Dr. Alberto Casarín Valverde. Director Científico Grupo Nutec.

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1 Dr. Alberto Casarín Valverde. Director Científico Grupo Nutec.
NUTRICIÓN ANIMAL Y BIOTECNOLOGÍA su interrelación con alimentación humana y cuidado ambiental. Dr. Alberto Casarín Valverde. Director Científico Grupo Nutec.

2 TEMARIO. Explosión demográfica y alimentos. Nutrición animal.
Las bases técnicas-económicas. Interrelación con Biotecnología. Cuidado ambiental. Enzimas exógenas. Nuevos ingredientes biotecnológicos en mascotas. Conclusiones. Bibliografía.

3 LOS RETOS YA ESTÁN AQUÍ. Hoy, población mundial: 7,000 millones (30 octubre del 2011 según cálculos). Tan sólo África aumentó en mil millones de habitantes de 1999 a 2010 (55% más).

4 … los retos ya están aquí.
Hoy 7,000 millones

5 … los retos ya están aquí.
Para el 2030 la producción de carne deberá aumentar un 38%. *Mil millones, es decir, Seis mil ochocientos cincuenta millones. Fuente: Roppa L. Más carne necesitará de más grano (340 millones de toneladas)  Más tierra  Más agua; la mayor demanda provendrá de Asia.

6 En los primeros 15 años fue autosuficiente en grano.
Brooks E. VIV, ASIA Preview Ed. (pp 8-14) En los primeros 15 años fue autosuficiente en grano. En 1993 comenzó a importar soya. En 2010 importó la mitad de la oferta de soya (51 millones de t). Pero también han prosperado: Asia Sudoriental, Vietnam, India, Indonesia, Camboya... desequilibrio mundial.

7 Situación en México 2012. Sólo es suficiente en huevo
México importa ya: 20 millones de t de granos y oleaginosas. 40% de la leche. 50% de la carne de cerdo, 10% de ave y 14% de res. Sólo es suficiente en huevo (Fuente: Financiera Rural, Con datos de SIAP y SAGARPA). La OMC recomienda producir al menos el 75% de los alimentos que consume cada país. Necesitamos producir más y mejor, con menos recursos, y con sostenibilidad (Roppa L, 2011).

8 NUTRICIÓN ANIMAL Bases.

9 ALIMENTACIÓN ANIMAL = EL 80% DE LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN.

10 PRODUCCIÓN INTENSIVA Características:
Eficiente uso de recursos. Baja los costos de producción. Contamina menos por kg producido. Necesaria para cubrir demanda de proteína animal.

11 PRODUCIÓN ANIMAL INTENSIVA.
Disciplinas necesarias para la producción de carne, leche, huevo: Genética (mejoramiento). Reproducción (inseminación artificial). Administración. Manejo (cuidados). Nutrición. Sanidad (control de enfermedades). Economía (costos de producción). Zootecnia. Los animales no compiten con el alimento de la gente (dos tercios del alimento usado por animales contienen sustancias inapropiadas para el humano, los animales mejoran la cantidad y calidad de las dietas).

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13 SUSTENTABILIDAD SUSTENTABILIDAD: Cubrir las necesidades del presente..
sin comprometer la habilidad de las futuras generaciones... para cubrir sus propias necesidades. Definición ONU.

14 Hay 4 áreas de sustentabilidad:
De la producción animal: Para alimentar a la población humana (en 4 décadas será el doble). Del ambiente: Preservación de tierras, aguas y disminuir gases invernadero pero, sin reducir la producción de alimentos (mejorar la eficiencia y mejorar manejo de excremento). Social: Criar animales lo más humanamente posible, tratarlos con cuidado y respetuosa y ser sacrificados en forma cuidadosa. Carne sana: Segura para consumirse, libre de residuos y agentes infecciosos. Económica: Rentabilidad en producción animal para mantener a productores en el negocio y para que hagan inversiones. Disponibilidad de cárnicos todo el tiempo a precios accesibles.

15 Grano de trigo (Europa).
Ingredientes básicos. Grano de maíz. Grano de trigo (Europa). Grano de sorgo. Frijol de soya. Pasta de soya. DDGS.

