoácidos para el animal. Los sistemas de valoración nutricional, las mediciones in-situ y los datos de digestibilidad intestinal, particularmente para ingredientes como la proteína de patata, ofrecen una imagen más completa, permitiendo a los formuladores seleccionar ingredientes que realmente contribuyen a las necesidades de proteína metabolizable.

El Doble Desafío: Protección Ruminal Versus Biodisponibilidad Intestinal

Los rumiantes dependen tanto de la proteína microbiana sintetizada en el rumen como de la proteína dietética que elude la degradación ruminal, conocida como proteína no degradable en el rumen (PNIR), para su suministro de aminoácidos. Diversos métodos tienen como objetivo aumentar la fracción de PNIR, proporcionando así un mayor suministro de aminoácidos directamente al intestino delgado ^[1]. Estos métodos incluyen tratamientos térmicos, tratamientos químicos (como con lignosulfonatos, o históricamente, formaldehído) y reacciones de Maillard controladas utilizando azúcares reductores. El objetivo es crear una estructura proteica que resista las enzimas microbianas en el rumen, pero que pueda descomponerse por las condiciones ácidas del abomaso y la digestión enzimática en el intestino delgado.

Sin embargo, existe una distinción importante entre lograr una alta protección ruminal y asegurar una alta biodisponibilidad intestinal. Una fuente de proteína puede exhibir una alta PNIR, lo que significa que una gran proporción escapa a la degradación ruminal; sin embargo, si esta proteína protegida no es fácilmente digerible en el intestino delgado, su valor nutricional para el animal es limitado. La digestibilidad intestinal, medida por ejemplo con la técnica de la bolsa de nailon móvil en vacas fistuladas, cuantifica la proporción de proteína no degradada en el rumen que realmente se digiere y absorbe en el intestino delgado. Una alta PNIR con baja digestibilidad intestinal produce poca proteína utilizable para el animal ^[2].

Impacto de los Métodos de Protección en la Digestibilidad Intestinal

Diferentes métodos de protección alteran la estructura de la proteína de distintas maneras, afectando consecuentemente su digestibilidad intestinal:

• Tratamiento Térmico: El tratamiento térmico moderado puede reducir la degradabilidad de las proteínas en el rumen al desnaturalizarlas, haciéndolas menos accesibles a las enzimas microbianas. Sin embargo, el calor excesivo puede provocar la reticulación irreversible de las proteínas y reacciones de Maillard que unen la lisina reactiva y otros aminoácidos con demasiada fuerza, reduciendo significativamente la digestibilidad intestinal y la disponibilidad de aminoácidos ^[1]. Este procesamiento excesivo puede disminuir tanto la degradación ruminal como la digestibilidad posruminal.
• Tratamiento Químico: Históricamente, el tratamiento con formaldehído se utilizaba para crear fuertes enlaces cruzados, haciendo que las proteínas fueran muy resistentes a la degradación ruminal. Aunque efectivo para aumentar la PNIR, también podía comprometer la digestibilidad intestinal. Los métodos químicos más nuevos, como el tratamiento con lignosulfonato, tienen como objetivo ofrecer protección sin dificultar excesivamente la digestión posruminal. Sin embargo, estudios han indicado que los valores de proteína no degradable (PND) de algunas harinas de colza tratadas físicamente-térmicamente o con lignosulfonato fueron inferiores a los reportados, y no siempre significativamente diferentes de las harinas no tratadas en algunas mediciones in-situ ^[3].
• Reacción de Maillard Controlada: Este método implica la reacción de azúcares reductores con grupos amino libres, típicamente lisina, para formar melanoidinas. Cuando se controla, esta reacción puede hacer que la proteína sea resistente a los microbios ruminales, permitiendo al mismo tiempo la desnaturalización ácida en el abomaso y la liberación enzimática de aminoácidos en el intestino delgado. Por ejemplo, una proteína de soja protegida del rumen tratada con una reacción de Maillard controlada a partir de harina de soja no modificada genéticamente y melaza tratada ha mostrado una PNIR calculada superior al 80% a una tasa de paso asumida del 6%/h, con una digestibilidad intestinal de la proteína no degradable en el rumen cercana al 100%, según la documentación del producto ^[2]. De manera similar, una proteína de colza protegida del rumen utilizando este método reportó una PNIR de aproximadamente el 80% a una tasa de paso del 6%/h y una digestibilidad intestinal de aproximadamente el 90%, según la documentación del producto ^[4]. Sin embargo, una reacción de Maillard descontrolada o excesiva puede unir la lisina reactiva y disminuir la digestibilidad general y la palatabilidad ^[2].

