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XIV Curso de EspecializaciónAVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL

USO DE LAS ARCILLAS EN ALIMENTACIÓN ANIMAL

Julien CastaingAsociación General de Productores de Maíz (Pau, Francia)

1.- INTRODUCCIÓN

Las arcillas son elementos estructurales del suelo que se utilizan desde hacemuchos años como minerales industriales, con multitud de aplicaciones según suspropiedades. Son productos de alto valor añadido en el sector farmacéutico, comoexcipiente de medicamentos, en la industria petroquímica, como soporte decatalizadores, y en otros sectores, como aditivos para pinturas, betunes, construcción,cosmética, agricultura, etc.

En la industria mundial de la alimentación animal, el empleo de arcillasseleccionadas y procesadas en centros productivos está cada día más extendido.Clásicamente, las arcillas son reconocidas por sus propiedades tecnológicas comoagentes fluidificantes y antiapelmazantes en las harinas, como lubrificantes para mejorarel rendimiento de las prensas de granulación y como aglomerantes para reforzar ladurabilidad de los gránulos (Wolter et al., 1990).

Modernamente, se clasifican las arcillas en función de la disposición de losátomos de silicio (silicatos) en su estructura. En esta revisión bibliográfica empezaremospor conocer cómo se clasifican las diferentes arcillas en función de su estructura ycuáles son sus propiedades. Posteriormente se dará una explicación de por qué seutilizan para una u otra aplicación, dentro de la alimentación animal. Un capítulodestacado de esta revisión será el de nuestra propia experiencia en A.G.P.M. encolaboración con otros centros de investigación europeos respecto a la utilización desepiolita en piensos de porcino y de aves.

Tras la revisión de los trabajos a los que hemos tenido acceso, se puede decir queel interés por la utilización de arcillas es creciente, aunque el debate sobre cual sería lamejor utilización de cada una de ellas sigue abierto. El tema adquiere una especialrelevancia en el momento actual en el que los resultados económicos en lasexplotaciones se ven condicionados por factores legales, ambientales, ecológicos y debienestar para los animales.

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2.- DEFINICION, CLASIFICACION Y PROPIEDADES DE LAS ARCILLAS

Existe un amplio conocimiento sobre las características diferenciales entre losdistintos silicatos y la relación con sus aplicaciones industriales. Sin embargo, no se haencontrado en la literatura ninguna referencia relacionando dicho conocimiento con laspropiedades nutricionales de las arcillas. Por tanto, a continuación se tratan con ciertodetalle estos aspectos que permitirán entender mejor los resultados obtenidos en lasinvestigaciones realizadas y la diferenciación entre los distintos productos.

Desde un punto de vista clásico, se define arcilla como aquel componentemineral del suelo cuyo diámetro de partícula es inferior a 2 micras (µm). Sin embargo,esta definición es de escaso valor cuando se considera a la arcilla como una amplia clasede minerales con aplicaciones industriales. Modernamente, las arcillas se definen comofilosilicatos y se clasifican según los minerales que las componen. Las arcillas máscomúnmente empleadas en alimentación animal son las denominadas esmectita, caolín,talco, sepiolita y atapulgita. Las zeolitas no son arcillas, puesto que pertenecen al grupode los tectosilicatos, pero se incluirán en la presente revisión por las referencias halladasen cuanto a su empleo en alimentación animal. Existen otros silicatos no arcillososcomo las diatomeas, de origen orgánico, y la perlita y la vermiculita, de origenvolcánico, pero no se considerarán por ser menos frecuente su empleo.

En el cuadro 1 y en las figuras 1, 2 y 3 se clasifican las arcillas según sudisposición estructural y su composición mineral. Todos los filosilicatos tienenestructuras laminares, excepto la sepiolita y la atapulgita que tienen estructuras pseudo-laminares o tubulares. Todos tienen una disposición en tres capas, una capa octaédricade aluminio (esmectita), de magnesio (talco y sepiolita), o de aluminio y magnesio(atapulgita) y dos capas tetraédricas de silicio, excepto el caolín que tiene sólo doscapas, una octaédrica de aluminio y otra tetraédrica de silicio.

Cuadro 1.- Clasificación de las arcillas

Grupo ARCILLAS (FILOSILICATOS) TECTOSILICATOSClase FILOSILICATOS SILICATOS ZEOLITAS

PSEUDO-LAMINARES

Naturales Sintéticos

Dispos.capas

1:1 2:1 2:1 2:1 Tetraedros Tetraedros

Especie Caolinita

Si Al

TalcoSi Mg

EsmectitaSi Al

SepiolitaSi Mg

Atapulgita

Si Mg Al

ClinoptilolitaSi Al Ca Na K

Zeolita-ASi Al Ca Na

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Como se puede comprobar la composición química de cada arcilla esresponsable, en parte, de su conformación estructural. Sin embargo, la estructuradependerá también de la configuración bajo la cual estén organizados los mineralesdentro de cada capa. Por ejemplo, el talco tiene una capa de magnesio trioctaédrica,mientras que la sepiolita tiene una capa de magnesio dioctaédrica. Como consecuencia,la estructura laminar del talco pasa a ser pseudolaminar para la sepiolita, formándose loscanales que le confieren su característica estructura porosa y su elevada superficieespecífica.

