Álvaro García
Los rumiantes cuentan con un sistema digestivo único, el cual está formado por múltiples compartimentos, siendo el rumen el más grande e importante. El rumen es una especie de cámara de fermentación donde proliferan comunidades microbianas que desempeñan un papel fundamental en la descomposición de la materia vegetal consumida por estos animales. Estos microorganismos, entre los que se incluyen bacterias, protozoos y hongos, poseen enzimas especializadas que pueden descomponer los hidratos de carbono complejos del forraje, sobre todo los componentes fibrosos como la celulosa y la hemicelulosa. Dichos compuestos son poco digeribles para la mayoría de los animales debido a su compleja estructura; sin embargo, las enzimas microbianas del rumen pueden descomponerlos en compuestos más simples.
Cuando los microorganismos degradan estos compuestos fibrosos a través de la fermentación, producen varios subproductos, entre los que se encuentran los ácidos grasos volátiles (AGV) como el acetato, el propionato y el butirato. Estos AGV son una fuente de energía fundamental para los rumiantes, ya que satisfacen una parte considerable de sus necesidades energéticas diarias. Además, la propia población microbiana sirve como fuente de proteínas para rumiante. Al descomponer la fibra del forraje mediante fermentación microbiana, no sólo se libera energía, sino que también se generan otros nutrientes básicos como las vitaminas, algunos aminoácidos y varios ácidos grasos que el rumiante puede absorber y utilizar para su crecimiento, mantenimiento y funciones metabólicas generales. Dado que la relación entre los rumiantes y su comunidad microbiana ruminal es muy eficaz y simbiótica, estos animales pueden alimentarse de dietas compuestas principalmente por materiales vegetales fibrosos que, de otro modo, serían inaccesibles como fuente de alimento. Este complejo proceso de fermentación microbiana que ocurre en el rumen es crucial para que los rumiantes puedan extraer nutrientes de la fibra vegetal, lo que favorece su crecimiento, salud y productividad.
El equilibrio microbiano ruminal y los AGCR
Hace ya tiempo que se sabe que la mayoría de los microorganismos responsables de la digestión de la fibra en el rumen dependen de los ácidos grasos de cadena ramificada (AGCR). Sus funciones en el proceso digestivo son muy variadas, ya que actúan como estimulantes efectivos del crecimiento y activan los microorganismos especializados en descomponer estructuras fibrosas complejas como la celulosa y la hemicelulosa. Estas funciones microbianas contribuyen a la producción de ácidos grasos volátiles de gran utilidad, como el ácido isobutírico (iC4) y el ácido isovalérico (iC5), que, además de ser una fuente de energía vital para el animal huésped, también ayudan a facilitar la descomposición de las fibras poco digeribles.
Además, los AGCR forman parte de la síntesis realizada por los microorganismos ruminales para producir aminoácidos de cadena ramificada, lo que puede ayudar a estimular la actividad microbiana y favorecer la descomposición de la fibra. Esta compleja interacción entre los AGCR y la digestión de la fibra pone de manifiesto su importante papel en facilitar que los rumiantes extraigan nutrientes esenciales de los componentes del forraje que, de otro modo, serían difíciles de digerir.
Los AGCR del rumen provienen principalmente de la degradación de la proteína verdadera presente en el alimento, a lo que también contribuye el reciclaje de la proteína microbiana. Además, este tipo de ácidos sirve como una fuente de carbono para ayudar a que los microorganismos ruminales sinteticen los aminoácidos de cadena ramificada. Aunque se ha comprobado que los aminoácidos estimulan los microbios del rumen, parece que el carbono generado por los péptidos se utiliza de forma más eficaz que el generado por los aminoácidos. En comparación con los aminoácidos libres o los AGCR, los péptidos que contienen aminoácidos de cadena ramificada son potencialmente más eficaces a la hora de proporcionar la cadena carbonada ramificada necesaria. Los dipéptidos son probablemente los primeros compuestos proteolíticos con los que se encuentran los microbios ruminales. Varios estudios han demostrado que las bacterias ruminales utilizan los dipéptidos de valina y leucina con mayor rapidez que la mayoría de los demás dipéptidos probados, que contienen una sola molécula de valina o leucina.
El uso de los AGCR para mejorar la salud del rumen
Hoy en día, hay mucha información acerca de la síntesis de los AGCR (isovalerato, isobutirato y 2-metilbutirato) en el rumen, llevada a cabo por microorganismos a través de procesos como la desaminación y la descarboxilación de sus respectivos aminoácidos de cadena ramificada (BCAA, por sus siglas en inglés). Los AGCR, junto con el valerato (procedente de los aminoácidos o de la fermentación de los hidratos de carbono), son indispensables para varias bacterias celulolíticas importantes, como la Fibrobacter succinogenes, la Ruminococcus albus y la Ruminococcus flavefaciens, responsables de la degradación de la celulosa y la hemicelulosa en el rumen. La ausencia de precursores esenciales como los AGCR para los colonizadores primarios podría alterar el equilibrio microbiano del rumen, afectando negativamente a la degradabilidad de la fibra. Mejorar el equilibrio entre la producción, la absorción y el tránsito de los AGCR se vuelve cada vez más crucial a medida que aumentan las tasas de tránsito ruminal, sobre todo en el ganado lechero de alta producción. Estos animales tienen un mayor consumo de materia seca (CMS) y un tránsito ruminal más rápido, lo que sugiere que es posible aumentar los beneficios de la suplementación con AGCR.
