Investigación
La importancia de los aminoácidos suplementarios y la tecnología NIRS en la nutrición de aves
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De igual forma, se incrementó el uso de herramientas analíticas prácticas que permiten la determinación del contenido de nutrientes en las materias primas. Esta combinación de factores permite a los nutricionistas de hoy desarrollar formulaciones precisas con reducción de excesos de nutrientes, optimizando así el costo de la dieta y minimizando la excreción de nutrientes hacia el ambiente.
Un ejemplo de estos grandes avances es sin duda la evolución en la nutrición de aminoácidos junto con la creciente disponibilidad de aminoácidos suplementarios y de herramientas analíticas de rápida estimación como la espectroscopía de infrarrojo cercano, que utiliza la región cercana al infrarrojo del espectro electromagnético (NIRS, por sus siglas en inglés) para la nutrición de aves.
En los inicios de la nutrición animal, la proteína cruda del alimento fue sobrevalorada como un componente esencial para alcanzar un óptimo crecimiento y reproducción de los animales. Existía la creencia de que los animales tenían un requerimiento específico de proteína cruda y de ciertas materias primas. Sin embargo, con el desarrollo de los métodos analíticos de alimentos a inicios del siglo XIX se identificó que los aminoácidos, como nutrientes, son los bloques necesarios para construir las proteínas corporales y por ende, los realmente requeridos por el animal.
Por ejemplo, los aminoácidos son los principales constituyentes de tejidos estructurales y de protección como son:
Hoy en día es ampliamente aceptado que las aves tienen un requerimiento de aminoácidos como nutriente per se y no de proteína cruda total o de materias primas.
Debido a que las proteínas corporales están en un estado dinámico de continua síntesis y degradación, es imperativo asegurar un adecuado consumo de aminoácidos.
La incorporación de aminoácidos suplementarios en la nutrición animal es fundamental como herramienta efectiva para cubrir las necesidades de aminoácidos de forma precisa disminuyendo el uso de fuentes intactas de proteína en la dieta como harina de soya y harina de pescado, entre otras.
Se trata de un concepto que establece que las aves necesitan aminoácidos en un determinado balance o equilibrio para alcanzar un óptimo desempeño, satisfacer sus demandas de mantenimiento y producción y reducir su uso como fuente de energía y la excreción de nitrógeno.
Todo aminoácido absorbido que se encuentre en exceso en relación al primer aminoácido limitante será oxidado y el nitrógeno deberá ser eliminado del cuerpo disminuyendo la eficiencia de utilización de nitrógeno y aumentando el gasto energético para su eliminación
Una aplicación práctica de este concepto es la formulación de dietas con menores niveles de proteína cruda que permiten alcanzar el mismo nivel de desempeño que las dietas altas en proteína cruda con exceso de algunos aminoácidos. La capacidad de síntesis de proteína está determinada por el aminoácido más limitante de la dieta como es ilustrado con el Barril de Liebig en la Figura 1.
En dietas típicas para aves, el relativo alto requerimiento de aminoácidos azufrados en relación al deficiente aporte de estos aminoácidos por las materias primas (combinaciones de maíz/trigo/sorgo con harina de soya/harinas de subproductos animales) hace que la metionina sea generalmente el primer aminoácido limitante.
Para incrementar la eficiencia de utilización de los otros aminoácidos esenciales, y por ende, el nivel de desempeño animal (nivel de agua), es necesario cubrir los requerimientos para el primer aminoácido limitante.
Figura 1. Barril de Liebig ilustrando la relación entre aminoácidos limitantes y el desempeño animal Cada tablón representa un aminoácido esencial y el nivel de agua el potencial de desempeño animal. En este ejemplo, el eslabón más corto del barril es el nivel de Metionina (Met) que limita el nivel de desempeño y se convierte en primer aminoácido limitante.
La disponibilidad de los aminoácidos suplementarios ha permitido cubrir de forma precisa los aminoácidos limitantes de las dietas, evitando así el uso de mayores niveles de fuentes intactas de proteína y evitando o reduciendo la eliminación de nitrógeno al ambiente.