Figura 1.- Estructura pseudolaminar de la sepiolita

Figura 2.- Estructura laminar de los filosilicatos

Figura 3.- Estructura globular de una zeolita

CanalesZeolíticos

Canales abiertos

Agua Zeolítica

Capa OctaédricaMAGNESIO

Capa TetraédricaSILICIO/Atomos de Oxígeno

Agua de Coordinación

GruposHidroxilo

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��Na

H2OH2OH2O

H2ONa

H2OH2OH2O

H2ONaH2O

H2OH2OH2O

NaH2O

H2OH2OH2O

NaH2O

H2OH2OH2O

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Ca

H2OH2OH2OH2OH2O

H2O

Ca

H2OH2OH2OH2OH2O

H2O

Ca

H2OH2OH2OH2OH2O

H2O

Ca

H2OH2OH2OH2OH2O

H2O

TALCO ESMECTITA

CAOLINITA

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La estructura de las zeolitas no es laminar sino que consiste en una matriz detetraedros de silicio y de aluminio unidos, formando un entramado abierto de canales yporos. A diferencia de las arcillas, las zeolitas son alumino-silicatos alcalinos yalcalinotérreos, principalmente de sodio y de calcio. En la naturaleza se han identificadomás de 40 especies de zeolitas diferentes y a su vez existen varias especies de zeolitassintetizadas artificialmente.

Las propiedades esenciales que permiten diferenciar las arcillas entre sí son:

• Capacidad de intercambio catiónico (C.I.C. meq./100g)• Superficie específica• Reología• Hinchabilidad• Absorción/Adsorción

En el cuadro 2 se resumen estas propiedades. Las diferencias son consecuenciadirecta de las diferentes características estructurales, debidas a su vez a su diferentegénesis, composición química y configuración.

Capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.): Como consecuencia de lasustitución de cationes estructurales por otros cationes de diferente valencia se produceuna carga residual en la superficie de las arcillas (sustitución isomórfica). La densidadde carga por unidad de superficie es una característica esencial a la hora de diferenciarentre los distintos tipos de arcillas. Esta carga superficial se compensa con la adsorciónquímica de cationes cambiables y es por tanto responsable de la C.I.C. Por ejemplo,cuando se sustituye un átomo de silicio (Si4+) por uno de aluminio (Al3+) en la capatetraédrica, o uno de Al3+ por uno de Mg2+ en la octaédrica, aparece una carga residualnegativa en la superficie, la cual puede ser compensada mediante la adsorción químicade cationes de cambio como Na+, K+, o Mg2+. Esta sustitución puede también ocurrir enla capa octaédrica, pero en este caso la carga superficial se pone de manifiesto máslevemente, por tratarse de la capa más interna de la estructura. La acidez superficial deuna arcilla será mayor cuando las sustituciones isomórficas ocurren en la capatetraédrica. Así mismo, la C.I.C. de una arcilla será directamente proporcional a ladensidad de carga superficial existente.

Se denominan arcillas con escasa actividad química (inertes) aquellas con bajogrado de sustituciones isomórficas. Entre ellas se encuentran el caolín, el talco y lasepiolita, cuya C.I.C. es inferior a 15–20 meq/100g. Las arcillas con mayor C.I.C. sonlas esmectitas, también denominadas bentonitas o montmorillonitas. Cuando la cargasuperficial de una esmectita se compensa con cationes de Ca2+ se forman las esmectitascálcicas (bentonitas cálcicas), mientras que cuando se compensa con cationes Na+, seforman las esmectitas sódicas.

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Cuadro 2.- Propiedades diferenciales de los silicatos.

ARCILLAS (FILOSILICATOS) TECTOSILICATOS

SILICATOS CAOLINITA TALCO ESMECTITA SEPIOLITA ATAPULGITA ZEOLITAS

Propiedades Ca2+ Na+

C.I.C. meq/100 g (1) 10 5 100 200 15 - 20 50 200 -1000

Superficie especifica, m2/g 10-20 10 80 100 350 150 40-150

Porosidad - - + + +++ ++ ++++

Propiedades reologicas - - + ++ +++ ++ -

Hinchabilidad - - + ++++ - - -

Adsorción - - + ++ +++ ++ -

Absorción - - + +++ + ++ ++++

Retención NH3 - - + ++ +++ + ++++

(1) - Capacidad de Intercambio Catiónico

Las esmectitas sódicas pueden alcanzar valores de C.I.C. próximos a los 200meq/100g. Las zeolitas son los silicatos con mayor C.I.C. pudiendo alcanzar valoressuperiores a los 1000 meq/100g cuando se trata de zeolitas sintéticas.

La C.I.C. es una propiedad que permite diferenciar a las arcillas o silicatos entresí en cuanto a su aplicación en alimentación animal, tal y como se desprende deinvestigaciones realizadas recientemente y cuyos resultados se presentan de maneraresumida más adelante.

Superficie específica: La superficie específica (m2/g) permite tener una idearelativa del área externa accesible de cada uno de los distintos productos. Cuanto mayorsea la superficie específica, mayor cantidad de sustancias podrán ser homogéneamentedistribuidas sobre ella. Sin embargo, es esencial que dicha superficie tenga una muy bajaactividad química para minimizar las interacciones con sustancias con valor nutritivo oterapéutico y evitar que se produzcan interferencias. En este sentido, la sepiolitapresenta una gran ventaja comparativamente al resto de las arcillas y silicatos, puesdispone de 350 m2/g de superficie con muy baja C.I.C. El talco y el caolín por su parteson también buenos productos a tener en cuenta como soportes inertes pero con muchamenor superficie. En el extremo contrario se encuentran las zeolitas, que a pesar depoder llegar a tener superficies de 1000 m2/g, suelen ser productos con altísima C.I.C.por lo que tienen una alta probabilidad de interaccionar con otras sustancias. Por otro

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lado, el empleo de las zeolitas presentará ventajas considerables, gracias a su alta C.I.C.,cuando se trate de neutralizar el efecto negativo de sustancias tóxicas yantinutricionales.

