El desarrollo de una biblioteca de alimentos para el modelo CNCPS
Luis O. Tedeschi
Cornell University
La Biblioteca de Alimentos Tropicales
Resumen de la composición química y tasas de digestión de 96 alimentos para pronosticar el NDT, proteína del alimento y proteína microbial
Con el modelo CNCPS se pronosticaron los contenidos de NDT y proteína degradable en el rumen (RUP) para cada alimento
Pronosticos del NDT de Forrajes Tropicales
35
45
55
65
75
85
95
35 45 55 65 75 85 95
CNCPS Rumen Simulation TDN, %
Wei
ss T
DN
, %
r2 = 93%
NDT tabular vs. NDT pronoticado de la composición química
35
45
55
65
75
85
95
35 45 55 65 75 85 95
CNCPS Rumen Simulation TDN, %
Tabu
lar T
DN
, %
r2 = 58%
Asignación de las tasas de degradación
FDNPI, %PB Min Media Max
5 a 20% (N = 5)
CHO A/B1 18.6 26.8 34.8
CHO B2 7.9 8.3 8.6
Proteína B3 0.3 3.6 6.3
21 a 35 (N = 10)
CHO A/B1 8.3 17.7 25.5
CHO B2 4.2 6.7 8.2
Protein B3 0.1 5.0 10.5
35 a 50 (N = 6)
CHO A/B1 9.8 13.1 18.4
CHO B2 3.4 6.2 7.4
Proteína B3 5.2 6.8 9.9
Fracciones del CHO y proteínaFracciones del CHO y proteína
A = Degradación rápida en el rumen Azúcares, proteína soluble
B = Degradación más lenta Almidón, FDN disponible
C = No disponible a digestión ruminal Lignina, proteína FDA
• Materia seca
• Cenizas
• FDN
• Extracto etéreo
• Lignina
• Almidón
• Proteína bruta
• Proteína bruta soluble
• N no-proteíco
• Proteína NDF
• Proteína ADF
Análisis químicoAnálisis químico
Lignina
Almidón
y fibra
soluble
FDN
Acido orgánico
y azúcares
CHO libres de N
(por diferencia)
CHO A (kd rápido)
CHO B1 (kd mediano)
CHO B2 (kd lento)
CHO C (no disponible)
FDN
Fracciones de carbohidratos Fracciones de carbohidratos (CHO)(CHO)
Feed CHO
Starch
Sugars
ADF
Ethanol Insoluble Residue (EIR)
Pectins (NDSF) NDF
B1 A B2 C
ND-AD
Cel. Lig.
Estructura de los CHO en Estructura de los CHO en el modelo CNCPSel modelo CNCPS
PRO B3 (kd lento)
Fracciones de proteína (PRO)Fracciones de proteína (PRO)
* RUBISCO = Carboxilasa de ribulosa 1,5-bifosfato
PBFDA
Péptidas
PBFDN
PNP PRO A (kd veloz)
PRO B1 (kd rápido)
PRO C (indigestible)
Proteína soluble
PRO B2 (kd variable)
Extensinas
RUBISCO*
Feed N
ADIN
Borate-phosphate buffer insoluble N
Buffer soluble N NPN NDIN NDF soluble N
B1 A B2 B3 C
ND-AD
Buffer soluble TP
Estructura de proteínas en Estructura de proteínas en el modelo CNCPSel modelo CNCPS
Determinación de tasas de degradación
Evaluación de alimentos y dietas
Análisis químico: Cantidades de componentes específicos: FDN,
PB, EE…. No reflejan los procesos biológicos del proceso
de digestión (tasa y grado de digestión) Técnicas in vitro:
Modelar digestión en un tubo de laboratorio Incorporar información sobre la fermentación
ruminal sobre el balance en la dieta
Uso de la producción de gas
Aplicación de modelos matemáticos para describir respuestas en producción de gas
Vt = Vf×[1 - exp(-k×(t - L))]
Donde:Vt= volumen de gas al tiempo tVf= volumen asintótica final de gask = constante (tasa de digestión)L = término discreto de la fase de atraso
Tasas de digestión x digestibilidad ruminal
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7
Tasa de digestión, constante (%/h)
Dig
est
ibil
idad
ru
min
al
(%)
Digestibility =Kd
Kd + Kp
Kp = 5%/h (constante)
Fermentación de CHO
Alimento AGV + células microbiales + CO2 + CH4 + NH3
1 mol hexosa + 2H2O 2 acetato +2 CO2 + 4 H2
1 mol hexosa + 2H2 2 propionato +2H2O
1 mol hexosa 1 butirato +2 CO2 + 2 H2
CO2 +4H2 CH4 + 2 H2O
Dínamica de la digestión de alimentos
Técnicas gravimétricas: desaparición de CHO con tiempo
CHO AGV + CO2 + CH4
Técnicas de producción de gas: cantidad de producto final con el tiempo
CHO AGV + CO2 + CH4
Técnica de producción de gas
Directo: CO2, CH4
Indirecto: reacción de AGV con la solución buffer con producción de CO2
Producto final Rendimiento de producto,
moles
CO2 directo, moles
CO2 indirecto,
moles
CO2 total,
moles
Acetato 2 2 2 4
Propionato 2 -- 2 2
Butirato 1 2 1 3
Lactato 2 -- 2 2
Técnica automática para cuantificar la producción acumulativa de gas
hábanico
Calentador
mezclador
+10 V
Sensor detemperatura
Interface (conector)
Controladorde temperatura
Botella, suero
Sensor de presión
hábanico
AC
AC tarjetaA/D
Computa-dora
Pasos: receta in vitro
– Solución macromineral
– Solución micromineral
– Solución buffer
– Caseína
– Líquido ruminal
Paso 2: Colección del líquido ruminal
Paso 3: Incubación
Paso 4: Datos sobre la producción de gas
05
10152025303540
0 10 20 30 40 50
hours
Gas
of
100
mg
DM
/ml
Soy hulls
Corn silage
Alfalfa
Wheat straw
La Investigación Colombiana
Fracciones de CHO y proteína de alimentos tropicales
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
kikuyo
Angleton
Brachiaria d.