16 Una fórmula típica cerdos o aves.
1 = Maíz, sorgo, trigo. 3 = Lisina, metionina, treonina, triptófano.. 2 = Aceite, sebo, salvado trigo, harina de carne, etc.

17 El costo de una fórmula típica…
1 = Maíz, sorgo, trigo. 3 = Lisina, metionina, treonina, triptófano. 2 = Aceite, sebo, salvado trigo, harina de carne, etc.

18 COSTO DE ALIMENTO = GRANO 60% P. SOYA 28%

19 2008 2010 2011 2012 $/kg 73%

20 Pérdida o ganancia ¿Qué tanto y cuántas veces?
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Los porcicultores ineficientes están más veces bajo el punto de equilibrio y más abajo del mismo.

21 Es prioritario bajar los costos de alimentación (a través de décadas se ha hecho, pero ahora el reto es mayor). ¿Alternativas? SÍ HAY…

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23 Ingredientes y biotecnología.

24 Aditivos y biotecnología
AdaptadoNRC, cerdos 2013 pp

25 EXCESO DE PROTEÍNA EN ALIMENTO.
Proteína en exceso Excremento AMONIACO NITRATO ÓXIDO NITROSO NO3- N2O NH3 Atmósfera Agua Lluvia ácida. Calentamiento global Pérdida de biodiversidad y daño salud humana

26 Nota: CFC = Cloro Fluoro Carbonos (gas refrigerante).

27 El «arsenal» técnico de la nutrición.
TODO SE TRADUCE EN MAYOR RENTABILIDAD Y MAYOR SOSTENIBILIDAD. El «arsenal» técnico de la nutrición.

28 EJEMPLOS DE NUTRICIÓN Y BIOTECNOLOGÍA

29 ¿Cómo reducir proteína en heces?
Precisión de las necesidades del animal (etapa productiva, línea genética, ambiente, uso de aditivos (ractopamina)), etc. Reducir los márgenes de seguridad de nutrimentos (¨colchón¨ para evitar deficiencias nutricionales de los ingredientes, formulación por aminoácidos digestibles y proteína ideal). Usar ingredientes altamente digestibles (costo/ beneficio). Agregar en el alimento enzimas (proteasas) que mejoren la digestibilidad de proteínas.

30 Por ejemplo: alimento finalizador cerdos de 14 a 13% de Proteína Cruda.
Ajinomoto.

31 Reducción de excreción de fósforo.
Se comparan 3 niveles de aporte de fósforo (alto, basal, bajo), en 3 etapas alimenticias del cerdo. Los resultados son: A medida que baja el aporte de fósforo, baja el fósforo excretado pero, se retine la misma cantidad. «Más no es mejor». 71% excretado 60% excretado 54% excretado Lawlor P Pig International. May 2001 (pp 15)

32 Reducción de excreción de P y N2
Granja porcina en Irlanda, al mejorar su producción y modificar su formulación de alimentos… Usó menos alimento para ganar un kg de peso (Conversión Alimenticia). Excreto menos kg de fósforo por cerda y su camada por año (-36%). Aumentó su producción anual de carne. Disminuyó en un 52% el fósforo excretado por kg de carne producida. Lawlor P. Pig International. May 2001 (pp 15)

33 La falta de en lisina también afecta la productividad.
Si falta lisina: con el mismo alimento crece menos y se deteriora la C.A. (aumenta). Si sobra lisina se encarece el alimento y por tanto la ganancia de peso, parte de la energía se desvía para eliminar el exceso de lisina.

34 Otra alternativa (no excluyente).
PRODUCCIÓN DE BIOGAS  ELECTRICIDAD, a partir de la fermentación de las excretas. Biodigestores 23 Mayo, 2011. En Pedro Escobedo, El Marqués, Colón y Corregidora ya desarrollan proyectos para la generación de energía eléctrica a partir del biogás producido de los desechos del ganado. Dinorah Becerril / El Economista

35 LA EXITOSA ENZIMA FITASA.
La enzima fitasa ha sido un éxito completo para reducir la inclusión de fósforo en los alimentos de aves y cerdos. Ahorra dinero. Reduce excreción de fósforo en heces. Éxito tal, que ya es obligado su uso en Holanda en alimento para aves. Pero otras enzimas (proteasas, carbohidrasas, celulasas, etc.) todavía no son tan efectivas, aún están mejorándose (animan los resultados de fitasas).