Reología e hinchabilidad: Estos dos aspectos se consideran conjuntamente parapoder hacer una comparación sencilla entre las arcillas que poseen estas propiedades, lasepiolita, la atapulgita. y las esmectitas. Para que las propiedades reológicas,consideradas como la capacidad para modificar el comportamiento fluido de un líquido,se pongan de manifiesto, es necesario someter a las arcillas a unos procesos dehumectación y disgregación (molienda o micronización) sin que se rompa la estructuraelemental característica de cada arcilla. La sepiolita tiene un mejor comportamientoreológico que el resto de las arcillas gracias a su mayor superficie específica, a su mayorrelación entre superficie de bordes y superficie de caras, a su elevada porosidad y a suestructura tubular. Todo ello contribuye a que la sepiolita se disperse en agua y enmedios líquidos mediante la formación de puentes de hidrógeno y a la retención de aguaentre partículas de sepiolita dispersas. Estas propiedades se conservan al aumentar laconcentración salina del medio gracias a la baja C.I.C. de la sepiolita. La atapulgita tienepropiedades similares pero menos pronunciadas que la sepiolita. Las propiedadesreológicas de las esmectitas sódicas son también muy pronunciadas, pero su mecanismoes diferente. Las esmectitas confieren una estructura al agua denominada “castillo denaipes” como consecuencia de las fuerzas de atracción entre bordes y caras, de lasfuerzas de repulsión entre caras y caras de la arcilla y de su fuerte hinchabilidad. Sinembargo, cuando se aumenta la concentración salina del medio, debido a procesos deintercambio catiónico, se neutralizan las fuerzas de atracción y repulsión por lo que sederrumba el castillo de naipes, flocula la arcilla y se pierde la reología. Las propiedadesreológicas y la alta dispersabilidad de algunas arcillas ayudan a explicar, en parte, suefecto sobre la velocidad del tránsito intestinal y sobre la mejora en digestibilidad que seha obtenido en algunas investigaciones, como se verá mas adelante.

Absorción de agua, porosidad, capacidad de retención de amoniaco: Lacapacidad de absorción de agua y de amoniaco de las arcillas es de sobra conocida portodos, sin embargo, los mecanismos de absorción son muy distintos para los distintosproductos. En la sepiolita y en la atapulgita, el agua y el amoniaco se retienen mediantela formación de puentes de hidrógeno, mientras que en las esmectitas y en la mayoría delas zeolitas, el agua se retiene por hidratación de los cationes que están compensando lacarga superficial y por hinchamiento osmótico. El amoniaco, sin embargo se retieneprincipalmente mediante intercambio catiónico del ión amonio (NH4+), lo cual les da alas zeolitas el reconocido valor de utilidad como aditivos para piscicultura.

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3.- APLICACIÓN DE LAS ARCILLAS EN ALIMENTACION ANIMAL

En el mercado europeo se consumen más de 300.000 Tm de arcillas y silicatosen alimentación animal, de las cuales alrededor del 50% corresponden a sepiolita. Lasarcillas se utilizan en alimentación animal para múltiples aplicaciones:

Tecnología: Poder aglomerante, fluidificante y antiapelmazante (“anticaking”).Nutrición: Aumento de digestibilidad de los nutrientes

Reducción de la velocidad de tránsito.Salud: Protección gástrica e intestinal. Prevención contra diarreas.Excreción: Aumento en la consistencia de las heces.Calidad: Reducción de huevos suciosAmbiente: Reducción de la emisiones de amoniaco y malos olores

En esta revisión bibliográfica se presentan los resultados publicadosrecientemente sobre los efectos de las arcillas cuando se incorporan al pienso. Acontinuación se resumen los resultados para cada una de las arcillas según su aplicación.

3.1.- Caolinita y talco

Caolinita: En 1990, Wolter et al. publicaron los resultados de trabajosexperimentales con caolinita del macizo de Charentes (Francia) en ratas. Empleandodosis del 1, 3, 5 y 10% de caolinita en una dieta a base cereal, soja y caseínademostraron que no se producían efectos perjudiciales sobre los parámetros zootécnicos,una vez corregidos los resultados para evitar el efecto de la dilución con la caolinita.Posteriormente, estudiaron el efecto de incorporar un 1% de caolinita sobre ladigestibilidad, el balance de nitrógeno y el balance mineral. Los autores encontraron queno se alteraba el balance de nitrógeno aunque se produjo una caída importante en laretención de fósforo. La explicación para esta caída fue la formación de sales insolublesde fósforo con el aluminio lixiviado de la caolinita. Por último, en una investigación conperros, estos mismos autores encontraron que con un 3% de caolinita se alivió el efectosobre las diarreas de tipo osmótico producidas por un exceso de almidón crudo.También Murdoch (1985) obtuvo resultados a favor de la caolinita para el tratamientode las diarreas en ratones.

El caolín fue recomendado como remedio para diarreas; este efecto no fuedemostrado en lechones por Rivera et al. (1978); los resultados positivos parecen estarrelacionados con el origen de la producción. Sellers et al. (1980) observaron unadisminución de la cantidad de agua en las heces de pollos y ponedoras; no se obtuvieronresultados de la producción de huevos y la calidad de la cáscara. En pollos los resultadospositivos son parciales (Damron et al.,1976; Osterhout, 1967) en relación a la eficaciaenergética; no existe ningún efecto positivo sobre el crecimiento y la eficacia alimenticia(Charles y Wildey, 1975). Tampoco Rivera et al. (1978) hallaron efectos en lechones.

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El talco se utiliza como “anticaking” de materias primas y piensos, añadidodespués de la granulación. También se añade a la harina como fluidificante, cuando seutilizan grasas y melazas, para mejorar la distribución del pienso de cerdos en loscomederos. No se conocen efectos (positivos o negativos) sobre los animales cuandoreciben talco (Gilles Collard, Talc de Luzenac, Francia).