La Importancia de la Disponibilidad de Aminoácidos

En última instancia, el objetivo de la protección ruminal es aumentar el flujo de aminoácidos esenciales al intestino delgado. Por lo tanto, la digestibilidad de los aminoácidos, en lugar de solo la digestibilidad de la proteína cruda, es el indicador más preciso de lo que el animal puede utilizar realmente ^[2]. Esta métrica, a menudo medida en animales, proporciona una evaluación directa de la cantidad de cada aminoácido disponible para la absorción. Simplemente medir el contenido total de lisina o metionina, o basarse en indicadores de calor, no captura completamente la disponibilidad nutricional si los aminoácidos están ligados en complejos indigeribles debido al procesamiento.

Además, las pruebas de degradación proteica in-vitro, que utilizan métodos enzimáticos o de fraccionamiento, a menudo se correlacionan mal con las mediciones in-situ realizadas en vacas fistuladas ruminalmente. Específicamente para las proteínas protegidas por calor y Maillard, los métodos in-vitro tienden a sobreestimar la protección ruminal por un margen considerable en comparación con las mediciones in-vivo ^{[2, 4]}. Esto subraya la importancia de utilizar metodologías in-situ e in-vivo robustas para caracterizar con precisión la degradación y digestibilidad de las proteínas protegidas.

Valoración Nutricional y Selección de Ingredientes

Los sistemas de valoración nutricional de proteínas, como los sistemas holandeses DVE/OEB o alemanes nXP/RNB, traducen las características de degradación y digestibilidad medidas en valores de formulación. Estos sistemas tienen en cuenta tanto la degradación ruminal como la digestibilidad intestinal para proporcionar una evaluación más completa de la calidad de la proteína. Por ejemplo, en el sistema holandés DVE/OEB, una proteína de soja protegida del rumen puede mostrar un valor de proteína digestible aproximadamente 1.8 veces mayor que el de la harina de soja no tratada, con un balance de proteína ruminal cercano a cero, según la documentación del producto ^[2].

Al seleccionar ingredientes, es crucial considerar la interacción entre los valores de PNIR, la tasa de paso asumida (Kp) a la cual se calcula la PNIR y la digestibilidad intestinal. Los valores de PNIR solo son comparables a la misma tasa de paso asumida. Además, una PNIR alta por sí sola no proporciona una indicación directa de una mayor producción de leche; tales conclusiones requieren evidencia de ensayos de alimentación reales, que difieren de los estudios de caracterización de ingredientes. Aunque la alimentación con proteína bypass ruminal al ganado se ha asociado con efectos positivos en el aumento de peso y la eficiencia alimentaria, particularmente en terneros jóvenes, esto subraya la importancia de una entrega efectiva de proteínas ^[5]. En última instancia, la selección informada de ingredientes va más allá de los porcentajes de PNIR reportados para abarcar una comprensión completa de cómo los métodos de protección influyen en la verdadera disponibilidad de aminoácidos posruminales.

Resumen técnico

Los métodos de protección ruminal buscan aumentar la proporción de proteína dietética que elude la degradación ruminal, pero su impacto en la biodisponibilidad intestinal subsiguiente varía. El procesamiento excesivo con calor o ciertos tratamientos químicos puede reducir tanto la degradación ruminal como la digestibilidad en el intestino delgado, comprometiendo la disponibilidad de aminoácidos. Las reacciones de Maillard controladas pueden ofrecer una protección ruminal efectiva manteniendo una alta digestibilidad intestinal. La evaluación nutricional precisa requiere mediciones in-situ e in-vivo, considerando tanto la proteína no degradable en el rumen como la digestibilidad intestinal, para asegurar un suministro de aminoácidos verdaderamente metabolizable.

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