Fuente: International Animal Husbandry Network-Hunan Feed
En la actualidad, con el desarrollo de la nutrición animal, los tres nutrientes La cuantificación macroscópica de los macronutrientes ha pasado a estudios microscópicos. Los mecanismos digestivos de los animales monogástricos y los rumiantes son diferentes, y han surgido muchos focos de investigación sobre estas situaciones.
1 Digestión y absorción de proteínas
1.1 Efectos nutricionales y fisiológicos de las proteínas
La proteína es una materia prima importante para la construcción de tejidos y células. Músculos, nervios, tejido conectivo, piel, pelo, etc. de los animales. Compuesto principalmente por proteínas, desempeña un papel en la conducción, el transporte, la protección y el ejercicio. La proteína es el componente principal de las sustancias funcionales del cuerpo. La proteína es el componente principal de las enzimas, hormonas y anticuerpos en las actividades de la vida animal. Además, la proteína es la principal materia prima para la regeneración y reparación de tejidos. Al mismo tiempo, las proteínas pueden utilizarse como energía y convertirse en azúcar y grasa cuando el suministro de energía del cuerpo es insuficiente, pueden proporcionar energía a los animales y mantener las actividades metabólicas del cuerpo.
1.2 El mecanismo de digestión de proteínas y los puntos calientes de investigación de los animales monogástricos.
La digestión de las proteínas en los animales monogástricos comienza en el estómago. Primero, se desnaturaliza con ácido clorhídrico, se descompone la estructura tridimensional de la proteína y se exponen los enlaces peptídicos, luego, bajo la acción de péptidos internos como la pepsina, la tripsina duodenal y la quimotripsina, las moléculas de proteína se degradan en; varios péptidos con diferente número de aminoácidos. Posteriormente, en el intestino delgado, el polipéptido se degrada aún más en aminoácidos libres y oligopéptidos por la acción de exonucleasas secretadas por el páncreas, como la carboxipeptidasa y la aminopeptidasa. Los oligopéptidos pueden ser absorbidos directamente por la mucosa intestinal o hidrolizados en aminoácidos por la dipeptidasa.
En la actualidad, lo más investigado sobre la proteína animal monogástrica es la cuestión de la proteína ideal, básicamente se refiere a la proteína del alimento que puede alcanzar la máxima tasa de deposición en el cuerpo del animal. Pero implica una serie de cuestiones como el equilibrio, el antagonismo y la utilización de los aminoácidos. Por lo tanto, han pasado 40 años desde que se propuso el concepto de proteína ideal, pero aún quedan muchos problemas, como la determinación de los aminoácidos digeribles en diversos alimentos, las necesidades de aminoácidos del ganado y las aves, especialmente lisina, las limitaciones de la aplicación de aminoácidos sintéticos, limitaciones diarias de niveles reducidos de proteínas en cereales, etc. En la actualidad, la investigación sobre péptidos pequeños también es extensa. Los péptidos pequeños son productos intermedios en el proceso de degradación de proteínas en aminoácidos en los animales y son nutrientes importantes para los animales. Es un compuesto compuesto por dos o más aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. La absorción de péptidos pequeños tiene las ventajas de una velocidad de transporte rápida, un bajo consumo de energía y el portador no se satura fácilmente. Sin embargo, la absorción de aminoácidos libres es lenta, el portador se satura fácilmente y el consumo de energía durante la absorción es alto. La absorción de pequeños péptidos puede evitar la competencia con la absorción de aminoácidos. Daniel et al. creen que la capacidad de absorción de los portadores de péptidos pequeños puede ser mayor que la suma de las capacidades de absorción de varios portadores de aminoácidos. Sin embargo, la prueba de perfusión de la mezcla de péptidos pequeños en el duodeno de cerdos, pollos y otros animales mostró que la tasa de absorción de la mezcla de péptidos pequeños era significativamente mayor que la de la mezcla de aminoácidos. Además, también puede aumentar el contenido de ácido inosínico en la carne animal y el contenido de los principales aminoácidos umami en el músculo.