3.2.- Esmectitas o bentonitas

Esmectita es el nombre general para este grupo de minerales de la arcilla. Enmuchos casos se denominan incorrectamente bentonitas, que es el nombre de la roca enEstados Unidos, o bien montmorillonitas, que es el nombre de la roca en Francia.

Dada la gran variedad dentro del grupo de las esmectitas es de gran importanciahacer una caracterización en detalle para conocer sus características físico–químicas ypoder saber cómo sacar el mejor partido de su incorporación en el pienso. En cualquiercaso, el empleo de esmectitas como aditivo para alimentación animal se encuentraregulado por la legislación europea como consecuencia de las interferencias connutrientes y con otros aditivos.

Las bentonitas han sido empleadas como aglomerantes desde los comienzos dela fabricación industrial de piensos compuestos. Sin embargo, actualmente para el usode las bentonitas debe tenerse en cuenta su C.I.C. y su posible interferencia con otroscomponentes del pienso. Melcion (1995) indica las propiedades lubrificantes de lasbentonitas y la diferenciación que hay que hacer entre las formas sódicas y cálcicas,estas últimas con menor capacidad de absorción.

Micotoxinas

Winfree y Allred (1993) investigaron las posibilidades de usar las bentonitascomo absorbentes de sustancias tóxicas mediante estudios in vitro y encontraron quecon un 10% de bentonita se redujo al 30% la detección de aflatoxinas en un pienso depeces. La bentonita sódica permite la restauración de los resultados zootécnicos delechones alimentados con una dieta de maíz contaminado. En este caso, elfuncionamiento hepático no se altera. En cerdos el metabolismo mineral se mantiene(Schell et al., 1993). Lindemann et al. (1993) indican también una disminución de losefectos negativos de aflatoxinas cuando hay bentonita sódica al 0,5%. Mihanamba et al.(1991 y 1993) encontraron este mismo efecto en pollos.

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Interacciones con otros elementos

Vogt (1992) observó una decoloración significativa de la yema del huevo engallinas ponedoras alimentadas con 1, 2 y 3% de bentonita. La presencia de bentonita enel pienso de pollos puede conducir a una total ineficacia de la medicación entratamientos con "tilmicosin" (Shryock et al., 1994). De hecho la legislación europeaprohibe la utilización de bentonita en los piensos que incorporen sustanciasmedicamentosas, salvo algunas excepciones.

La bentonita sódica, al igual que otros aditivos como las zeolitas pueden reducirla severidad de las aflatoxicosis en pollos (Phillips et al., 1988; Kubena et al., 1990a,b;Scheideler 1993) y cerdos (Smith 1984; Colvin et al., 1989; Schell 1993).

El efecto de la esmectita sódica (bentonita sódica) en pollos ha sido revisadorecientemente por Southern et al. (1994), debido al creciente empleo que se vienehaciendo de este producto en Estados Unidos para prevenir contra las aflatoxinas y otrasmicotoxinas en pollos y cerdos.

Producción

Algunas bentonitas pueden mejorar el índice de conversión en rumiantes y enpollos y son capaces de aumentar la producción de leche y de huevos, siempre y cuandose hayan tenido en cuenta las correcciones necesarias para eliminar el efecto de lasinteracciones, por ejemplo con la vitamina A. Es importante tener en cuenta el tipo dealimento. Por ejemplo, un pienso compuesto con trigo permite utilizar mayorescantidades de bentonita en rumiantes, puesto que ayudará a reducir los problemas deacidosis ruminal (efecto tampón). Algunos productores de leche han encontrado ventajascon la utilización de bentonita, puesto que ésta absorbe carotenos que producirían lacoloración amarillenta de la grasa de la leche. En EEUU, en los años setenta, un 5% delos piensos industriales incorporaban bentonita. Posterior mente, se redujo el máximo deinclusión recomendado hasta un 2,5% y en la actualidad se recomienda seguir un controlestricto o se prohíbe su utilización debido a problemas de contaminaciones.

En ponedoras, Older (1989) indica que con piensos isoenergéticos e isoproteicosse observa una respuesta positiva sobre el peso de las gallinas el primer día de puesta y,sin embargo, una reducción de la producción de huevos y un aumento del índice deconversión, aumentando el consumo con la bentonita sódica. Estos resultados se refierenal uso de 3 dosis durante 44 semanas.

En cerdos, Tracker et al. (1989) observan un aumento de la digestibilidad de laenergía cuando la bentonita cálcica se asocia con enzimas beta-glucanasas en dietas contrigo. Los efectos de cada uno de los productos por separado no se producen. No huboaumentos del consumo, crecimiento ni mejora de la calidad de la canal.

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Cuadro 3.- Efecto de la bentonita sódica (0,5%) sobre los rendimientos de pollosalimentados con dietas completas a base de maíz, soja y con dietas deficientes en Na

(Def.-Na), en minerales traza (Def. – MT) y en proteína bruta (Def – PB).

Aumento de peso Consumo Indice Conversión

Dieta Control Esmect.-Na Control Esmect.-Na Control Esmect.-Na

Completa 32,5 33,3 45,1 47,4* 1,39 1,42*

Def.-Na 8,6 10,9 24,2 27,6* 2,81** 2,53

Def.-MT 17,3 17,9 28,9 30,5* 1,67 1,70*

Def.-PB 20,9 20,0 44,3 45,7 2,12 2,28**

Media 19,82 20,52 35,62 37,8** 2,99 1,98

* P<0.05 * * P<0.01

3.3.- Sepiolita

La arcilla sepiolita es un silicato de magnesio hidratado, registrado en la UniónEuropea como aditivo tecnológico natural. Las propiedades tecnológicas fueron elprimer elemento para su uso en la fabricación de los piensos. Ello permitió el desarrollode productos específicos para alimentación animal en cuyo proceso de fabricación sepotencian sus propiedades estructurales (inercia química, área específica y reología).Este tipo de sepiolita es la base de todas las publicaciones existentes al respecto. Endichos trabajos se evidencian efectos sobre el manejo en las granjas e indican mejorasen las producciones.