Encontrar el equilibrio de los AGCR para mejorar la fermentación ruminal
La calidad del forraje suele limitar la productividad de los rumiantes debido al escaso consumo voluntario de alimento y a su baja digestibilidad. En la producción ganadera, elaborar raciones equilibradas que cumplan los requisitos nutricionales sigue siendo un reto importante, sobre todo cuando los gastos de alimentación representan hasta el 60% de los costes. En la producción animal, el contenido nutricional y la digestibilidad de los alimentos tienen un impacto directo en la rentabilidad de la producción animal. Esta última depende de las propiedades físicas y químicas del alimento.
Cada vez hay un mayor interés por las tecnologías que favorecen el rendimiento lácteo y optimizan la eficacia de la producción para mejorar la rentabilidad de las granjas. En la industria ganadera, los aditivos para alimentación que contienen probióticos han sido fundamentales para mejorar el rendimiento de los animales, la eficiencia del alimento y la prevención de enfermedades. El uso de productos microbianos de alimentación directa compuestos por microorganismos vivos beneficiosos ha demostrado ser un método eficaz para mejorar la salud y el rendimiento de los animales. Los microorganismos de alimentación directa, especialmente las cepas bacterianas como el Bacillus sp., han demostrado poseer capacidades enzimáticas beneficiosas para la salud gastrointestinal ruminal y postruminal. Según estudios recientes, tanto las cepas de Bacillus, como las de B. subtilis y B. licheniformis, son eficaces a la hora de mejorar el rendimiento de los animales y mitigar las infecciones intestinales.
Las bacterias Bacillus subtilis y Bacillus licheniformis, comúnmente encontradas en el suelo, se utilizan a menudo como probióticos en rebaños comerciales, ya que poseen paredes celulares ricas en AGCR. Su incorporación a la dieta de las vacas lecheras ha dado resultados prometedores, como un aumento de la producción de leche y de nutrientes como la grasa, la proteína y la lactosa, mejorando digestibilidad de la fibra y una reducción de las emisiones de metano.
Un nuevo experimento con un probiótico que contiene Bacillus
En un experimento reciente (Cappellozza et al., 2023; en imprenta) se administraron probióticos a base de Bacillus a vacas lecheras en periodo de lactancia, y se evaluaron los efectos que esto tenía sobre su rendimiento, la digestibilidad de los nutrientes, los parámetros de la fermentación ruminal y sus respuestas metabólicas. Los investigadores hicieron dos grupos de vacas y en ambos utilizaron el sistema de alimentación Ración total mezclada (TMR, por sus siglas en inglés) cambiando la cantidad de probiótico que suministraban; al primero le administraron TMR sin probióticos y, al segundo, le administraron TMR con 3 gramos diarios por cabeza de un probiótico que contenía B. licheniformis y B. subtilis. Las vacas que consumieron probióticos mostraron un rendimiento lácteo y una eficiencia de leche superior, y una mayor producción de lactosa y sólidos totales. Además, se pudo observar una tendencia hacia una mayor eficiencia de la producción de leche corregida por energía (ECM) y del rendimiento de las proteínas lácteas. Las vacas que consumieron suplementos probióticos también mostraron unos niveles más elevados del factor de crecimiento semejante a la insulina tipo I (IGF-I) en plasma, aunque no se observaron diferencias notables en la glucosa o en la insulina plasmática. En resumen, al administrar un suplemento a base de Bacillus a las vacas lecheras en periodo lactante, estas mejoraron significativamente su respuesta productiva, al mismo tiempo que se observó un impacto positivo en la fermentación ruminal y en los niveles de IGF-I.
Nuevas técnicas para que las granjas lecheras sean sostenibles
Entre los desafíos a los que se enfrentan los ganaderos para conciliar la normativa medioambiental y la subida de precios de los alimentos, las técnicas como el uso de probióticos se presentan como soluciones muy prometedoras. Se ha comprobado que la incorporación de probióticos que contienen Bacillus en las dietas de las vacas ha dado resultados extraordinarios, ya que la eficiencia, la composición y la producción de la leche aumentaron, mientras que se moduló la fermentación ruminal y sus respuestas metabólicas.
Cada vez es más importante optimizar el equilibrio de los ácidos grasos de cadena ramificada (AGCR), esenciales para las bacterias celulolíticas, con el fin de mantener la degradabilidad de la fibra, especialmente en el ganado lechero de alta producción. Dicho equilibrio no sólo influye en la desaparición de la fibra detergente neutro, sino también en la síntesis de proteínas bacterianas y en la tasa de crecimiento, contribuyendo de manera significativa a la salud general y a la productividad del animal.
Algunos estudios recientes, como el experimento realizado por Cappellozza et al. mencionado anteriormente, corroboran los beneficios sustanciales de los probióticos que contienen Bacillus. Los resultados de este experimento mostraron un aumento de la producción, de la eficiencia productiva y de los componentes lácteos en las vacas que consumieron probióticos, lo que demuestra el potencial de este tipo de suplementación para mejorar la productividad de las vacas lecheras. Además, el aumento que se pudo observar de los niveles del factor de crecimiento semejante a la insulina tipo I pone aún más en manifiesto los efectos que este tipo de probióticos tiene sobre los aspectos productivos y fisiológicos de las vacas lecheras en periodo de lactancia. En este sentido, el uso de nuevas técnicas, como la suplementación con probióticos de Bacillus, es en una opción interesante a la hora de mejorar tanto la productividad como la salud de los rumiantes, favoreciendo así la sostenibilidad y la rentabilidad de las granjas lecheras.
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