1.3 El mecanismo de digestión de proteínas y los puntos críticos de investigación de los rumiantes
La digestión y absorción de proteínas en el abomaso y el intestino delgado de los rumiantes es similar a la de los animales monogástricos. Sin embargo, debido al papel de los microorganismos del rumen, la digestión y utilización de proteínas en los rumiantes es muy diferente a la de los animales monogástricos. La proteína del alimento que ingresa al rumen es degradada por microorganismos en péptidos y aminoácidos, y la mayoría de los aminoácidos se degradan aún más en ácidos orgánicos, amoníaco y dióxido de carbono. El amoníaco producido por degradación microbiana se utiliza para sintetizar proteínas microbianas junto con algunos péptidos simples y aminoácidos libres. Si el contenido de proteínas es demasiado alto, el amoníaco degradado se acumulará en el rumen, superando la concentración máxima de amoníaco que los microorganismos pueden utilizar. El exceso de amoníaco será absorbido por la pared del rumen, transportado al hígado a través de la sangre y convertido en urea. el hígado. Cuando el alimento aporta menos proteínas, la concentración de amoníaco en el líquido ruminal es baja. La cantidad de nitrógeno que regresa al rumen en forma de urea a través de la sangre y la saliva puede exceder la cantidad absorbida por el rumen en forma de amoníaco, donde se convierte en proteína microbiana. Por lo tanto, los microbios del rumen pueden "regular" el suministro de proteínas a los rumiantes, aumentando así la calidad de las proteínas inferiores y reduciendo el valor biológico de las proteínas de alta calidad. Generalmente, la calidad de la proteína microbiana del rumen es ligeramente inferior a la de la proteína animal de alta calidad, similar a la proteína de la torta de soja y de la hoja de alfalfa, y mejor que la de la mayoría de las proteínas de los cereales. Por lo tanto, agregar urea al alimento de rumiantes para aumentar la síntesis de proteínas por parte de las bacterias del rumen se ha convertido en una medida práctica. Además, la proteína de alta calidad debe recibir un tratamiento adecuado, como recubrimiento, para que no se degrade demasiado en el rumen.
La absorción de pequeños péptidos por los rumiantes sigue siendo un tema de investigación. La mayor parte de la absorción de péptidos pequeños por parte de los rumiantes se realiza en el estómago valvular, seguido del rumen y otros tejidos mesentéricos y no mesentéricos. Los péptidos pequeños se absorben mediante difusión pasiva y transporte activo en el rumen y el omaso, lo que puede promover la síntesis de proteínas, el crecimiento de microorganismos del rumen, mejorar el rendimiento de la producción animal y promover la absorción y utilización de minerales. En la actualidad, para las vacas lecheras de alto rendimiento, incluso si se maximiza la producción de proteína microbiana del rumen, todavía existe el problema de que la proteína que ingresa al intestino delgado no es suficiente para proporcionar el rendimiento de producción de leche de la vaca. La razón principal es que los microorganismos del rumen cambian la proporción de composición de los aminoácidos de las proteínas en el alimento durante el proceso de descomposición bacteriana y síntesis de proteínas, y la composición de las proteínas es diferente a la de las vacas. Por esta razón, los nutricionistas utilizan RUP (proteína no degradada del rumen) para complementar la deficiencia de proteína microbiana del rumen. Las fuentes de RUP comúnmente utilizadas incluyen harina de pescado, harina de plumas, harina de gluten de maíz, harina de sangre, harina de carne y huesos, torta de frijoles procesada, torta de colza y granos de destilería de maíz. Hay muchas maneras de reducir la tasa y el alcance de la degradación de las proteínas de la dieta en el rumen. La mayoría de estos métodos son tratamientos químicos y de calentamiento. El objetivo principal es aumentar la cantidad de RUP digerible mediante condiciones de procesamiento adecuadas y minimizando la pérdida de aminoácidos. Un calentamiento insuficiente no aumenta la cantidad de RUP, mientras que el sobrecalentamiento reduce la digestión de RUP en el intestino delgado debido a la formación de productos de Maillard no digeribles y complejos proteicos. El calentamiento excesivo también afecta a la reducción de las cantidades absolutas de lisina, cistina y arginina. Dado que la lisina y metionina cristalizadas añadidas a las dietas de rumiantes se desaminan rápidamente en el rumen por la acción de los microorganismos del rumen, se pueden lograr resultados satisfactorios alimentando lisina y metionina de rumiantes con lisina y metionina protegidas en el rumen. Como resultado, estas lisina y metionina pasan. a través del rumen sin degradación y sin afectar la digestión de aminoácidos en el intestino delgado. Un gran número de estudios nacionales y extranjeros han demostrado que la alimentación con aminoácidos protectores del rumen (RPAA) no tiene un efecto significativo sobre la ingesta de materia seca de las vacas lecheras, pero puede aumentar la producción de leche y el contenido de proteína de la leche. La alimentación con RPAA puede aumentar la concentración de los aminoácidos correspondientes en el plasma y la utilización de las proteínas de la dieta.