Tecnología

El efecto de la sepiolita en la granulación de piensos fue puesto en evidencia porAngulo y Brufau (1995). La sepiolita mejora la durabilidad de los piensos, siendo esteefecto más claro en los piensos fibrosos. El aumento de la durabilidad es tanto másevidente cuando se añade un 4% de grasa, recuperándose incluso la durabilidad delpienso testigo con 0,5% de grasa.

Castaing (1989) encuentra los mismos efectos en piensos de lechones y cerdos,siendo más pronunciados los efectos en alimentos de alta energía (3300 Kcal y 5,5% demateria grasa) con respecto a los piensos con energía más baja (3100 Kcal y 3,5% degrasa). De nuevo, en las pruebas de 1994, la incorporación de sepiolita en piensos congrasa permite una durabilidad igual a la de un testigo sin grasa. Los mismos efectos sereproducen en 1996, tanto en pienso de cerdos como de pollos.

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Figura 4.- Prueba de granulación con sepiolita (Angulo y Brufau, 1996)

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93,896

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81,9

92,9

70

75

80

85

90

95

100

0,5% DE GRASA 4% DE GRASA

DURABILIDAD DE LOS PIENSOS DE CERDOS(4% F.B.)

��TESTIGO��EXAL 2%

Velocidad de tránsito

Uno de los efectos de la sepiolita es que una vez ingerida con el pienso produceuna disminución de la velocidad de tránsito intestinal, probablemente debida a laconjugación de las propiedades adsorbentes y reológicas de la sepiolita. Este fenómenofue medido por Tortuero (1993) en pollos, sustituyendo un 1,5% de maíz en el piensopor sepiolita. La emisión del marcador oxido de cromo se produjo entre las 2 y 3 horasdespués de la ingestión en el 87,5% de los animales del lote con sepiolita, mientras queel 62,7% de los animales testigo lo excretó entre las 1,30 y 1,45 horas.

Otra de las observaciones medidas fue la de una mayor repleción intestinal enrelación a la menor velocidad de tránsito. Wisemann (1996) confirmó estos resultadostambién en pollos con pruebas de digestibilidad. Bodart y Thielemans (1986) habían yadescrito en cerdos que el tiempo de retención del alimento en el intestino aumentaba un6% a las 5 horas de ingestión, cuando el pienso contenía sepiolita.

Digestibilidad de los piensos y elementos nutritivos

Castaing y Noblet (1997) realizaron un estudio conjunto en porcino con losmismos piensos. Noblet trabajó con cerdos de 25 a 60 kg en jaulas de digestibilidad, conobjeto de determinar la utilización digestiva de los alimentos con 2% de sepiolita ensustitución del pienso.

La primera consecuencia de la introducción de sepiolita es, lógicamente, elaumento de la materia mineral del pienso, lo que explica una reducción en el coeficientede digestibilidad de la materia seca. Las digestibilidades de la materia orgánica, de laproteína y de la grasa no se ven modificadas por la presencia de sepiolita, por lo que seobtiene al final un valor muy próximo de Energía Digestible (3702 vs 3798 Kcal) o

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Metabolizable (3649 vs 3568 Kcal). No hay diferencias significativas en el valor de laEnergía Digestible referida a la materia orgánica (4050, 3900 Kcal ED y EM). No seencuentra, por lo tanto, el efecto negativo del aumento de la materia mineral sobre ladigestibilidad (Noblet, 1993). La consecuencia de esta experiencia es que la ecuación depredicción de la Energía Digestible (ED Kcal/kg MS), según las características químicasdel pienso (ED = 4168 - 9,1 MM + 1,9 MP + 3,9 MG - 3,6 FND), tiene que corregirseen lo que se refiere a la parte de materia mineral aportada por la sepiolita (el coeficiente- 9,1 de la materia mineral pasa a ser solamente – 4,5).

La determinación de la Energía Metabolizable se realizó también en pollos por elINRA para Castaing (1993). La presencia de sepiolita mejora la utilización de la energíacuanto más trigo haya en el pienso en relación al maíz de alto valor energético. EnTrouw, De la Fuente y Escribano (1995) observaron que el valor energético real delpienso con sepiolita fue superior al valor calculado, y muy próximo al valor del piensotestigo.

Figura 5: Digestibilidad de la Energía en piensos de pollos con sepiolita (TROUW, 1994)

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3125

3063

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3142

3116,0

3000

3040

3080

3120

3160

E.M. CALCULADA E.M. MEDIDA

ENERGIA METABOLIZABLE VERDADERA EN GALLOS

��TESTIGO��EXAL 2%

Retención de nitrógeno/excreción

En 1995, el Dr. Eckhout del centro de Investigaciones de Gante (Bélgica),realizó la primera experiencia de balance nitrogenado en cerdos que consumieronpiensos con 2 niveles de sepiolita. Los resultados indicaban ya una disminuciónimportante de la emisión de urea, con una mejora en la retención proteica cercana al 8%.

Noblet y Castaing (1997) publicaron los resultados de balance nitrogenadorealizado en el INRA (Francia). Cerdos de 52 kg, alimentados con el mismo piensodesde el destete, fueron controlados durante 10 días. Se determinó que la retención denitrógeno en los grupos tratados con un 2% de sepiolita fue superior en un 8% conrespecto al balance de los animales control. Si la excreción de nitrógeno fecal no se viomodificada, la excreción de nitrógeno urinario disminuyó casi un 10%.