36 FITASA. Los granos de cereales y pasta de soya tienen alto contenido de fósforo. Pero está atrapado en moléculas llamadas fitatos y el animal no lo puede aprovechar. Fósforo atrapado. Por tanto se debe agregar ortofosfato al alimento (resulta caro).

37 … fitasas Con la enzima fitasa agregada al alimento, el fósforo es liberado en el intestino del animal. Las fitasas ahorran un 2 a 5% del costo de la fórmula. Desde el 2000 se ha vuelto un estándar el uso de fitasas en nutrición animal. Sin embargo, se sigue investigando la mejora de esta enzima producida mediante fermentaciones (hay diferentes marcas comerciales).

38 Ejemplo de eficiencia de fitasas.
Diferentes fuentes de fitasa liberan diferentes porcentajes de fósforo. Todo es cuestión de costo beneficio. En el IIIA de Grupo Nutec, constantemente se hacen pruebas controladas en animales para conocer la eficiencia y rentabilidad de fitasas de distintas marcas comerciales.

39 Enzimas P<0.002 a b Dieta déficit: Menos: 100 kcal 0.1% P dis
2.5% AA´s Fuente: Instituto Internacional de Investigación Animal, Qro., Mex

40 PROMOTOR DE CRECIMIENTO BIOTECNOLÓGICO
Extracto de plantas anticoccidiano. + Extracto de plantas salud intestinal.

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42 b,c b b a Los 3 promotores de crecimiento funcionaron al compararse con el control negativo (sin). El promotor biotecnológico igualó la respuesta de los promotores químicos. Peso inicial promedio de los pollitos de todos los tratamientos: 43 gramos. a, b, c… literales diferentes sobre la misma columna indican diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos P< 0.05.

43 El promotor biotecnológico junto con el control y con el químico 2, tuvieron la misma tasa de sobrevivencia. a, b, c… literales diferentes sobre la misma columna indican diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos P< 0.05.

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45 CONTEXTO DEL AVANCE CIENTÍFICO.
La escasez global de ingredientes estimula un desarrollo más rápido, pero hay que comprobar no sólo su efectividad, sino su inocuidad. Con bio-tecnología se están desarrollando nuevas opciones de ingredientes, con o sin manipulación de genes. Una buena parte de la investigación se ha enfocado a mejorar los rendimientos de cultivos, pero otra área es la de producir mayor cantidad de un nutrimento, ejemplo: mayor cantidad de omega 3 en aceites.

46 Nuevos ingredientes para alimentos de mascotas.
La industria de los alimentos para mascotas es muy sensible a lo positivo y negativo de ingredientes. A través de los años muchos ingredientes han sido «satanizados» por cuestiones de mercadotecnia, sin justificación científica (etoxiquina y en general conservadores de grasas).

47 ALTERNATIVAS BIOTECNOLÓGICAS (sin modificación de genes) PARA NUTRICIÓN DE MASCOTAS:
FERMENTACIONES. ENZIMAS. EXTRACCIONES. Bio-reactor.

48 A) FERMENTACIONES Aminoácidos esenciales cristalinos (lisina, treonina, triptófano = balance de proteína). Mejores saborizantes. Productos de fermentación de algas altos en DHA o EPA (terapia cognocitiva y cuidado de articulaciones). Bio-surfactantes que ayudan en la limpieza de plantas de producción.

49 B) ENZIMAS. Hidrólisis de proteínas (reducción de alergias).
Péptidos de la leche, huevo, pescado  con actividad biológica  función gastrointestinal, presión sanguínea, inmunidad. Extrusión (aumento de temperatura cocimiento protegiendo nutrimentos). Saborizantes o moduladores del consumo.