Colosuana
Alfalfa
Esp
ecie
Porcentaje de MS
Pared Cel B2 50.5 62.8 52.6 68.3 37.1
Almidon B1 19.2 21.0 14.1 16.9 29.2
Solubles (A)* 30.4 16.3 33.4 14.8 33.7
kikuyo Angleton Brachiaria d. Colosuana Alfalfa
* Incluye: Azúcares, àcidos orgánicos proteinas y otros compuestos solubles en etanol
Sanchez, D. y Otros, 2002
Interpretación de la producción de gas de alfalfa
Alfalfa Sabana de Bogotá, Floración
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Tiempo incubación hr
Pro
du
cció
n d
e G
as (
mL
/100
mg
MS
)
ME RIE FDN A B1
Entero (ME)
RIE
FDN
A
B1
ME: Y=26.3*(1-exp(-0.13*(X-0.59)))r2=0.992
RIE: Y=15.6*(1-exp(-0.08*(X-0.58)))r2=0.996
FDN: Y=8.5*(1-exp(-0.044*(X-1.93)))r2=0.993
Interpretación de la producción de gas de B. decumbens
Brachiaria decumbens Llanos
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
Tiempo (hr)
Pro
du
cci
ón
de
Gas
(m
L/1
00 m
g
MS
)
ME RIE FDN
ME
RIE
FDN
ME: Y=39.4*(1-exp(-0.044*(X-0.72)))r2=0.994
RIE: Y=37.9*(1-exp(-0.027*(X-3.15)))r2=0.988
FDN: Y=29.2*(1-exp(-0.032*(X-3.72)))r2=0.956
Especie FRACCIONES
MS RIE FDN
Alfalfa ( Floración)
Tasa degradación (% /hr) 12.8 8.0 4.4
Error estandar 0.065 0.0015 0.0022
Grados de Libertad 421 431 287
Coeficiente de determinación (R2) 0.985 0.978 0.952
Angleton ( D. aristatum. maduro)
Tasa degradación (% /hr) 3.8 3.5 4.2
Error estandar 0.0005 0.0007 0.00098
Grados de Libertad 575 575 575
Coeficiente de determinación (R2) 0.994 0.989 0.982
Brachiaria decumbens (30 días)
Tasa degradación (% /hr) 4.0 2.7 3.2
Error estandar 0.0016 0.0016 0.0016
Grados de Libertad 571 575 575
Coeficiente de determinación (R2) 0.954 0.948 0.94
Especie FRACCIONES
MS RIE FDN
Colosuana ( B. pertusa)
Tasa degradación (% /hr) 3.7 2.8 4.0
Error estandar 0.00098 0.001 0.001
Grados de Libertad 575 575 575
Coeficiente de determinación (R2) 0.981 0.979 0.979
Kikuyo (P. clandestinum. 56 días)
Tasa degradación (% /hr) 4.8 4.9 4.5
Error estandar 0.001 0.001 0.0013
Grados de Libertad 575 575 575
Coeficiente de determinación (R2) 0.982 0.981 0.969
Tasas de degradación de pastos tropicales
Sanchez, D. y Otros, 2002
Conclusiones
Degradación y tasas de pasaje determinan la digestibilidad de alimentos en el rumen
El sistema de producción de gas es un método bueno y confiable para diagnosticar la tasa de degradación
Se necesita caracterizar más alimentos en los trópicos