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Canh et al. (1996) midieron la emisión de amoniaco al ambiente procedente decerdos de engorde de 68 kg durante 7 días. Observaron una disminución del 7% en lasemisiones procedentes del purín de los animales que consumieron el pienso consepiolita al 2%. Estas diferencias no son significativas debido al escaso número deanimales controlados, pero son indicativas acerca de la posibilidad de reducir el impactomedioambiental. La explicación podría estar en esa menor excreción de nitrógeno, deorigen sobre todo urinario, medida en la prueba de Noblet. La mayor retención denitrógeno podría ser la explicación para el mayor depósito de carne observado en lascanales de cerdos alimentados con sepiolita en las pruebas de crecimiento.

Estos datos de balance nitrogenado han sido corroborados en pruebas privadasen las que se determinó una menor excreción de nitrógeno urinario, midiendo el ácidoúrico (pollos).

Parámetros fisiológicos

Langhout y Schutte (TNO Report I 98-31069; 1998) observan en susinvestigaciones una mejora de la digestibilidad de la energía de los piensos de pollos abase de trigo con 2% de sepiolita, con niveles de producción similares frente a un testigono “diluido”. En estos trabajos se confirma la reducción de la viscosidad del contenidodel íleon aunque no se añadan enzimas al pienso. Reflejan además una disminución delpeso de los ciegos relacionada probablemente con la menor concentración en ácidosgrasos volátiles a ese nivel y una mayor absorción de los nutrientes en el intestinodelgado.

Después de una prueba diseñada para determinar el efecto de la sepiolita sobre elrendimiento zootécnico en piensos con trigo o maíz, se determinó la actividad de losenzimas digestivos en el páncreas de pollos alimentados con o sin sepiolita (Castaing yAumaitre,1995). La actividad específica de la lipasa, amilasa y quimo-tripsinaaumentaron.

Resultados de Producción/Valor nutricional

Producción de huevos: Castelló (1993) comparó dos niveles energéticos y cuatroniveles de sepiolita de 0 a 3% sustituyendo iguales proporciones de pienso.En piensosde alta energía con sepiolita, no hubo diferencias significativas en los índices deconversión ni en los demás parámetros considerados. En piensos de baja energía unasustitución al 3% de sepiolita resultó ser excesiva. Castaing (1998, resultados nopublicados) confirma que el óptimo de incorporación de un tipo de sepiolita (EXAL-H)es un 2% en los piensos de ponedoras. Esta sustitución del pienso de gallinas, si bienaumenta el consumo (+3,5%), permite que el tamaño medio del huevo sea superior(+1g) y la masa de huevos también (+1,5 g; +3%), manteniéndose por tanto el índice de

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conversión. El aumento de peso es sobre todo debido al albumen, es decir a un aumentodel depósito de proteína. La calidad del huevo (Unidades Haugh) mejoró al final de lapuesta en los piensos con sepiolita.

En ensayos privados en Holanda, se están haciendo pruebas para determinar laincidencia de la inclusión de sepiolita sobre la tasa de huevos sucios, en función del tipode pienso utilizado. En piensos a base de maíz y con tasas relativamente bajas, laincorporación de sepiolita la reduce, mientas que esta misma inclusión en piensos conmayor porcentaje de girasol hace que dicha tasa sea comparable a la obtenida con lospiensos de maíz sin sepiolita.

Pollos: los resultados muestran efectos positivos con el empleo del 2% desepiolita en sustitución del pienso granulado o en harina. A veces, dicha mejora semanifiesta durante los 21 primeros días, pero en todas las experiencias se alcanza alfinal del periodo de producción una tendencia a mejorar el crecimiento sin que semodifique el índice de conversión, con las consiguientes consecuencias económicaspositivas. (Tortuero y Díez, 1981; Castaing P70, 1995; Unicopa, 1995; Schutte, 1996;Wisemann, 1997; Ait-Boulahsen, 1998).

Pavos: Castaing (1993) observa un notable efecto sobre el crecimiento durantelas 9 primeras semanas, que se refleja al final en un aumento de peso del 2,6%. Elrendimiento canal pasó de 74,4% para el lote testigo al 75% para el lote experimentalcon un mayor deposito de carne (+6,9% para el muslo de los machos y +4,0% para lapechuga de las hembras) y una menor adiposidad (-12 %). La presencia de sepiolitapermitió un mayor consumo de pienso y un mismo índice energético al final de laprueba.

Lechones: Castaing (1989) en una primera prueba, estudió con 840 lechones de 9a 25 kg el efecto que tenía la sepiolita en dietas de tipo fibra (3100 Kcal/kg de ED) ytipo almidón (3.300 Kcal/kg de ED), reemplazando 2% de maíz por sepiolita. Elcrecimiento fue idéntico y se mejoró el índice de transformación un 2,3% para lospiensos de alta energía y un 0,6% para los piensos fibrosos. Magnin y Escribano (1996)obtuvo un crecimiento superior (+ 3%) en lechones hasta 25 kg después del destete.

Cerdos hasta 100 kg: A partir de ese trabajo en lechones, todos los estudiosposteriores se han realizado con sepiolita sustituyendo al pienso y no al cerealsólamente. En los trabajos conjuntos de Castaing y Noblet (1997) se obtiene un mayorcrecimiento (+3% en AGPM y +2% en el INRA) y el mismo índice de transformaciónen ambas pruebas.

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Cuadro 4.- Resumen de resultados de producción de cerdos de cebo, efecto sepiolita.