2 Digestión y Absorción de Hidratos de Carbono
Los hidratos de carbono son los nombres de polihidroxialdehídos, cetonas o sus derivados simples, así como de compuestos que pueden hidrolizarse para producir los productos anteriores. Estos nutrientes incluyen principalmente extractos libres de nitrógeno y fibra cruda, que son las principales fuentes de energía en la producción animal.
2.1 Funciones nutricionales y fisiológicas de los carbohidratos
Los carbohidratos, especialmente la glucosa, son los nutrientes más eficaces para el metabolismo animal y también son componentes importantes en la formación de productos animales. Además, algunos carbohidratos, como los oligosacáridos y los glucósidos, desempeñan un papel importante en la prevención y el tratamiento de enfermedades animales.
2.2 El mecanismo de digestión y la investigación de los puntos calientes de los carbohidratos en animales monogástricos
El contacto entre la saliva y el alimento en la cavidad bucal es el comienzo de la digestión química de los carbohidratos en el tracto digestivo. . La saliva de los mamíferos contiene α-amilasa, que puede descomponer el almidón en dextrina y maltosa en condiciones ligeramente alcalinas, pero el tiempo es corto y la digestión no tiene importancia nutricional obvia. Cuando el alimento ingresa al estómago, los animales con amilasa en la saliva pueden continuar digiriendo la amilasa, mientras que los animales sin amilasa en la saliva tienen muy poca digestión de carbohidratos en el estómago. No hay amilasa en el estómago y sólo una parte del almidón y parte de la hemicelulosa se hidrolizan en las condiciones ácidas del estómago. El alimento se mezcla con jugo pancreático, jugo intestinal y bilis en el duodeno, y la α-amilasa continúa descomponiendo el almidón no digerido en maltosa y dextrina. El oligosacárido α-1,6 glicosidasa degrada los enlaces α-1,6 glicosídicos del almidón y la dextrina. Los polisacáridos nutricionales del alimento se descomponen básicamente en disacáridos, y luego los disacáridos producidos por la mucosa intestinal (maltasa, sacarasa, lactasa) se descomponen completamente en monosacáridos para su absorción. Por lo tanto, la absorción de carbohidratos en animales monogástricos se realiza principalmente en el duodeno, y los monosacáridos se transportan activamente a través de transportadores y se absorben a través de la pared del intestino delgado. A medida que el quimo avanza hacia el íleon, la tasa de absorción disminuye gradualmente. Los carbohidratos que ingresan a la parte posterior del intestino son principalmente polisacáridos estructurales, incluidos algunos carbohidratos nutricionales que no han sido digeridos ni absorbidos en la parte anterior del intestino. Estas sustancias se descomponen mediante fermentación microbiana y los principales productos son los ácidos grasos volátiles, el dióxido de carbono y el metano. Algunos ácidos grasos volátiles difunden al cuerpo a través de la pared intestinal y masas de gas escapan del cuerpo a través del ano.
En los últimos años, la investigación sobre la utilización de recursos alimentarios de fibra por parte de animales monogástricos ha atraído cada vez más atención. En la actualidad, la investigación nacional sobre piensos de fibra se centra principalmente en los métodos de procesamiento y preparación, y el método físico es principalmente la granulación con laminado corto. Los métodos químicos incluyen principalmente ensilaje, fermentación, amoníaco, etc.
Aunque varios métodos han mejorado la digestión y la tasa de utilización de los piensos de fibra, el problema de la utilización de los piensos de fibra no se ha resuelto fundamentalmente. Sin embargo, debido al efecto metabólico de la fibra dietética, puede absorber algunas sustancias nocivas en los intestinos. Además, una cantidad adecuada de fibra dietética fermentada en el intestino posterior puede reducir el valor del pH del contenido del intestino posterior, inhibir el crecimiento de bacterias como Escherichia coli y mejorar la calidad de la canal. Por lo tanto, la fibra dietética se ha convertido en un tema de investigación en salud animal.
