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

NDT tabular vs. NDT pronoticado de la composición química

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) 17.7 25.5 4.2 6.7 8.2 Protein B3 0.1 5.0 10.5 35 a 50 (N = 6) 9.8 13.1 18.4 3.4 6.2 7.4 5.2 6.8 9.9

Fracciones 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

Análisis químico Materia seca Cenizas FDN Extracto etéreo Lignina Almidón Proteína bruta Proteína bruta soluble N no-proteíco Proteína NDF Proteína ADF

Fracciones de carbohidratos (CHO) Acido orgánico y azúcares CHO A (kd rápido) CHO libres de N (por diferencia) Almidón y fibra soluble CHO B1 (kd mediano) CHO B2 (kd lento) FDN FDN CHO C (no disponible) Lignina

Estructura de los CHO en el modelo CNCPS

Fracciones de proteína (PRO) PBFDA Péptidas PBFDN PNP PRO A (kd veloz) PRO B1 (kd rápido) PRO C (indigestible) Proteína soluble PRO B2 (kd variable) Extensinas RUBISCO* PRO B3 (kd lento) * RUBISCO = Carboxilasa de ribulosa 1,5-bifosfato

Estructura de proteínas en el 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 t Vf= volumen asintótica final de gas k = constante (tasa de digestión) L = término discreto de la fase de atraso

Tasas de digestión x digestibilidad ruminal Kd Digestibility = Kd + Kp Digestibilidad ruminal (%) Tasa de digestión, constante (%/h) 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 4 Propionato -- Butirato 1 3 Lactato One of the techniques that we have been used to determine degradation rates of the carbohydrates is the gas production technique. The fermentation of carbohydrates by ruminal bacteria release volatile fatty acids and CO2. The VFAs reach with the buffer solution and release CO2. The fermentation takes place in small bottle in side an incubator. The gas production is determine as a change on pressure, since the volume is constant, as gas production increase, the pressure inside the bottle increase. The system is completely automatic, the sensors are connected to a computer and the data is recorded approximately each twenty minuts for 48 hours.

Técnica automática para cuantificar la producción acumulativa de gas Controlador de temperatura AC Interface (conector) +10 V Sensor de temperatura AC tarjeta A/D hábanico hábanico Sensor de presión Calentador Computa- dora Botella, suero mezclador

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

La Investigación Colombiana

Fracciones de CHO y proteína de alimentos tropicales Sanchez, D. y Otros, 2002

Interpretación de la producción de gas de alfalfa 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 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

Tasas de degradación de pastos tropicales 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 Coeficiente de determinación (R2) 0.982 0.981 0.969 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