GMD IT CANAL(1) CANAL(2) ULCERAS

Parisini et al. (1993) % paletilla MétodoDanés

En dilución -2,4% -0,3% +5,2% -9,4 % -

Castaing (1994)

GB/FB, g/kg F.O.M. X4 (mm)

40/40, Sin diluir +0,5% +2,1% -0,9 puntos +4,4 % -0,62 puntos

50/60, Sin diluir +3,2% -1,4% +1,9 -11,3 % -0,5 puntos

50/60, En dilución +1,1% +0,7% +1,7 -11,8 %* -

Magnin y F.O.M. X4 (mm)

Escribano (1996) +5,6%* -2,19% +1,1 puntos -2,4 % -

Castaing y F.O.M. X4 (mm)

Noblet (1997) +1,6% -0,8% +1,2 % -6,4 % -

(1) Porcentaje de músculo (2) Tocino dorsal, * Significativo, P<0,05

Con 2% de sepiolita y con consumos de pienso idénticos, los niveles decrecimiento y los índices de conversión son iguales y no difieren estadísticamente conrespecto al grupo testigo. A veces, estos parámetros son mejores, como los de Parisiniet al. (1993) que trabajó con cerdos de hasta 150 kg en pruebas de crecimiento paramedir la mejora de la calidad de la canal. La grasa del tocino dorsal de las canalesdisminuye significativamente y se incrementa el depósito de músculo con consecuenciassobre el porcentaje magro de la canal medido con el F.O.M. . En la prueba de Castaing(1994) el incremento fue de casi dos puntos.

Cuadro 5.- Resultados de canales de porcino (Castaing, 1994)

TESTIGO EXAL DIF.%

Rendimiento a la canal % 77 77 -

Espesor del tocino dorsal X2 mm 18,6 17,2 -7,5 %

Espesor del tocino dorsal X4 mm 16,9b 14,9a -11,8 %

Espesor del músculo X5 mm 54,9 56,6 +3,1 %

Porcentaje de músculo comercial 54,4 56,1 +1,7 %

kg pienso/kg músculo 5,46 5,33 -2,4 %

P<0,05

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Figura 6. - Resultados de canales de porcino (Castaing, 1994)

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22

6

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26

16

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��22 24

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30

54

0

20

40

60

48-52 52-54 54-56 56-60

% DE MUSCULO EN LA CANAL

CLASIFICACION DE LAS CANALES SEGÚN EL PORCENTAJE DE MUSCULO

��TESTIGO��

��2% EXAL

La incidencia de úlceras gastrointestinales disminuyó significativamente en loslotes con sepiolita, independientemente del tipo de pienso granulado utilizado y de sucontenido en fibra o grasa en las dos pruebas de Castaing (1994 y 1997)

3.4.- Zeolitas

Las zeolitas fueron descubiertas en Japón por Sudo (1949). En la actualidad sóloen Japón hay unas 15 empresas produciendo zeolitas. La clase de las zeolitas incluye ungran número de alumino-silicatos alcalinos y alcalinotérreos hidratados, principalmentede sodio y calcio, que contienen cantidades variables de agua en el interior de los huecosinteriores de la estructura. Su estructura está formada for una matriz de tetraedros dealuminio (AlO4¯)5

y silicio (SiO4¯)4 unidos formando un entramado abierto de canales y

poros en una, dos o tres direcciones. En la figura 3 se muestra un ejemplo de zeolita conestructura globular. El diámetro de los poros varía entre 2 y 7 Å y algunas zeolitas llegana tener hasta un 50% de huecos. Gracias a estas características estructurales las zeolitashan alcanzado un amplio grado de utilización como filtros moleculares, filtros iónicos,intercambiadores iónicos e intercambiadores gaseosos y catalizadores. Desde hace másde 100 años se conocen las propiedades de las zeolitas como intercambiadores de iones,sin embargo, dichas propiedades no alcanzaron una razón de utilidad industrial hastadespués de 1960. Cada especie de zeolita tiene un patrón de intercambio de cationesespecífico, por lo que unos cationes son intercambiados más fácilmente que otros. Porejemplo, la clinoptilolita intercambia preferencialmente amonio frente a sodio. La altacapacidad de intercambio catiónico (C.I.C.) de algunas zeolitas sintéticas puede alcanzarvalores de 1000 meq/100g, pero las zeolitas naturales (clinoptilolita, erionita, phillipsita,etc.) suelen tener valores inferiores. La más comúnmente encontrada en el mercado de

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alimentación animal es la zeolita tipo clinoptilolita (Alumino-silicato sódico potásicohidratado) y sus valores de C.I.C. pueden estar alrededor de los 200 meq/100g.

De las más de 40 especies de zeolitas conocidas en la actualidad, sólo 10 tipos sehan probado en alimentación animal. La clinoptilolita es una de las zeolitas con mayornúmero de referencias bibliográficas, aunque existen algunos trabajos referidos azeolitas sintéticas.

Aflatoxinas

Hipotéticamente, debido a su elevada actividad química, la captación deaflatoxinas podría ser su aplicación más importante. Existen pruebas in vitro(Tomasevic-Canovic et al., 1995) pero la eficacia no está garantizada con todas laszeolitas (Bergero et al., 1995).

In vivo se describen ligeras reducciones del depósito de aflatoxinas en el hígadoy en el páncreas de pollos, según Sova-Z et al. (1991), sin modificación de losparámetros bioquímicos. De todas maneras, el empleo de zeolitas no es suficiente paraproteger el hígado de los efectos de las aflatoxinas. En broilers hasta tres semanas nodisminuye la toxicidad de 3,5 mg de aflatoxinas/kg (Harvey et al., 1993).

Cuadro 6.-Efecto anti–aflatoxinas de 0,5% de zeolita en el pienso sobre los parámetrosproductivos en pollos, cerdos y corderos alimentados con aflatoxinas.