Aunque el orden de limitación de aminoácidos va a depender de la combinación de materias primas utilizadas y de las relaciones de aminoácidos establecidos en la fórmula, hoy en día existe la flexibilidad de utilizar los tradicionales primeros aminoácidos limitantes como:
Una segunda aplicación de este concepto es la facilidad de ajustar los niveles de todos los aminoácidos esenciales basados en el cambio del aminoácido de referencia, la lisina. Si bien los requerimientos de aminoácidos esenciales pueden variar de acuerdo a las diferentes condiciones de cada integración avícola y el parámetro de desempeño que se desee maximizar (peso vivo, ganancia de peso, conversión alimenticia, rendimiento de pechuga), las relaciones óptimas entre estos aminoácidos es más estable.
Por ello, al modificar los niveles del aminoácido referencia (lisina), los restantes aminoácidos esenciales serán ajustados mediante el cálculo de sus respectivas interrelaciones
En la Tabla 1 se muestra una recomendación de proteína ideal* para las distintas fases de crecimiento en nutrición de pollos engorde.
Tabla 1. Valores proporcionales de aminoácidos en la proteína ideal *Recomendación de proteína ideal sugerida por Evonik (AMINOChick® 2.0) para las distintas fases de crecimiento en nutrición de pollos engorde
El primer aminoácido disponible para nutrición animal fue la metionina a partir de aproximadamente 1950. Su desarrollo estuvo acompañado con las primeras formulaciones que usaron sistemas de programación lineal y dietas de mínimo costo. En las siguientes décadas, estos sistemas de formulación se volvieron más accesibles y eficientes para la industria y su adopción se incrementó drásticamente.
Alrededor de los años 80, la L-Lisina se hizo comercialmente disponible y en los años 90 se incorporó la L-Treonina a la batería de aminoácidos suplementarios.
El aminoácido de más reciente aparición en el mercado para la industria es la L-Valina, que apareció como aminoácido disponible en la última década.
Desde la aparición del primer aminoácido suplementario, la adopción y el uso de estos ha aumentado significativamente en la formulación de dietas para aves. Es importante mencionar que la digestibilidad de los aminoácidos suplementarios como DL-Metionina, L-Lisina, L-Treonina, L-Triptófano y L-Valina es del 100% para las aves y cerdos, a diferencia de los aminoácidos contenidos en las materias primas brutas que varían en su grado de digestibilidad.
Sin duda, los continuos avances en genética, altos costos de las materias primas, y las continuas presiones en el campo de la conservación del medio ambiente seguirán motivando la utilización y aparición de nuevos aminoácidos suplementarios para la nutrición de aves.
El cubrir las necesidades de aminoácidos representa el segundo aspecto más costoso de las dietas de aves después de la energía.
A pesar de que los aminoácidos suplementarios tales como DL-Metionina, L-Lisina, L-Treonina, L-Triptófano y L-Valina permiten cubrir de forma precisa estos requerimientos, los macro-ingredientes siguen siendo el mayor contribuyente del nivel del requerimiento de aminoácidos.
Es decir, la información del contenido de aminoácidos presentes en los distintos lotes de harina de soya y otras fuentes intactas de proteínas y cereales es crucial para maximizar el rendimiento productivo de los animales y minimizar los costos de formulación.
Debido a esto, es importante monitorear continuamente la variabilidad y contenido nutricional de aminoácidos de las materias primas utilizadas.
Muchas veces la variabilidad nutricional de las materias primas es obviada tanto a nivel de formulación como a nivel de compras.
Factores tales como:
CONTRIBUYEN A LA PRESENCIA DE DICHA VARIABILIDAD
Si bien es cierto que los subproductos de origen animal tienden a presentar la mayor variabilidad nutricional, la variación encontrada en los cereales y oleaginosas representa grandes oportunidades de optimización en la formulación de las dietas.
Para controlar esta variabilidad, muchos nutricionistas utilizan valores nutricionales recogidos de diversas tablas o guías para formular alimentos balanceados.
Sin embargo, muchas de estas tablas pueden ser relativamente antiguas y no son necesariamente la mejor representación de la condición actual de las materias primas.