2.3 Mecanismo de digestión y puntos críticos de investigación de los carbohidratos en rumiantes
A excepción del estómago anterior, la digestión y absorción del tracto digestivo de los rumiantes es similar a la de los animales monogástricos. El estómago es el lugar principal donde los rumiantes digieren el forraje. Entre ellos, la cantidad de carbohidratos digeridos por el rumen cada día representa del 50 al 55% de la ingesta total, lo que tiene una importancia nutricional importante. Los carbohidratos son hidrolizados por enzimas secretadas por los microorganismos del rumen en oligosacáridos de cadena corta, principalmente disacáridos, y algunos disacáridos continúan siendo hidrolizados en monosacáridos. Los disacáridos y monosacáridos son ingeridos por los microorganismos del rumen y rápidamente se degradan en ácidos grasos volátiles: ácido acético, ácido propiónico y ácido butírico bajo la acción de enzimas celulares. La degradación por microorganismos ruminales permite la formación de material fibroso, que tiene una importante función de suministro de energía para el animal huésped. Sin embargo, hay una pérdida de carbohidratos durante el proceso de fermentación y la mayor parte de la glucosa necesaria para el metabolismo en el cuerpo huésped es suministrada por los productos de la fermentación a través del glucógeno. La cantidad y proporción de ácido propiónico, precursor de la gluconeogénesis, en la fermentación ruminal es pequeña. Las pruebas han demostrado que cuando se alimenta con forraje de calidad inferior, la proporción de ácido acético a ácido propiónico en el fluido del rumen es de 100:16, y cuando se alimenta con concentrado, la proporción es de 100:75. Cuando el ácido propiónico es insuficiente, se reducirá la síntesis y deposición de grasa en el cuerpo del animal, lo que dará como resultado el metabolismo de las proteínas. Sin embargo, cuando hay demasiado concentrado, el almidón fermentará rápidamente en el rumen, produciendo una gran cantidad de ácido, disminuyendo el pH del rumen, inhibiendo la actividad de las bacterias celulolíticas y, en casos severos, acidosis. Además, si el nivel de fibra en la dieta es demasiado bajo, el ácido acético en el rumen también se reducirá, lo que reducirá la tasa de grasa de la leche y la producción de leche.
Los ácidos grasos volátiles producidos por la fermentación de la fibra dietética en el rumen son la principal fuente de los rumiantes y pueden proporcionarles entre el 70 y el 80% de la energía. Por lo tanto, la digestión de la celulosa no sólo está directamente relacionada con el suministro de energía y el metabolismo de los rumiantes, sino también estrechamente relacionada con su desempeño productivo. Los estudios han demostrado que agregar azufre, cobre, celulasa y hemicelulasa a la dieta puede mejorar la digestibilidad de la celulosa en diversos grados. Además, las diferentes formas de concentrado también tienen un gran impacto en la digestibilidad de la celulosa de los rumiantes y en la síntesis de proteínas microbianas. La compatibilidad de los preparados enzimáticos relevantes y la proporción de la dieta tienen un gran impacto en la alimentación con fibra de los rumiantes y actualmente es objeto de investigación por parte de muchas personas.
3 Digestión y absorción de lípidos
3.1 Funciones nutricionales y fisiológicas de los lípidos
Los lípidos desempeñan un papel importante en el efecto de suministro y almacenamiento de energía de los animales. Agregar un cierto nivel de lípidos al alimento para reemplazar los carbohidratos y proteínas con el mismo valor energético puede aumentar la energía metabolizable del alimento, reducir el consumo de energía y aumentar la energía neta del alimento. La mayoría de los lípidos, especialmente los fosfolípidos y los glicolípidos, son componentes importantes de las membranas celulares. Además, los lípidos sirven como disolventes de nutrientes liposolubles en los animales y son una fuente importante de agua metabólica y ácidos grasos esenciales para los animales.