Aflatoxina Zeolita Pollos (28 días) (1) Cerdos (28 días) (2) Corderos (49 días) (3)

% ∆∆∆∆ Peso, g IC ∆∆∆∆ Peso, kg IC ∆∆∆∆ Peso, g Consumo, kg

0 0 814 a 1,85 a 18,2 a 2,50 a 9,8 a 69,0

0 0,5 841 a 1,75 a 19,6 a 2,50 a 9,9 a 73,8

+ 0 731 b 1,80 a 6,1 b 3,10 b 0,8 b 40,9

+ 0.5 793 ab 1,72 ab 18,3 a 2,63 a 8,1 a 70

(1)Aflatoxina 3,5 mg/kg pienso. Abo-Norag et al. (1995).(2)Aflatoxina 3,0 mg/kg pienso. Harvey et al. (1989)(3)Aflatoxina 2,6 mg/kg pienso. Harvey et al (1991).a, b

Medias con distintos superíndices son estadísticamente distintas (P<0.05).

Metabolismo mineral y perfiles sanguíneos

El efecto de las zeolitas añadidas en piensos para pollos con cocidioestatos hasido estudiado por Ward et al. (1990 y 1994), y por Watkins et al. (1989). Los efectos

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dependen del tipo de pienso (Watkins et al., 1992). Según Galindo et al. (1991) debevigilarse que el balance Ca/P se mantenga.

Crecimiento / Producción

En ponedoras aumentaría la producción de huevos y se reduciría el índice deconversión, mejorando la calidad de la cáscara con respecto a un pienso con arena, sinque en ambos casos hubiera modificación consumo (Oler 1989).

En lechones Hossein y Almedia (1984) indican que hasta un 3% de zeolita en elpienso mejora el crecimiento y el índice de conversión sin aumentar el consumo. Encerdos, Pond et al. (1988) indica que la adición del 2% de clinoptilolita produce elmismo efecto que una suplementación de 250 ppm de cobre aumentando, sin interacciónentre los dos productos, el crecimiento y la superficie de músculo del lomo. Esteresultado se explicaría dada la disminución del peso de los riñones e hígado, lo quepermitiría una mejor utilización de los nutrientes para el crecimiento. Iglesias (1989)obtiene efectos positivos con 3 y 6% de zeolitas. Castro y Mas (1989) sugieren un 3%para cerdas primíparas. Poulsen y Oksbjerg (1995) indican la reducción in vitro de laenergía cuando se añade zeolita. Los cerdos no compensan el consumo, y el crecimientoes inferior. No se modifica el depósito de proteínas, aunque aumenta la excreción denitrógeno en las heces y disminuye en la orina (cuadros 4 y 6).

Excreción

Se podrían emplear como reductores de pérdidas de amoniaco en el sistema deextracción de aire cuando se añaden al purín, reduciendo las pérdidas de amoniaco.Tienen baja capacidad de adsorción en relación a su capacidad de captar amoniaco,según Witter y Kirchmann (1985). En acuicultura se podrían emplear para mantener lacalidad del agua (Bergero et al., 1995). No se muestran suficientemente eficaces parareducir los olores cuando se añaden a los piensos (Ma e Wu 1996)

4.- CONCLUSIONES - DISCUSIÓN

Como hemos visto a lo largo de esta revisión bibliográfica, además de existirgran variedad de tipos de arcillas, existen datos dispares, a veces contradictorios, sobrela utilización de estos productos en alimentación animal.

Se abre ahora la posibilidad de empezar a marcar un camino hacia el estudio dela optimización del uso de las arcillas basada en un mejor conocimiento de suspropiedades.

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Hasta la fecha, los trabajos publicados parecen referirse a la comparación entrelas distintas arcillas para las mismas aplicaciones, como pueden ser la captación detoxinas, la granulación o la mejora de rendimientos.- Los datos sobre zeolitas y bentonitas indican que la dirección a seguir es la

investigación sobre el secuestro de toxinas, tanto en los piensos como en el aparatodigestivo de los animales. También es interesante su estudio en relación con el tipo demicotoxinas que se encuentran en los cereales de origen europeo, en donde no haymuchos trabajos si lo comparamos con lo realizado en Estados Unidos. Dichostrabajos deberán prestar especial atención a los problemas que podrían ocasionar estasarcillas en cuanto a la biodisponibilidad de los demás componentes del alimento.

- Talco y caolín destacan en su aplicación tecnológica de fluidificación de las harinas,así como en la de protección de las mucosas digestivas, con lo que los estudios seencaminan hacia la prevención de diarreas.

- La sepiolita tiene, desde hace más de 10 años, un completo dossier en cuanto a susaplicaciones en alimentación animal, orientándose ahora su desarrollo hacia ladiferenciación de los procesos de fabricación que alterarán sus propiedades y, portanto, sus utilizaciones.

Hablando de la sepiolita, nuestra experiencia y la de otros investigadores nos hapermitido marcar pautas de utilización en diferentes tipos de piensos, en diferentesespecies y diferentes estadíos fisiológicos de los animales, todo ello encaminado adeterminar cuales son las mejores aplicaciones en los distintos tipos de produccionesganaderas.

Pero sobre todo, gracias a esta sistemática, se ha podido avanzar en elconocimiento de los mecanismos de acción para dar a las arcillas nuevas posibilidadesde desarrollo en otro tipo de aplicaciones específicas. Estos estudios fundamentales seestán realizando en institutos como el TNO (Dr. Schutte, Holanda), Universidad deNottingham (Dr. Wiseman, Gran Bretaña), o el INRA (Dr. Noblet, Francia).

Millones de animales consumen estos productos naturales sin residuos, pruebaque su utilización es provechosa, al margen de las referencias científicas que hayamospodido mostrar.

Actualmente las producciones ganaderas se enfrentan a una problemáticamedioambiental y legal que va en contra de los rendimientos zootécnicos. ¿Tal vez sepueda plantear la utilización de las arcillas como parte del conjunto de las solucionesque por vía alimenticia se propongan para afrontar dicha situación ?

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5.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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