Adicionalmente, algunas de estas tablas no brindan información del origen de las muestras (país o región) ni la población de la cual se obtuvieron los valores promedio.
La información de variabilidad (coeficiente de variación, mínimo y máximo) es importante para asignar un contenido adecuado de nutrientes en la matriz del ingrediente.
Por ejemplo, muchos nutricionistas aplican márgenes de seguridad entre ½ o 1 de desviación estándar al contenido promedio de algunos nutrientes.
Esto se realiza con el fin de cubrir cualquier variabilidad que pueda existir en un lote de materia prima. Sin embargo, para poder hacer estos ajustes es necesario contar con información de la dispersión alrededor del promedio.
Figura 2. Contenido de proteína cruda (PC) y lisina (Lys) en muestras de harinas de soya recolectadas entre 1994 y 2010 (Payne, 2011)
Payne (2011) analizó el contenido de proteína cruda y lisina en muestras de harina de soya recolectadas entre 1994 y el 2010 de distintos orígenes. (Figura 2). Claramente, demostró que el contenido de proteína cruda de la harina de soya varía de forma considerable y que no necesariamente un alto contenido de proteína cruda fue un buen indicador de un alto contenido de lisina.
El método de referencia para el análisis de aminoácidos es la detección por intercambio iónico o cromatografía líquida de alta precisión (HPLC). Aunque es cierto que estas técnicas son muy precisas, tienen la desventaja práctica de que son muy costosas y lentas para ser utilizadas como rutina de control de calidad de las materias primas entrantes en las fábricas de alimentos. Sin embargo, en los últimos años se ha incrementado la utilización de tecnología NIRS para una rápida estimación de distintos nutrientes presentes en las materias primas.
En sus inicios, esta tecnología fue usada principalmente para estimar el contenido de componentes mayores como son la humedad, proteína y grasa en las materias primas.
La tecnología NIRS permite controlar y determinar de forma continua la calidad y variabilidad nutricional de las materias primas
Sin embargo, en los últimos años su uso se amplió para poder predecir los niveles de distintos nutrientes presentes en menores niveles de concentración como pueden ser los aminoácidos.
Es importante recordar que la tecnología NIRS es un método secundario de determinación que requiere del desarrollo de una calibración a partir de un método primario de referencia.
El desarrollo de las calibraciones NIRS debe ser un proceso dinámico que requiere de mantenimiento y monitoreo continuos, así como de la vigilancia de su habilidad de predicción (ring tests) a modo de garantizar la correcta predicción de resultados en comparación con los resultados obtenidos con el método primario o química húmeda.
Existen algunos parámetros estadísticos asociados al desarrollo de la calibración que deben estar disponibles para el usuario de la información, de manera que le permita evaluar el alcance y precisión de los resultados obtenidos.
La tecnología NIRS permite controlar y determinar de forma continua la calidad y variabilidad nutricional de las materias primas El uso de la tecnología NIRS permite controlar y determinar de forma continua la calidad y variabilidad nutricional de las materias primas
Figura 3. Beneficios de la aplicación del concepto de proteína ideal en la nutrición animal
Esta información permite al nutricionista ajustar apropiadamente las matrices nutricionales de sus ingredientes para disminuir los márgenes de seguridad y potencialmente optimizar el costo de las dietas.
Adicionalmente esta información es de gran relevancia para que las personas encargadas del proceso de compras de materias primas conozcan su calidad y variabilidad.
Una extensa comunicación entre los departamentos de control de calidad, nutrición y compras sobre los nutrientes presentes en las materias primas adquiridas permite identificar oportunidades para aumentar la rentabilidad de las empresas
Sin duda, existen grandes oportunidades para continuar optimizando la nutrición de aminoácidos en dietas para aves Para esto es necesario seguir estudiando y validando los requerimientos de aminoácidos de las aves modernas que permitan disminuir los excesos de nitrógeno de las dietas La disponibilidad comercial de más aminoácidos limitantes deberá incrementarse en los siguientes años
En paralelo a este mayor entendimiento, se deberá seguir avanzando en el uso de herramientas analíticas de rápida estimación como la tecnología NIRS con calibraciones de alta precisión
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