3.2 Mecanismo de digestión de grasas y puntos críticos de investigación en animales monogástricos
Los lípidos ingresan al duodeno y se mezclan con una gran cantidad de jugo pancreático y bilis. Bajo la acción de la lipasa pancreática, los triglicéridos se hidrolizan en monoglicéridos y ácidos grasos libres, los fosfolípidos se hidrolizan en lecitina hemolítica mediante fosfolipasa y los ésteres de colesterol se hidrolizan en colesterol y ácidos grasos mediante éster de colesterol hidrolasa. Los tres se acumulan para formar quilomicrones mixtos solubles en agua adecuados para la absorción, que pueden transportar grandes cantidades de compuestos no polares como esteroles, vitaminas liposolubles y carotenoides. Cuando los quilomicrones se rompen en contacto con el corion intestinal, los productos lipolíticos liberados son absorbidos principalmente por el duodeno y el yeyuno superior. Los hidrolizados de lípidos se absorben mediante un proceso de facilitación. En las células epiteliales de la mucosa intestinal, los ácidos grasos de cadena larga absorbidos y los monoglicéridos se resintetizan en triglicéridos. Los triglicéridos recién sintetizados están cubiertos por una membrana proteica y forman quilomicrones con una pequeña cantidad de fosfolípidos, ésteres de colesterol y proteínas. Se escapan de las células de la mucosa a través de la reacción adversa de la pinocitosis y transportan quilomicrones al torrente sanguíneo a través del conducto torácico.
A diferencia de los rumiantes, los animales monogástricos no pueden sintetizar ácidos grasos esenciales (AGE) por sí solos y necesitan obtener los EFA necesarios a partir de los piensos. Sin AGE, los animales desarrollarán lesiones cutáneas, escamas córneas, inmunidad reducida, retraso en el crecimiento, reducción de la fecundidad e incluso la muerte. En la actualidad, la proporción de C20: 3W-9/C20: 4W-6d se utiliza generalmente para reflejar el grado de satisfacción de los AGE en el organismo.
Para un buen rendimiento productivo, el contenido y el tipo de ácidos grasos esenciales deben coincidir adecuadamente.
3.3 El mecanismo de digestión y los puntos críticos de investigación de los lípidos en rumiantes
Después de ingresar al rumen, los lípidos son básicamente digeridos por microorganismos. Los microorganismos del rumen hidrolizan los triglicéridos en ácidos grasos libres y glicerol, que se convierten en ácidos grasos volátiles que se absorben principalmente a través de la pared del rumen. La mayoría de los ácidos grasos insaturados se convierten en ácidos grasos saturados mediante la acción microbiana. Los ácidos grasos insaturados parcialmente hidrogenados sufren cambios isoméricos y los ácidos grasos de cadena ramificada y los átomos de carbono impares aumentan. Cuando los lípidos pasan a través del doble omaso y el retículo, permanecen básicamente sin cambios. En el abomaso, los lípidos se digieren gradualmente y las células microbianas se descomponen. Los lípidos que ingresan al duodeno consisten en lecitina hemolizada, ácidos grasos y ácido cólico. Los ácidos grasos con longitudes de cadena inferiores a 14 átomos de carbono se pueden absorber directamente. El yeyuno anterior absorbe principalmente ácidos grasos de cadena larga en partículas mixtas, mientras que el yeyuno medio y posterior absorben principalmente otros ácidos grasos. Los productos de la digestión de lípidos restantes pasan al íleon, donde pueden ser absorbidos.
La digestibilidad de la materia seca, la materia orgánica y la FND del rumen se reducirá después de alimentar a los rumiantes con ácidos grasos saturados. La disminución de la digestibilidad de la FDN ruminal se debe a un aumento de los ácidos grasos saturados, un aumento en la tasa de circulación de la FDN digerida y una disminución de la digestibilidad. Los ácidos grasos saturados pueden reducir la digestibilidad de la materia orgánica en el rumen y la digestibilidad de los ácidos grasos de cadena larga en el intestino delgado. En la actualidad, la adición directa de grasa no solo puede inhibir la actividad de los microorganismos del rumen, cambiar el tipo de fermentación ruminal y reducir la digestibilidad de la fibra cruda, la fibra detergente ácida y la fibra detergente neutra, sino que también puede conducir a una reducción de la grasa láctea. tasa, disfunción ruminal y cetosis. La protección de la grasa prerruminal, generalmente en forma de grasas recubiertas y compuestos de ácidos grasos, puede aumentar la producción de leche en las vacas lecheras.