50 C) EXTRACCIÓN DE MOLÉCULAS.
Ya se extraen moléculas de plantas como esencias de aceites, carvacrol, timol, mentol, etc. con funciones específicas: antibacterianos, antioxidantes, aromáticos. Pero no sólo extracción de plantas, también: Extracción a partir de sangre, huevo, calostro  a) Anticuerpos para inmunidad pasiva. b) Cosecha de péptidos biológicos para inmunidad activa.

51 EL PORVENIR DE LA NUTRICIÓN ANIMAL Y LA BIOTECNOLOGÍA.

52 Países con más biotecnología.
Fuente: En busca de biofinanciación. Luis Pelicer. Diario: El País, Dom. 20/01/13 (pp 5).

53 Países con más biotecnología.
Fuente: En busca de biofinanciación. Luis Pelicer. Diario: El País, Dom. 20/01/13 (pp 5).

54 EL FUTURO. Habrá desafíos y soluciones para producir proteína animal de alta calidad e inocua. No habrá una solución que sea universalmente aceptada. La solución será la combinación de: Zootecnia. Productos alternos. Nuevos desarrollos biotecnológicos. Así la producción animal será aceptada, sustentable y sostenible.

55 México 6° país producto mundial, 4 ° en Continente Americano.
EL FUTURO. México 6° país producto mundial, 4 ° en Continente Americano.

56 EL FUTURO.

57 EL FUTURO. En México hay y habrá una gran demanda de alimentos pecuarios inocuos y nutritivos. Hay que eficientizar su producción. El desarrollo de ingredientes para la nutrición animal es un gran campo de imaginación y acción para la biotecnología, el Cluster de Biotecnología Querétaro es la primera piedra.

58 Bibliografía consultada.
Loss T. It´s time to start explaining. Feedstuffs. Nov (Boletín 42 Ctro. Doc. Euro-Nutec). Pierre-Alain SCHIEB, OECD La Bio-economía hacia el X Foro Expectativas del Sector Agroalimentario y Pesquero SAGARPA, MÉXICO, Abril 13, 2010 (Boletín 44 Ctro. Doc. Euro-Nutec). nges/thebioeconomyto2030designingapolicyagenda.htm Pochat J. Agronegocios y Agricultura Sostenible CANIMOLT. X Foro Expectativas del Sector Agroalimentario y Pesquero SAGARPA, MÉXICO, Abril 13, 2010 (Boletín 44 Ctro. Doc. Euro-Nutec). Lawlor P. Formulating Feeds for Enviornmental Protection. Pig International. May 2001 (pp 15). (Boletín 45 Ctro. Doc. Euro-Nutec).

59 … bibliografía consultada.
National Research Council (NRC 2013), Nutrient Requirements of Swine. Influence of Nutrition on Nutrient Excretion and the Environment. (pp ). The National Academies Press. Washington, EE.UU. National Research Council (NRC 2013), Nutrient Requirements of Swine. Nonnutritive Feed Additives (pp ). The National Academies Press. Washington, EE.UU. Aguila Raúl. NRC cerdos Nutrición y ambiente, más allá de la productividad. Los Porcicultores y Su Entorno. Ene-Feb Tuitoek, K et al. Efecto de la reducción de aminoácidos dietarios sobre el desempeño de cerdos en crecimiento-terminación: Una evaluación del concepto de proteína ideal. J. Anim. Sci., 1997, 75, Citado en AMINO News. Vol 02/ Número 03, Diciembre 2001. Canh, t. et al. La proteína dietaria afecta la excreción de nitrógeno y la emisión de amonio de los sólidos de los cerdos de crecimiento-terminación. Livest. Prod. Sci., 1998., 56, Citado en AMINO AMINO News. Vol 02/ Número 03, Diciembre 2001.

60 … bibliografía consultada.
Creswell D and Dudley-Cash W. Maximize benefits of Phytase. Feedstuffs. Feb 1, (Boletín 45 Ctro. Doc. Euro-Nutec). Smith A. Profiteable protease benefits the environment. All about feed. Enzyme Special. Sep (pp 22-23). Collings G. Developing new ingredients for pet foods. Pets International. Vol 24, No 5, Sep 2012 (pp 14 – 15).

61 ¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN! www.gponutec.com.